近日,清华大学计算机系胡晓林、朱军教授团队联合清华大学心理与认知科学系、北京大学生命科学学院,提出了一种名为CephCam的仿生动态具身伪装系统。该系统受头足类动物(如乌贼、章鱼)“眼—脑—皮肤”闭环伪装机制的启发,将环境色彩感知、对抗纹理生成与物理显示补偿统一于单一闭环之中,可在多样的数字与物理环境中同时规避人类观察者与AI目标检测器。这一工作有望为个人隐私保护与自动驾驶安全提供新的技术路径,并揭示出生物视觉与人工视觉系统之间可能共享的脆弱性。 相关研究成果以“面向生物与人工视觉同时规避的仿头足类具身伪装系统”(Cephalopod-inspired embodied camouflage system for simultaneous evasion of artificial and human visual perception)为题,于2026年10月26日在国际综合性期刊《自然·通讯》(Nature Communications)上正式发表。 研究成果发表于《自然·通讯》 在现实社会中,人脸识别、目标检测等人工智能技术在带来便利的同时,也引发了对个人隐私的担忧——无处不在的自动化监控设备使公共空间中的隐私保护面临新的挑战。另一方面,研究表明深度神经网络容易受到对抗样本的攻击,精心设计的伪装可以让车辆、行人等目标“骗过”AI检测器。然而,由于生物视觉(人类)与人工视觉(深度学习模型)在感知机制上的根本差异,现有对抗伪装往往会产生人眼一望即知的醒目花纹,而面向人类视觉设计的传统伪装又难以可靠地规避现代检测器;更重要的是,已有方法大多输出静态印刷图案,缺乏对动态环境的适应能力,导致在一个环境中合适的伪装在另一个环境中效果大幅下降。因此,如何设计一种既视觉自然、又能同时规避生物与人工视觉、并能适应真实物理世界的统一伪装系统,成为亟待解决的难题。 为应对这一挑战,研究团队从自然界的“伪装大师”——头足类动物中获得启发。乌贼、章鱼等头足类动物通过一套精巧的“眼—脑—皮肤”闭环动态调整体表的图案与颜色,从而与多样环境无缝融合:眼睛感知环境视觉信息,大脑据此提取统计特征并生成相应图案,皮肤再通过调节数以百万计、各自相当于一个“像素”的色素细胞将图案显示出来。 借鉴这一机制,团队提出的CephCam将感知、计算与显示组织为一个工程化的“眼—脑—皮肤”闭环系统,并在一台模型车上完成了实现与验证。作为“眼睛”的专用相机感知周围环境,通过主色提取(PCE)算法获取环境主色调,为伪装的自然性奠定基础;作为“大脑”的本地处理器与云端服务器通过环境感知伪装生成(ECG)算法生成对抗纹理——在以Gumbel-Softmax实现可微分颜色迁移的同时,借助目标检测损失、分类损失与全变分平滑损失的联合优化降低检测器的识别置信度——并通过模板匹配与实时学习两种模式、以及多检测器集成策略,兼顾适应速度、伪装效果与跨黑盒模型的迁移能力;作为“皮肤”的OLED屏幕负责将图案显示于车身,并由动态颜色映射网络 ColorNet 对不同视角与光照下的色彩偏移进行实时补偿,从而弥合数字设计与物理显示之间的差异。其中,本地处理器上的模板匹配模式可在约 0.4 秒内完成对新环境的快速适配,云端的实时学习模式则以约 2.5 分钟的优化换取更强的自然性与对抗效果,二者结合实现了速度与质量的平衡。 CephCam 受头足类动物启发的“眼—脑—皮肤”具身伪装系统总体框架 团队在计算机仿真与实物两种条件下检验了 CephCam 的效果。实物测试中,团队将装有 OLED屏幕的1:12缩比车模摆放在打印出的场景背景图前(涵盖城市、沙漠、森林、夜晚、雪地等多种不同环境),再用相机采集真实数据之后输入AI目前检测进行评估,验证不同角度和距离下CephCam的AI伪装能力。团队还招募112名志愿者完成了行为测试实验,从检测成功率与反应时间两个维度直接验证CephCam伪装对人类主动视觉搜索的干扰。结果显示,CephCam在显著降低AI检测成功率的同时,其自然性在主观与客观指标上均优于DTA、FCA等代表性方法,实现了“既能骗过AI、又能骗过人眼”的双重目标。这一结果同时表明,对人类而言,视觉上自然合理的伪装也能够有效抑制现代检测器,揭示出生物视觉与人工视觉系统之间潜在的共同失效模式。 团队长期致力于深度学习、对抗机器学习与类脑视觉计算研究,在物理世界对抗样本、AI模型鲁棒性以及受生物启发的视觉感知等方向开展了系统性工作,相关成果发表于 TPAMI、CVPR、NeurIPS 等计算机视觉与人工智能领域的重要会议与期刊。 该论文第一作者为清华大学计算机系水木学者朱小佩 (合作导师为朱军教授),清华大学网络科学与网络空间研究院博士生张炯辰、清华大学心理与认知科学系助理教授王立元为共同第一作者;清华大学计算机系胡晓林教授、朱军教授为论文共同通讯作者;北京大学生命科学学院助理教授梁希同深度参与和推进了本项研究工作。 文章来源: 计算机系人智所
