七中新的識別技術

方陵生

乍一看，艾琳·納爾遜和奧德莉·納爾遜像是從一個模子里刻出來的兩個孩子。她們擁有同樣的巧克力色頭發(fā)和一對杏仁狀黑眼珠，臉上帶著同樣的頑皮笑容。自她們出生以來，家人、朋友和老師就經常將這兩個孩子搞混。高中時，來接她們參加畢業(yè)舞會的兩個男孩甚至無法分辨出和他們約會的是雙胞胎中的哪一個。

盡管她們如此相像，但還是具有將她們區(qū)分開來的特征?！拔覀冇X得我倆的區(qū)別比別人認為的要多得多?！卑战忉尩?，“我們的臉型有一點細微的差別，奧德莉的臉更圓一些，也許是因為她更喜歡笑的緣故。我們的嘴唇輪廓也稍有不同，但這種差別只能在我倆并排在一起的照片上才能明顯分辨出來?！?/p>

面部識別軟件的原理是利用計算機技術，在龐大的數(shù)據(jù)庫中自動檢測與對象相匹配的圖像，但該軟件對于一些微妙的線索有時也難以分辨。為此，艾琳和奧德莉如今正在配合印第安納州圣母大學的計算機科學家凱文·鮑耶，進行面部識別和其他“生物識別”技術測試。

不久前，鮑耶和他在美國圣母大學的同事帕特里克·弗林一起，參加了俄亥俄州特溫斯堡（雙胞胎城之意）一年一度的雙胞胎節(jié)慶典活動，以對最新的人臉識別技術進行測試。“人口中同卵雙胞胎的比例隨著時間的推移正在緩慢增長，”鮑耶說道，“因此區(qū)分雙胞胎可能成為一個真正的問題。指紋識別是區(qū)分同卵雙胞胎的一個很好的方法，但其效果不如在識別普通人群那么好。面部識別技術區(qū)分同卵雙胞胎的效果也沒那么好。實驗室目前正在研究痣、面部疤痕和其他標識是否可以用來區(qū)分非常相像的人，但目前虹膜識別技術是我們區(qū)分雙胞胎的最好方法?！?/p>

科學家正在尋找辨別和區(qū)分人臉的新技術，以出人意料的方式展示一個與其他人不同的獨一無二的你。

耳腔共鳴聲具備唯一性

在大多數(shù)人看來，我們的耳朵只是從大腦兩側延伸出來的類似于軟骨的附屬物。如果說它們之間有所不同的話，那就是有的看起來小一些，有的大一些，有的向外突出一些，有的模樣奇特一些。但事實上，每個人軟骨外耳耳廓隆起和凹陷的復雜模式都是獨一無二的。

20世紀50年代，法醫(yī)科學家開始對嫌疑人耳朵形狀大小的數(shù)據(jù)進行測量，然后與他們留在犯罪現(xiàn)場的痕跡進行比對。1998年，研究人員表示電腦已經能夠準確區(qū)分耳廓形狀的不同。

如今，研究人員利用三維掃描技術，建立起耳朵的詳細模型。人們提取耳廓獨特的幾何特性，然后將這些特性結合在一起進行綜合分析，比如從耳垂到耳朵上緣兩點間的距離上進行識別，甚至可以通過耳朵的模糊圖像，在0.02毫秒的時間里識別出某個人，準確率可達99.6%。

“你會漸漸長大，但耳朵不會變化——它只是變得更大一些，但比例保持不變?！蹦习财疹D大學計算機視覺專家、耳朵識別研究項目的主要研究人員之一馬克·尼克松解釋道。

我們耳朵的“個性”還不止這些，顯微鏡下可見的耳蝸毛細胞是用來檢測聲波并轉化為傳入大腦的電信號的，但耳蝸毛細胞的振動也能產生人類耳朵聽不到的微弱聲音，但這個聲音可以通過敏感的麥克風檢測到。這種被稱為“耳聲發(fā)射”的現(xiàn)象已被醫(yī)生利用，他們可以通過播放點擊聲觀察耳蝸毛細胞的反應，以此測試孩子的聽力。研究發(fā)現(xiàn)，我們每個人的耳蝸毛細胞對聲音的反應有著微妙的不同，會產生略有不同的聲音。當聲音穿過內耳、耳膜和耳道的骨骼時，還會進一步發(fā)生變化。

未來解鎖手機也許只要將它放到耳邊，或將一副耳機塞進耳朵里就可以了。事實上，NEC公司已開發(fā)了一種帶有內置麥克風的耳機，通過耳腔內產生的共鳴聲音，可以識別獨特的個體，準確率大于99%。

氣味原子成生物識別“護照”

不管喜歡與否，你的身體都會散發(fā)出你獨有的氣味，是每個人獨特的天然體味。

由美國陸軍研究辦公室投資的一項研究發(fā)現(xiàn)，通過觀察人體移動時身后產生的霧狀化學物質，可以辨別出不同的個體。從人體散發(fā)出來的化學物質會揮發(fā)形成一層環(huán)繞著我們的“熱卷流”。布里斯托爾大學科學家的研究顯示，通過對身體分泌產生的44種化合物組合的觀察分析，可以辨別出不同個人的身份。

犬類動物正是因為能夠感應到這種獨特的氣味蹤跡而擁有搜索和跟蹤的能力，研究人員一直試圖通過可嗅出氣味化學成分的“電子鼻”來做與它們類似的事情。英國法醫(yī)科學中心也在探索利用犯罪現(xiàn)場留下的汗水中的氣味痕跡開展罪案調查的可能性。

西班牙一家公司已開發(fā)出一種能夠根據(jù)體味識別個體成員的技術，準確性達85%。不久前，馬其頓科學信息與技術大學和日本九州大學的研究人員稱，他們利用儀器設備產生氣味原子的“指紋”，然后在計算機人工智能神經網絡上運行，個人身份識別準確率可達100%。

主持這項研究的生物信息學工程師蘇尼爾·吉哈說，體味可成為未來“生物識別護照”的身份鑒別方式之一。

步態(tài)隱含個人秘密

走路似乎是一個簡單的動作，兩腳輪流向前移動而已，但每個人抬腳和擺腿的方式都有微妙的不同。這種差別源自于我們骨骼結構、肌肉和平衡感的細微差別。對于大多數(shù)人來說，這些微妙之處很難通過肉眼發(fā)現(xiàn)，但對儀器來說，每個人走路的步態(tài)是可以明顯區(qū)分的。電腦可將人體運動分解成一系列的點，最終構建的三維動力學模型可將某個人行走的視頻與數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)進行比對，準確性相當驚人。

南安普頓大學的馬克·尼克松是最早進行這方面嘗試的研究人員。他發(fā)現(xiàn)我們走路的方式非常具有個性，跑起來時這種個性更為明顯。他說：“步行是一種被動運動，而跑步則是一種強制運動，所以它更為獨特。電腦可將移動方式分解為個人獨有的一組數(shù)字，然后從人們走路的方式、跑步的方式確定個人身份?！?/p>

手機制造商正在研究一種可以從人們走動方式探測發(fā)現(xiàn)手機用戶身份的技術。2016年在倫敦舉行的生物測定會議演示中，他們要求用戶在手機上書寫，而手機的內置傳感器就可通過檢測他們獨特的動作來辨別其身份。未來也許只要將手機放在口袋里，就能通過檢測人們行走的方式來識別注冊用戶的身份。

但這并非沒有問題。鮑耶說：“如果你換了一雙鞋或改穿了一條緊身褲可能就會有影響，下雨時或在草地上行走與在平整的水泥地上行走也會有所不同。”

壓力敏感坐墊認證用戶身份

臀部形狀的差異也可以成為辨別身份的明顯標志。日本有研究發(fā)現(xiàn)，單從臀部形狀就可辨認出你是誰。他們開發(fā)出的一種壓力敏感型坐墊，可以安裝在汽車座位或椅子上，坐墊上的360個傳感器可檢測到座位上人的臀部輪廓，以及坐墊各部分受力的差異。例如一側受力多于另一側，或身體與座位接觸面多少的差異等。

來自傳感器的信息可以用來與計算機數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)進行比對，日本先進工業(yè)技術研究所的研究人員認為，該系統(tǒng)可用于汽車防盜裝置，人們也可用它來解鎖計算機，不再需要費心思記住復雜的密碼，他們只要往電腦前一坐就可解鎖電腦了。

顱骨成個人專屬“音叉”

將手肘支在桌上或椅子扶手上后，將手指放進兩耳，這時你可能會聽到低沉的嗡嗡聲，那是通過你手臂傳過來的房間里周圍環(huán)境的噪聲。你剛體驗的感覺，是通過頭骨直接傳導進入了你內耳的周圍環(huán)境的聲音振動。

骨骼擅長以這種方式傳導聲音，不過由于顱骨大小、周圍軟組織數(shù)量以及顱骨空腔大小的不同，每個人的振動方式都是不同的。研究發(fā)現(xiàn)，播放一段白噪聲短片，然后檢測聲音經過人的顱骨后發(fā)生的改變，就可以辨認一個人身份，準確率達97%。這意味著，我們每個人的大腦里隨身攜帶有個人專屬的“音叉”。

研究人員開發(fā)的“顱骨聲音傳導”（Skull Conduct）系統(tǒng)未來可用于解鎖手機或其他設備（如谷歌眼鏡），只要播放一段聲音，然后對傳入顱骨的聲音進行檢測認證就可以了。

主持該項研究的德國馬克斯·普朗克計算機科學研究所工程師安德烈亞斯·布林說：“這一向顱骨發(fā)送某個已知信號，然后對經顱骨傳導的聲音進行檢測分析的方法，也可能適用于其他骨骼。”

指甲紋理確認個人屬性

指紋是獨一無二的身份證明之一這事，也許是最廣為人知的，但每當我們使用指紋解鎖智能手機時，似乎另外一組獨特的人體特征也正在“凝視”我們。

隱藏在帶有光澤表面的指甲蓋下面的，是一連串的脊紋。對數(shù)千樣本的研究分析發(fā)現(xiàn)，這些脊紋也都是獨一無二的，在光線下還可以看到半透明角蛋白構成的指甲蓋表面的紋路。

印度新德里理工學院的研究人員研究顯示，在涂有指甲油的指甲照片中仍可辨認出其獨特的紋路。他們宣稱只要掃描三根手指——無名指、中指和食指——的指甲，就可以準確辨認出指甲主人的身份。

但指甲會生長和替換，這些紋路模式每隔六個月左右就會發(fā)生變化，于是，研究人員又將專注目標放在指甲下面的皮膚層上。被稱為甲床的皮膚層是呈淡粉紅色的一層組織，外層細胞就像木工活中的榫槽接頭一樣嵌入其中，形成明顯而獨特的“溝槽”，這些溝槽的間距比例在人的一生中保持不變，而每個人的溝槽模式也都是獨一無二的。

一家公司開發(fā)的一種被稱為Nail-ID（指甲身份認證）的系統(tǒng)，可用小功率激光檢測到甲床溝槽的不同模式，成為確認個人身份的又一種新技術。

鼻中毛孔分布辨識身份

鼻子里像草莓籽一樣覆蓋著許許多多細小的毛孔。這些毛孔會導致污垢聚集和堵塞，但鼻子里獨一無二的毛孔構成和分布有助于將你與其他人區(qū)別開來。

山東大學的研究人員和日本近畿大學的同行在一項合作研究中發(fā)現(xiàn)，鼻子里的毛細孔的分布在人的一生中也是保持穩(wěn)定的。他們開發(fā)出一種系統(tǒng)可將鼻子中的毛細孔分布與數(shù)據(jù)庫相關數(shù)據(jù)進行比對，并稱以這種方法進行個人身份識別的準確率可達88%。

人體一些特征神秘而引人入勝，但真正重要的是，我們的這些特征都是獨一無二的。現(xiàn)實生活中使用電腦、手機和在線服務等都需要密碼進入，記住多種多樣的密碼是令多數(shù)人大感煩惱的一件事。何況在黑客入侵時，這些密碼也有可能不堪一擊，顯然我們需要其他更方便更安全的方法來驗證自己的身份。一些新款手機上已普遍使用了指紋傳感器技術，但同時一些黑客也已找到了繞過指紋密碼入侵的辦法。

因此專家們認為，我們需要一種混合了多種不同生物特征的技術來幫助我們驗證自己的身份。這樣的選擇可能多達幾十種，我們的輸入方式，我們的心跳，甚至還有我們頭發(fā)中所含的蛋白質都是獨一無二的。馬克·尼克松說：“我們一直認為，生物識別技術將讓你的生活更加方便，而且比使用密碼更安全。這是因為你的身體是獨一無二的，甚至比我們所了解的更獨特。”

艾琳·納爾遜和奧德莉·納爾遜也已找到了幫助他人區(qū)分她們的新方法?！靶r候我們很討厭那些審視的目光，但現(xiàn)在我們可以坦然接受這種目光。我們甚至會努力讓我們看起來更相像，我們穿同樣的衣服，留同樣的發(fā)型，化同樣的妝。但如果你仔細觀察，還是會發(fā)現(xiàn)我們走路的方式是明顯不同的?！眾W德麗說道。