AI“换脸术”，教你如何复制一张脸！

撰文 / 白静（西安电子科技大学人工智能学院）

本文来自《知识就是力量》杂志

如今网络上流行的以欢快又洗脑的旋律为背景音乐的短视频，视频中做出夸张表情、摇头晃脑的有各界明星、名画中的人物甚至还有小动物，而制作这一视频，人工智能技术仅仅需要一张照片就可以实现，究竟是怎么一回事呢？

“复制”一张脸

人脸交换技术，顾名思义，就是在图像或视频中把一张脸替换成另一张脸。这一技术在电影制作领域已经不是个新鲜词了，它需要专业的视频剪辑师和特效专家花费大量时间和精力才能完成。

AI收集的脸部信息

换脸视频可以说是人脸交换技术的一个突破，人工智能把A的面部关键信息记录下来，如下图所展现出的嘴巴、鼻子、眼睛等信息，并且将这种信息反复重建和自我改进，最终可以完全自主地生成一张A的脸，并模拟它的大部分表情。下一步，当然就很简单，只要把这张脸再贴到任意一个视频中的B的身体上，“换脸”就完成了。这个技术的核心在于可以复制一张脸。

AI换脸的本质是把人的五官形象和表情分开。表情是五官在不同情绪下的形象，更多也是指五官的“动作”。一个人的五官和表情总是一体的、难以分割。然而AI换脸技术的出现，正在告诉我们五官形象和表情是可以分离的。

AI换脸的过程为：人工智能预先分析好视频里面的五官的形状和位置；你提供照片后，人工智能再分析照片中的五官形状和位置；然后再把照片中五官的形状和位置，与视频对比着进行合并。人脸互换一般可以用于视频合成、提供隐私服务、肖像更换或者其他有创新性的应用。

最早的人脸互换是通过特征点匹配来提取一张脸中例如眉毛、眼睛等特征信息然后匹配到另一张人脸上。如今，只要有足够多的图像数据，AI就能让一个编码器把一个人脸压缩成一个代码和两个解码器，一个解码器可以还原原始人脸，另一个可以生成新的人脸，下图展示了一位女性换脸前后的对比图，左右两个人的姿势完全一致，只是脸部特征发生了变化，如果只看右图，我们很难看出这是生成的假图。

换脸对比图

现实中的机器人还没有科幻电影中那些很夸张的能力，只能根据使用者的行为动作做出一系列的反应。而如今的AI“换脸”通过“生成性对抗网络”（Generative Adversarial Network）这种机器学习技术对现有的图片资料进行深度分析的和学习，这种深度学习就是人工智能研究在今天的核心指导思想，也是机器人在未来的发展方向。

人工智能已迈向认知智能的新阶段

谷歌的AlphaGo因为学习了大量专业棋手棋谱，然后又从自我对弈中持续学习和提高，因此战胜了人类世界冠军。微软小冰因为学习了大量互联网上的流行语，才能用既时尚、又活泼的聊天方式与用户交流。这些被宣传为人工智能的典型应用大多都拥有深度学习的技术基础，这似乎也符合人类认知的特点——人的智慧离不开长大成人过程里的不间断学习。

当然，机器目前的主流学习方法和人类的学习方式还存在很大的差别。比如，目前的计算机视觉系统在看过成千上万张自行车的照片后，很容易辨别出什么是自行车，什么不是自行车，这种需要大量训练照片的学习方式尽管看上去还比较笨拙，但反观人类，给一个三四岁的小孩子看一辆自行车之后，再见到哪怕外观完全不同的自行车，小孩子也十有八九能做出那是一辆自行车的判断。也就是说，人类的学习过程往往不需要大规模的训练数据。

如果说人工智能是一种会学习的机器，那未来需要着重提高的，就是让人工智能在学习时的抽象或归纳能力向人类看齐，走向认知智能的新世界。