告別密碼時代

景訓

每年的6月，各地頻發的高考作弊事件都會引發社會熱議。在信息化的時代，高考替考案的情節也像諜戰電影一般，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。

2015年，內蒙古高考反作弊措施中，出現了“指靜脈采集器”的設備，這是一個小巧的手指靜脈識別儀。考生報考時要被靜脈信息，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，南京出現了一批沒有鍵盤的ATM機器，采用的就是手指靜脈識別技術。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域得以廣泛應用，相應的人工指紋鑒別技術也開始發展起來，并成為了現代指紋識別技術的先驅。

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。”

現代生物特征識別技術的序幕是在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。這兩項技術的發展得益于半導體和計算機技術的進步。使用半導體設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，隨著計算機技術的進一步發展，生物特征識別技術迎來了高速發展的高潮時期。

手、臉、3D，多種多樣的識別方式

指紋識別從20世紀60年代發展至今，是最為成熟的生物特征識別技術，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。但也正因其發展成熟，相應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域會怎么樣——大的信息也導致大量的運算，速度也顯著下降，因此掌紋識別的發展還比較受限。

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系，進而區分開不同的人。但對機器來說，這卻是個難題。復雜的環境、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，人臉識別技術只能用于簡單的監控系統，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構均存在著不同，基于這一思想出現了耳廓識別技術，這是一種新興的生物特征識別技術。實際上，耳廓的特征信息區分度相對虹膜、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生很大的變化。但實際上，人類的手形特征受環境因素、職業因素影響是很小的，適用性更廣。這種技術采集簡單，易于實現。信息量也較小，未來的一個發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、毛發內都可以提取出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用，多用于刑偵領域。

頗具前景的靜脈識別

手指靜脈技術于近年興起，利用的是手指靜脈血管的紋路。手指靜脈血管密布，結構復雜，并且人與人各不相同，同時在人的一生中極其穩定，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。靜脈血管形成以復雜曲線交織而成的網狀結構，不論是曲線形狀的特征還是網絡的拓撲結構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場才能識別身份。

2007年日立公司就在金融支付確認系統使用這一技術，2009年臺灣昌化師范學院汽車工程系將其應用到司機身份識別的安全應用系統。除了銀行和考試系統，國內還出現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模推廣已經可以預見，告別密碼的時代已經到來。