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无平行文本照样破解密码,CipherGAN有望提升机器翻译水平

量子位 213

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Root 编译整理

量子位 出品 | 公众号 QbitAI

有一位97年的少年,本科期间就进了微软、谷歌大脑实习。

不仅如此,他还参与了去年刷屏级论文Attention is All You Need的和One Model to Learn Them All的研究工作。

他,就是Aidan N. Gomez。

2月3号,Gomez作为一作和他在谷歌大脑的导师Kaiser往2018ICLR投的论文Unsupervised Cipher Cracking Using Discrete GANs被正式接收。

这篇论文介绍了非监督破译密码的模型CipherGAN,经非配对的明文密文训练后,可以高保真地破译凯撒移位密码或维吉尼亚密码。

加密 pk 解密

简单介绍一下移位密码和维吉尼亚密码。

最早的加密方法,是公元前58年,凯撒出于军事需要发明的移位密码。

通过把明文的字母往右移三位,可得到外人看了不知所言的密文。

但这个加密方法保密性一般,只要破译的人用穷举法,就可以知道偏移量了。

好在,那时候的人没什么文化,移位密码在军事上用了好几个世纪。

直到9世纪博学家AlKindi引入了字频统计破译法,即分析字母出现的频率,移位密码才终于被拉下神坛。

字频统计,就是分析字母出现的频率。

比如说在英语里面,最常出现的字母是e(12.7%),t(9.1%),a(8.2%),而q,x,z每一个频率都小于1%。还有同字母的双字母组,ss,ee,oo,都属于英文单词里常见的组合。

抓住语言结构特点,密码就迎刃而解。

移位密码被破之后,为了对抗字频统计破译法,维吉尼亚密码,最著名的多字母替换式密码应势而生。

维吉尼亚密码是有个密表的,相当于26个不同偏移量的凯撒密码叠在一起,以及以一个关键词不断重复的密钥。

只有拿到密钥的人对应着密表才能解出密文来。

比方说,明文是Holy high,密钥是wow。

那么对应着上面的密表,去w行找到h的密文是D,o行o的密文是C,以此类推,holy high的密文就是DCHU VECV。

破解密码的表现

以往破解密码的模型,在密文长度有限的情况下,还是可以破解出密钥很短的密文来的,正确率不错。

但如果密钥的关键词很长的话,正确率就很低了。

而该论文的工作,训练数据是非配对的明文和密文,也无需预置的人类语言学知识,就可以破译长词级的密钥。如下表所示⤵️

表中左边三列是CipherGAN的表现,表右边两列是以往模型的表现。

可以看出来,在解密三种词量长度(10,200,58)的密文时,CipherGAN解密移位密码的表现近乎完美(100%,98.7%,99.8%)。

当密文有200个单词时:

1)CipherGAN破解移位加密的正确率可达到98.7%,是以往模型的两倍(44.5%);

2)维吉尼亚加密的密文以往模型的正确率完全不行,给了密钥才勉强能达到44.3%,而CipherGAN的正确率可达到75.7%。可以看出来CipherGAN比较擅长破译长词级密钥的密文。

该模型是基于图像风格转换模型CycleGAN(加我们自己的链接)作的修改,破译表现远高于以往频率分析的模型。

针对CipherGAN可以使用非平行文本作输入的特点,Gomez在接受Newsweek外媒采访的时候,也提到了,“密码破译的模型思路也能迁移到非监督学习的翻译上。”

因为语言翻译常面临的难题是,缺乏足够的平行语料。

正好和非配对明文密文的密码破译过程很相似。

Gomez希望Facebook和Google这种量级的巨头公司可以继续这个课题,把CipherGAN用在提高机器翻译水平上。

“我们提出的算法,对任何两种文本信息都是通用的。不一定非要纯文本或者暗号,也可以是英语和法语。”Gomez说。

OMT

破解密码模型工作的,是整个for.ai研究团队。一共5个小伙子,都是多伦多大学计算机系的学生。

Gomez文章开头介绍过就不多说了。

左一是还在念大三的Sheldon Huang,创办了多伦多大学机器智能学生社团UTMIST,是UTMIST主席。

左二是已经休学的Ivan Zhang,曾在Ranomics工作了两年,加入For.ai将近1年。

右二是Muhammad Osama,今年Gomez一起拿到了荣誉学士学位,于18年6月毕业。

最右边的是香港小伙子Bryan Li,曾在华为香港和AMD实习过。

最后,附论文地址,

及高质的同行评议,

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及开源代码的地址,

For.ai团队的官网

— 完 —

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