基于生物識(shí)別技術(shù)的船員管理系統(tǒng)設(shè)計(jì)和應(yīng)用

□ 吳坤陽(yáng)

生物識(shí)別技術(shù)的應(yīng)用歷史悠久，比如“簽字畫押”中涉及到的“按手印”、“筆跡”等身份認(rèn)證方式已經(jīng)有幾千年的歷史。步入21世紀(jì)，由于智能移動(dòng)終端的不斷更新迭代和普及，指紋識(shí)別、人臉識(shí)別等生物識(shí)別技術(shù)提供了更加安全便捷的用戶體驗(yàn)，被越來(lái)越多的用戶所適應(yīng)，逐步成為了傳統(tǒng)密碼或認(rèn)證方式的替代，并作為首選登錄方式。

船員管理，是指對(duì)船員活動(dòng)實(shí)施全方位的跟蹤和監(jiān)管，不僅是對(duì)船員的注冊(cè)、培訓(xùn)、考試、發(fā)證以及船員適任能力、任解職監(jiān)督等方面的跟蹤管理，同時(shí)也涉及到船員教育培訓(xùn)、服務(wù)機(jī)構(gòu)等方面的管理。船員管理的主體是船員，作為一個(gè)自然人，首先要做的就是身份的驗(yàn)證識(shí)別。只有確定了真身，才能進(jìn)行有效的管理。在船員管理過(guò)程中，引入生物識(shí)別技術(shù)，將從前的人工參與模式過(guò)渡到無(wú)感式管理模式，可以大大提高船員管理工作效率。

一、身份識(shí)別方式

1.傳統(tǒng)身份識(shí)別方式

傳統(tǒng)身份識(shí)別方式主要有兩種：一種是通過(guò)實(shí)物對(duì)個(gè)體的身份進(jìn)行識(shí)別，如個(gè)人的身份證證件（護(hù)照）、鑰匙或智能卡等；另一種是通過(guò)事先商定的特定口令來(lái)驗(yàn)證身份，如用戶名和密碼、暗號(hào)、驗(yàn)證碼（圖）等。

傳統(tǒng)身份識(shí)別，主要是用戶在場(chǎng)情況下的面對(duì)面現(xiàn)場(chǎng)核實(shí)，這種方式有助于核實(shí)本人操作并確保本人意愿。但在互聯(lián)網(wǎng)背景下，這種方式的實(shí)現(xiàn)渠道比較單一，而且存在現(xiàn)場(chǎng)窗口不足、效率低下、服務(wù)不夠便捷以及存在暗箱操作、作弊等安全風(fēng)險(xiǎn)。同時(shí)，也由于需要借助于身體之外的物體，傳統(tǒng)的身份識(shí)別方式存在著主觀遺失、外部盜竊的風(fēng)險(xiǎn)，以及設(shè)置復(fù)雜，不便記憶、易于遺忘等缺點(diǎn)，容易造成個(gè)人信息泄露、身份失竊等，因此在身份識(shí)別方面存在諸多安全風(fēng)險(xiǎn)和安全隱患。

2.生物識(shí)別技術(shù)

生物識(shí)別技術(shù)，是利用生物個(gè)體自身?yè)碛械摹⒉⑶夷軌蛭ㄒ蛔R(shí)別其身份的生理特征或者行為特征，將光學(xué)、聲學(xué)、生物傳感器等技術(shù)手段與計(jì)算機(jī)信息技術(shù)相結(jié)合，進(jìn)行身份自動(dòng)辨識(shí)或認(rèn)證的數(shù)字化識(shí)別技術(shù)。生物識(shí)別系統(tǒng)一般由信息采集、信息數(shù)據(jù)庫(kù)、信息特征提取、信息匹配識(shí)別等部分組成。生物識(shí)別的過(guò)程一般通過(guò)以下兩個(gè)步驟來(lái)完成：一是“1對(duì)N”的對(duì)比辨認(rèn)，即通過(guò)比對(duì)檢測(cè)對(duì)象特征與數(shù)據(jù)庫(kù)中預(yù)存的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)來(lái)辨識(shí)身份；二是“1對(duì)1”的對(duì)比認(rèn)證，即通過(guò)比對(duì)的被檢測(cè)對(duì)象與數(shù)據(jù)庫(kù)中預(yù)存的特定身份信息，以核定該對(duì)象是否是其所自稱的物。

相比于傳統(tǒng)的身份識(shí)別方式，生物識(shí)別技術(shù)具備識(shí)別特征穩(wěn)定、識(shí)別過(guò)程便捷以及不易造假等多方面的優(yōu)點(diǎn)，成為目前安全認(rèn)證的首選，近年來(lái)在各個(gè)行業(yè)中獲得了普遍的贊譽(yù)和應(yīng)用。常用于身份識(shí)別的生物特征，主要是因?qū)ο蟛煌哂歇?dú)特差異的生理、和（或）行為等特征。前者如人臉、指紋、掌紋、虹膜等生理方面特征；后者如字跡、聲紋、步態(tài)等行為方面特征。雖然每一種生物特征都可以作為身份辨別的依據(jù)，但安全性與用戶體驗(yàn)是衡量生物特征好壞的兩個(gè)主要參考指標(biāo)。不同的生物特征識(shí)別技術(shù)在這兩個(gè)指標(biāo)上都有所區(qū)別，各有側(cè)重（如圖1所示）。指紋和人臉是在這兩方面都表現(xiàn)比較均衡的，也是目前市場(chǎng)上應(yīng)用最普遍的兩大生物識(shí)別技術(shù)。

圖1 不同生物特征的安全性和用戶體驗(yàn)比較

二、生物識(shí)別技術(shù)應(yīng)用范圍廣泛

近年來(lái)，隨著計(jì)算機(jī)信息技術(shù)的迅速發(fā)展、安全防范措施的不斷升級(jí)、設(shè)備性能的逐步提升，以及研究的不斷深入，生物識(shí)別技術(shù)的使用成本也不斷下降，實(shí)用性不斷增強(qiáng)，應(yīng)用范圍也更廣。比如，在設(shè)備加密、金融支付、打卡考勤、出入境管控，以及對(duì)訪問(wèn)受控用戶的辨認(rèn)等方面應(yīng)用廣泛。目前在設(shè)備訪問(wèn)解鎖、金融移動(dòng)支付領(lǐng)域，大家熟知的“指紋支付”、“刷臉支付”成為安全便捷的支付體驗(yàn)。

作為目前生物識(shí)別技術(shù)的代表，人臉識(shí)別技術(shù)和指紋識(shí)別技術(shù)相比，人臉識(shí)別技術(shù)優(yōu)勢(shì)越來(lái)越明顯。人臉本身就已成為是各類身份證件（如居民身份證、護(hù)照、畢業(yè)證件、適任證書等）的辨識(shí)主體，這一因素使得一般人對(duì)人臉識(shí)別技術(shù)最易接受。另外，由于政府部門的人臉數(shù)據(jù)庫(kù)（指紋也有）已經(jīng)完善，人臉采集后將直接與官方人臉數(shù)據(jù)庫(kù)比對(duì)辨識(shí)，人臉將與個(gè)人身份直接關(guān)聯(lián)，可以免于用戶前期注冊(cè)。

基于人臉識(shí)別的身份驗(yàn)證實(shí)現(xiàn)，是通過(guò)移動(dòng)客戶端采集用戶的活體人臉信息，與數(shù)據(jù)庫(kù)原始證件照片進(jìn)行比對(duì)檢測(cè)，然后使用人臉識(shí)別算法完成驗(yàn)證服務(wù)，檢驗(yàn)“活體人臉”、“身份證照片人臉”與“官方人臉數(shù)據(jù)庫(kù)”三者是否一致，從而達(dá)到“人證合一”校驗(yàn)的目的。具體識(shí)別流程如圖2所示。

三、生物識(shí)別技術(shù)在船員管理中的應(yīng)用

將生物識(shí)別技術(shù)引入船員管理之中，既能成為海事部門服務(wù)船員便民新舉措，也將為海事現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)管工作提供新思路。首先，船員管理系統(tǒng)前期已經(jīng)儲(chǔ)備了完善的船員注冊(cè)照片、身份證信息以及指紋信息，通過(guò)移動(dòng)客戶端采集船員的生物識(shí)別信息，授權(quán)海事機(jī)構(gòu)使用生物識(shí)別算法驗(yàn)證，對(duì)船員進(jìn)行身份驗(yàn)證，為船員提供遠(yuǎn)程信息查詢、證書申辦、任解職以及培訓(xùn)、考試、發(fā)證等相關(guān)服務(wù)，同時(shí)也為海事執(zhí)法人員在培訓(xùn)、考試、發(fā)證及現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)督檢查中提供便利，實(shí)現(xiàn)監(jiān)管與服務(wù)并進(jìn)。

圖2 遠(yuǎn)程身份認(rèn)證流程

2012年以來(lái)，在全國(guó)海事窗口、海事院校全面開(kāi)展了船員信息采集工作，數(shù)年內(nèi)逐步完善了船員或考生的身份證、相片、指紋等代表考生個(gè)人身份的關(guān)鍵信息的采集和錄入工作，建立并完善了海事船員信息基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫(kù)，為開(kāi)展船員任解職、培訓(xùn)、考試、發(fā)證等身份識(shí)別工作提供了可靠高效的數(shù)據(jù)源頭。同時(shí)，海事系統(tǒng)內(nèi)部海事執(zhí)法人員、船員、船舶以及相關(guān)培訓(xùn)、服務(wù)機(jī)構(gòu)和考場(chǎng)信息都已經(jīng)建立了完善的數(shù)據(jù)庫(kù)。考慮到人臉識(shí)別技術(shù)相對(duì)指紋識(shí)別技術(shù)的優(yōu)勢(shì)所在，在船員管理系統(tǒng)的設(shè)計(jì)上將人臉識(shí)別技術(shù)作為首選，指紋識(shí)別技術(shù)作為第一備選識(shí)別登錄方式。

1.總體架構(gòu)思路

基于生物識(shí)別的船員管理系統(tǒng)，由系統(tǒng)登錄模塊、識(shí)別分析模塊、設(shè)備管理模塊、系統(tǒng)管理模塊等4個(gè)基本模塊構(gòu)成，如圖3所示。

圖3 船員管理系統(tǒng)總體架構(gòu)

2.系統(tǒng)功能模塊設(shè)計(jì)（如圖4所示）

圖4 系統(tǒng)功能模塊示意圖

（1）系統(tǒng)登錄模塊。該模塊在系統(tǒng)終端面向一般人員（船員、教員、海事人員等），通過(guò)識(shí)別分析模塊進(jìn)行身份驗(yàn)證后登錄，而面向主體對(duì)象（船舶、培訓(xùn)機(jī)構(gòu)、考場(chǎng)等）的管理人員需通過(guò)口令輸入登錄。相關(guān)人員授權(quán)通過(guò)，進(jìn)入系統(tǒng)后，可以查詢、處理或修改所屬主體的權(quán)限和數(shù)據(jù)。

（2）識(shí)別分析模塊。該模塊運(yùn)行于終端智能設(shè)備中，通過(guò)云端算法服務(wù)對(duì)需進(jìn)行身份驗(yàn)證或簽到人員（船員、考生等）進(jìn)行身份的有效甄別，并對(duì)簽到位置（船位、教室或考場(chǎng)）進(jìn)行核實(shí)。

（3）設(shè)備管理模塊。該模塊在應(yīng)用系統(tǒng)服務(wù)器中運(yùn)行，對(duì)接入網(wǎng)絡(luò)的主體對(duì)象進(jìn)行集中配置和管理，并接收人員簽到信息和終端位置信息，診斷和檢測(cè)終端設(shè)備的狀態(tài)、核實(shí)位置信息。

（4）系統(tǒng)管理模塊。該模塊在網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器上運(yùn)行，主要包含人員信息、主體對(duì)象信息庫(kù)的同步以及簽到模塊的實(shí)現(xiàn)。系統(tǒng)管理模塊結(jié)合智能設(shè)備，實(shí)現(xiàn)整體把控和智能統(tǒng)計(jì)，從而使得簽到數(shù)據(jù)管理工作可輕松高效地完成，很好地滿足了面向?qū)ο蟮臄?shù)據(jù)需求。

其中，簽到模塊是將船員任解職、培訓(xùn)考勤和考場(chǎng)身份識(shí)別等場(chǎng)景模擬成打卡簽到，與船舶最低配員證書、參訓(xùn)人員名單、考場(chǎng)考生名單等人員信息對(duì)接，在對(duì)身份驗(yàn)證和位置數(shù)據(jù)信息的有效歸檔后，在系統(tǒng)管理模塊中通過(guò)對(duì)有效的人員身份識(shí)別數(shù)據(jù)進(jìn)行采集、對(duì)人員原始數(shù)據(jù)進(jìn)行提取、識(shí)別分析，依據(jù)有關(guān)管理規(guī)定，完整構(gòu)建簽到信息數(shù)據(jù)庫(kù)中相應(yīng)數(shù)據(jù)的計(jì)算、分析、處理等過(guò)程，實(shí)現(xiàn)船員管理系統(tǒng)的數(shù)據(jù)管理自動(dòng)化。

3.船員管理功能的實(shí)現(xiàn)

（1）船員服務(wù)方面。①船員自助業(yè)務(wù)。在船員手持移動(dòng)終端（如手機(jī)、平板）的APP界面，通過(guò)開(kāi)啟人臉識(shí)別，自動(dòng)完成船員辦理有關(guān)業(yè)務(wù)的身份驗(yàn)證，通過(guò)客戶端系統(tǒng)管理模塊查詢船員各類相關(guān)信息；按照海事業(yè)務(wù)流程要求提供申辦材料，提交證書辦理申請(qǐng)，節(jié)約船員時(shí)間和成本。如圖5所示。②船員任解職。船員在船舶手機(jī)終端，在船長(zhǎng)的授權(quán)下通過(guò)生物識(shí)別的方式自主進(jìn)行船員任解職，按照任解職的要求提供電子材料，與海事內(nèi)網(wǎng)系統(tǒng)實(shí)時(shí)進(jìn)行信息交換，在完成任解職業(yè)務(wù)的同時(shí)，自動(dòng)生成船員服務(wù)資歷。而在整個(gè)過(guò)程中，船員本人不必親自到海事窗口就可以實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程維護(hù)個(gè)人服務(wù)資歷。這樣既方便了船員，海事部門也收集到了船員的相關(guān)數(shù)據(jù)，避免船員為了換證而偽造船上服務(wù)資歷。如圖6所示。③培訓(xùn)機(jī)構(gòu)考勤記錄。培訓(xùn)考勤系統(tǒng)依靠網(wǎng)絡(luò)信息技術(shù)，以人臉圖像信息識(shí)別來(lái)實(shí)現(xiàn)考勤的信息化在線管理，精準(zhǔn)識(shí)別培訓(xùn)考勤過(guò)程中的代考打卡、跨地域、跨網(wǎng)絡(luò)的不同考勤信息，通過(guò)收集匯總、統(tǒng)計(jì)分析并結(jié)合實(shí)際問(wèn)題，實(shí)現(xiàn)對(duì)考勤數(shù)據(jù)的自動(dòng)化辨識(shí)和管理，提高考勤管理水平、提升考勤記錄效率。如圖7所示。船員培訓(xùn)期間的考勤記錄，是由培訓(xùn)機(jī)構(gòu)或教師打開(kāi)考勤終端，對(duì)培訓(xùn)學(xué)員進(jìn)行人臉識(shí)別記錄考勤，課程期間也可以實(shí)現(xiàn)不間斷簽到，課程結(jié)束根據(jù)學(xué)習(xí)期間考勤記錄情況，核實(shí)是否能滿足培訓(xùn)要求，以及是否可以參加后續(xù)考核。其流程與任解職類似。

圖5 船員自助業(yè)務(wù)流程

圖6 船員船上任解職功能流程圖

圖7 培訓(xùn)考勤記錄功能流程圖

（2）海事監(jiān)管方面。①船員現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)管。目前，我國(guó)船員管理方法主要采取傳統(tǒng)的現(xiàn)場(chǎng)巡查方式，通過(guò)核實(shí)證書的真實(shí)性，比對(duì)人員特征和系統(tǒng)任職記錄，不但工作量大、效率低，而且無(wú)法實(shí)現(xiàn)在航船舶船員證書的核查。而利用人臉識(shí)別技術(shù)可以快速實(shí)施船員和證書的信息核實(shí)，整個(gè)過(guò)程核查對(duì)象明確，一目了然，既避免了人為因素干擾，也提高了執(zhí)法效率。如圖8所示。②考生身份驗(yàn)證。隨著船員考試工作無(wú)紙化的不斷推進(jìn)，海船船員適任考試、培訓(xùn)合格證考試、補(bǔ)差培訓(xùn)考試等基本實(shí)現(xiàn)了計(jì)算機(jī)終端考試，內(nèi)河三等以上船員考試也逐漸覆蓋。目前指紋識(shí)別已在船員考試中應(yīng)用，再將人臉識(shí)別引入，將能夠更加有效打擊和預(yù)防船員考試替考作弊行為，從根本上解決船員考試考生身份鑒別的難題，同時(shí)也防止了因未攜帶證件（身份證件、準(zhǔn)考證等）而耽誤考試的事情發(fā)生。下一步，船員考試將逐步實(shí)現(xiàn)以生物識(shí)別為主、人工識(shí)別為輔考生身份驗(yàn)證方式。

圖8 船員現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)管功能流程圖

（3）其他方面。通過(guò)對(duì)船員、船舶已有數(shù)據(jù)的采集，可擴(kuò)展更多的海事服務(wù)，如證書到期提醒、船員考試網(wǎng)上報(bào)名和繳費(fèi)、下載考試資料、信息咨詢等秘書式的多元化服務(wù)；可作為船員資歷的憑證，用以在微信、微博、web等網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)輔助身份驗(yàn)證，為船員提供展示自我成就的體驗(yàn)；可在安全可靠的基礎(chǔ)上，與相關(guān)單位實(shí)現(xiàn)共享數(shù)據(jù)，為船員求職應(yīng)聘等提供更加廣闊的平臺(tái)；逐步開(kāi)發(fā)遠(yuǎn)程教育培訓(xùn)考試等，既節(jié)省船員培訓(xùn)花費(fèi)，也可以提高培訓(xùn)效果。

四、展望

1.信息安全防控

在金融領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用表明，與傳統(tǒng)基于單一密碼、多重驗(yàn)證等身份驗(yàn)證方式相比，人臉識(shí)別技術(shù)在安全性、可靠性、識(shí)別性能和用戶體驗(yàn)等方面都取得了大量的成效，對(duì)實(shí)現(xiàn)互聯(lián)網(wǎng)場(chǎng)景下的遠(yuǎn)程船員管理應(yīng)用具有很現(xiàn)實(shí)的意義，同時(shí)借助指紋、筆跡等生物認(rèn)證，通過(guò)多因子認(rèn)證的方式增強(qiáng)人臉識(shí)別，達(dá)到更高的安全等級(jí)和識(shí)別精度，將有力提升船員業(yè)務(wù)辦理的真實(shí)性、便捷性，提高船員信息管理的安全性。

2.廉政風(fēng)險(xiǎn)防控

通過(guò)生物識(shí)別技術(shù)的應(yīng)用，打通船員履職跟蹤的通道，精準(zhǔn)實(shí)施對(duì)船員管理工作的監(jiān)督，讓船員管理工作回歸本源，由責(zé)任主體對(duì)象來(lái)對(duì)船員管理真實(shí)性負(fù)責(zé)。海事部門通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)檢查、抽查的形式進(jìn)行監(jiān)管，將有效降低海事執(zhí)法廉政風(fēng)險(xiǎn)。

3.提高海事效能

生物識(shí)別和信息技術(shù)的融合，將使得船員管理在安全上得以質(zhì)的飛躍，船員管理中對(duì)信息的核實(shí)基本由系統(tǒng)自動(dòng)完成，并對(duì)存在的問(wèn)題進(jìn)行信息推送，能極大地減少工作量，海事執(zhí)法的針對(duì)性更強(qiáng)，讓有限的海事力量投入到更多的現(xiàn)場(chǎng)執(zhí)法中去，同時(shí)也為管理相對(duì)人節(jié)約時(shí)間成本和經(jīng)濟(jì)成本，將進(jìn)一步提高海事執(zhí)法效能，促進(jìn)船員有效履職。

五、結(jié)語(yǔ)

船員管理工作是海事管理的重要單元，也是一個(gè)繁雜的系統(tǒng)性工程。面對(duì)日益發(fā)展壯大的船員隊(duì)伍，和維護(hù)水上交通安全形勢(shì)穩(wěn)定的要求，必須加強(qiáng)船員管理的科學(xué)化、信息化和系統(tǒng)性的研究，充分應(yīng)用現(xiàn)代化科技信息手段不斷提升海事監(jiān)管效率，提高海事綜合服務(wù)能力，共同打造一支高素質(zhì)的船員隊(duì)伍，確保水上交通安全，進(jìn)一步推進(jìn)交通強(qiáng)國(guó)建設(shè)。