告別密碼時代

景訓(xùn)

每年的6月，各地頻發(fā)的高考作弊事件都會引發(fā)社會熱議。在信息化的時代，高考替考案的情節(jié)也像諜戰(zhàn)電影一般，除了眼鏡、皮帶、筆、橡皮可能成為作弊工具，還有指紋套、指紋膜應(yīng)對高科技的指紋識別，如何對考生身份進行驗證也受到越來越大的挑戰(zhàn)。

2015年，內(nèi)蒙古高考反作弊措施中，出現(xiàn)了“指靜脈采集器”的設(shè)備，這是一個小巧的手指靜脈識別儀?？忌鷪罂紩r要被靜脈信息，進入考場前，將食指伸入手指靜脈識別儀，儀器里面有個手指形狀的凹槽，用指頭頂住凹槽頂部，就可以對身份進行驗證。

看似與指紋識別類似，其實兩者卻完全不同。在2015年4月，南京出現(xiàn)了一批沒有鍵盤的ATM機器，采用的就是手指靜脈識別技術(shù)。只要先前在柜臺錄入過靜脈信息，以后在ATM機上伸伸手指就能取款。寧波銀行、南京銀行是這一技術(shù)最早的試水者。

什么是生物特征識別？

從人類誕生開始，人們就開始了對生物特征進行識別，最典型的一點，人們無時無刻不在進行人臉識別。千百年前，中國古代就用簽字畫押、按手印來訂立契約，這就是最原始的基于人工的筆跡、指紋、掌紋識別。19世紀時，采用油墨拓印法的指紋采集已在美國等國家的刑偵領(lǐng)域得以廣泛應(yīng)用，相應(yīng)的人工指紋鑒別技術(shù)也開始發(fā)展起來，并成為了現(xiàn)代指紋識別技術(shù)的先驅(qū)。

我們的生活中充斥著各種各樣的密碼，這種身份驗證，采用的途徑是“你要告訴機器你知道什么”，而指紋等生物特征識別采用的則是“機器來鑒定你是誰”——生物特征識別研究的是人體的生理特征，找到這些特征在不同人之間的不同之處，進而來區(qū)分不同人的身份。用一句大眾熟悉的話來說，就是：“每個人的指紋都不同?！?/p>

現(xiàn)代生物特征識別技術(shù)的序幕是在20世紀60年代末拉開的，最先登場的是指紋識別和人臉識別。這兩項技術(shù)的發(fā)展得益于半導(dǎo)體和計算機技術(shù)的進步。使用半導(dǎo)體設(shè)備可以用摁壓法進行指紋采集，另一方面，計算機自動人臉識別研究也逐步開展起來。

你可能知道每個人的指紋都不同，但你或許不知道，我們的身體攜帶著諸多的密碼——指紋、掌紋、手形、人臉、虹膜、視網(wǎng)膜、脈搏、靜脈、耳廓、DNA等都可以用于身份識別。方式多種多樣，卻有一些共同的特點：首先它們是正常人都有的；其次它們不會隨時間的變化而變化；再次每兩個人之間都有明顯的差異；最后要容易測量，采集時不會引起用戶的反感和不適。從20世紀90年代開始，隨著計算機技術(shù)的進一步發(fā)展，生物特征識別技術(shù)迎來了高速發(fā)展的高潮時期。

手、臉、3D，多種多樣的識別方式

指紋識別從20世紀60年代發(fā)展至今，是最為成熟的生物特征識別技術(shù)，也為大眾熟悉。你的筆記本電腦和智能手機上就有指紋驗證功能。但也正因其發(fā)展成熟，相應(yīng)的偽造措施也防不勝防，比如指紋套就可以瞞過指紋識別器，也導(dǎo)致指紋識別只適用于日常生活中對安全性要求不高的場合。

掌紋與指紋類似，但手掌面積遠遠大于手指的面積，因此掌紋也包含更多的信息具備更高的區(qū)分能力。但手掌面積大，需要的傳感器也大——想象一下，手機上有一個手掌般的識別區(qū)域會怎么樣——大的信息也導(dǎo)致大量的運算，速度也顯著下降，因此掌紋識別的發(fā)展還比較受限。

人臉識別是人類辨別不同人的最主要方法之一，人的大腦會自動分析人的臉型、眼、眉、口、鼻的形狀、位置以及彼此之間的相對關(guān)系，進而區(qū)分開不同的人。但對機器來說，這卻是個難題。復(fù)雜的環(huán)境、背景、不同的角度、表情、姿勢，帶來大量的計算量，也讓識別驗證的精確度降低。雖然人臉識別早在20世紀60年代就進入研究者的視野，但在這些問題解決之前，人臉識別技術(shù)只能用于簡單的監(jiān)控系統(tǒng)，并需要人工的參與。

除了平面的紋理，還有立體的三維識別。不同人的耳廓軟骨的形狀與結(jié)構(gòu)均存在著不同，基于這一思想出現(xiàn)了耳廓識別技術(shù)，這是一種新興的生物特征識別技術(shù)。實際上，耳廓的特征信息區(qū)分度相對虹膜、指紋、掌紋等特征顯得較為不足，因此耳廓識別從開始就迅速走向采集三維信息的道路。

人的手掌形狀、寬度、手指長度，也可作為識別的典型特征，這就是手形識別。從事不同的工種，人手的皮膚看似會產(chǎn)生很大的變化。但實際上，人類的手形特征受環(huán)境因素、職業(yè)因素影響是很小的，適用性更廣。這種技術(shù)采集簡單，易于實現(xiàn)。信息量也較小，未來的一個發(fā)展趨勢是采用新型傳感器采集3D手形信息，彌補其信息量不足的缺陷。

相比于宏觀的手和臉，微觀的DNA承載了人類個體的遺傳信息。除了同卵雙胞胎之外，每個人的DNA都不相同，有著極高的準確性。但它的防偷竊能力非常低，脫離身體已久的人體組織、毛發(fā)內(nèi)都可以提取出DNA片段，且身份識別的實時性也難以保證。日常生活難以廣泛應(yīng)用，多用于刑偵領(lǐng)域。

頗具前景的靜脈識別

手指靜脈技術(shù)于近年興起，利用的是手指靜脈血管的紋路。手指靜脈血管密布，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，并且人與人各不相同，同時在人的一生中極其穩(wěn)定，加上其不易磨損、受外界干擾小、難以偽造、易于活體檢測等特點，使其成為理想的可用于身份識別的生物特征。靜脈血管形成以復(fù)雜曲線交織而成的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，不論是曲線形狀的特征還是網(wǎng)絡(luò)的拓撲結(jié)構(gòu)特征均可用來進行身份識別。

靜脈血液更易被紅外、熱成像等方式采集得到圖像，靜脈信息處于手指內(nèi)部，無法改變，高度防偽。與指紋識別相比，它只能識別活體信息，被砍斷的手指是無法使用的，也就是說只有本人親臨現(xiàn)場才能識別身份。

2007年日立公司就在金融支付確認系統(tǒng)使用這一技術(shù)，2009年臺灣昌化師范學(xué)院汽車工程系將其應(yīng)用到司機身份識別的安全應(yīng)用系統(tǒng)。除了銀行和考試系統(tǒng)，國內(nèi)還出現(xiàn)了指紋靜脈驗證的門鎖。有著指紋識別的方便采集、方便驗證，還有虹膜識別的高度防偽、高度安全，手指靜脈識別的大規(guī)模推廣已經(jīng)可以預(yù)見，告別密碼的時代已經(jīng)到來。