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生物識別大比拼

2014-08-20 15:34
不久前 ,據外國媒體報道 ,為了有效地打擊邊境犯罪 ,控制非法移民 ,很快將對簽證申請者實施生物識別掃描 。也就是說 ,小小一張簽證 ,將記錄下我們身體的“密碼” ,這些密碼不再是一串數字 、一張照片那麼簡單 ,對於每個人來說都是獨一無二的 。而生物識別技術就好比開啟身體密碼的鑰匙 ,在茫茫人海中準確地定位每個人 。那麼這種貼着高科技標籤的技術究竟是怎樣的 ,它又在生活的哪些方面得到了具體的運用?
    人臉識別技術已被廣泛應用 :看到主人的臉 ,門自動打開了
    北京奧運會期間 ,在競賽場上拼搏了一天的運動員 ,面露疲憊地回到了房間 。奇怪的是 ,他們並沒有使用門卡 ,也沒用鑰匙 ,只是面朝門靜立了一會兒 ,門就自動打開了 。這善解人意的門究竟是怎麼開的呢?
    原來 ,主辦方採用了人臉識別技術 ,在比賽前就預先為運動員拍照 ,採集面部信息 ,建立了數據庫 。運動員只要站在自己的房門前 ,經過人臉識別系統的檢測 ,不用任何鑰匙 ,就可以讓房門打開 。
    事實上 ,這種技術在生活中已經得到了廣泛的應用 。像相機的自動人像捕捉功能 ,就可以精準地鎖定畫面中人臉的位置 ,保證人臉拍攝的清晰 。
    而公安偵查工作中 ,也經常使用這一技術 。2009年4月18日 ,在南京常府街三條巷 ,剛取款的梁女士 ,遭到了兩名歹徒搶劫 。呼救聲引起了行人的注意 。市民於葆林立即上前追趕歹徒 。追至岔路口 ,歹徒分頭逃竄 。於葆林發現 ,被搶的包在其中一名歹徒手中 ,立即跟了上去 。終於眾人合力將歹徒制伏 ,取回了包 。
    這時另一名歹徒又掉頭跑了過來 ,乘人不備 ,拔出尖刀 ,向於葆林捅去 。於經搶救無效死亡 。
案發後 ,民警立即調取案發地周邊的監控錄像 ,412個監控畫面全部被調出 ,但可惜的是 ,畫面清晰度很差 ,看不清人的面部特徵 。
    在反覆查看後 ,指揮部成員發現一個細節 。在梁女士取完錢離開銀行後 ,一名男子也尾隨離開 。走到銀行自動門口時 ,男子抬頭看了一下 。原來 ,該男子不知道銀行的自動門需要按按鈕才能打開 ,故抬頭看了一眼 。正是這一眼 ,讓監控系統採集到了一個完整的面部圖像 ,成為破案的關鍵證據 。
    味紋識別技術 :身體的氣味 ,泄露了嫌犯的秘密
    在電影《香水》中 ,清風吹散了少女的頭髮 ,少女獨特的體香彌散在空氣中 。天生對氣味特別敏感的男主角就追隨這種常人無法捕捉的氣味 ,成功找到了少女 。現實中誰會擁有這麼靈的鼻子 ,在千里之外就能判斷出究竟是誰 。現代味紋識別技術 ,就擁有這種特異功能 ,刑偵中時常會應用到 。只要到犯罪現場將空氣過濾 、濃縮 ,然後保存 ,用電子鼻或警犬逐個聞嫌疑人 ,經過比對 ,就能精確鎖定 。
    幾年前 ,南京市白下區發生了一起殺人案 ,粗心的案犯在案發現場後院遺落了一隻皮鞋 。按說 ,有了這麼一個物證 ,鎖定真兇應該難度不大 。但不成想 ,這個鞋子是大眾款 ,售賣此鞋和穿着此種鞋子的人太多 ,根本無法尋找有效線索 。在這種情況下 ,南京警犬訓練大隊的一條功勳犬 ,便被派到了破案現場 。
    這是一條拉布拉多犬 ,嗅覺敏感 ,對氣味有獨特的識別力 ,多用於刑偵現場的偵緝和爆炸現場搜爆 。根據嫌疑人留在現場的鞋子 ,警犬很快就將這種氣味鎖定 。與此同時 ,一名嫌疑人姜某也在外地被抓獲 ,但面對審訊人員 ,姜某拒不交代自己的犯罪事實 。於是 ,功勳犬來到了現場 ,對嫌疑人姜某身上的氣味進行鑑別 。
    訓練有素的警犬 ,在對包括嫌疑人在內的8名人員幾次嗅覺綜合後 ,牢牢地將姜某“咬”住了 。先後三次 ,準確無誤 。此時 ,姜某已經臉色鐵青 ,乖乖地交代了作案細節 。
    語音識別技術 :110指揮中心就有語音識別系統
    還記得《2012》中那個經典場景嗎?俄羅斯富商在眾人慌亂時大喊一聲“安靜” ,隨即對着他的賓利 ,很有磁性地說了一句 :“Engine Start”(引擎 ,啟動) ,在眾人錯愕與艷羨的目光中 ,啟動了汽車 。沒錯 ,這就是最常見的語音識別技術的運用 。
    語音識別技術在生活中運用得十分廣泛 ,像語音撥號業務 、語音控制的家電產品 、聲控玩具等等 ,憨態可掬的湯姆貓就運用了語音識別技術 ,能用滑稽的聲音模仿人類說話 、唱歌 。
    在偵查中 ,語音識別技術也常常派上用場 。2008年元宵節 ,南京夫子廟迎來了觀燈人流的最高峰 ,青年嚴某也夾在人群中 。當遊覽到了夫子廟大成殿正門時 ,人多得連側身都難 ,嚴某感覺很不爽 。於是突發奇想 ,打了個電話給110 ,謊稱在夫子廟發現了炸彈 。
     嚴某的報警電話 ,讓警方神經一下子繃緊了 ,他們按照預案 ,第一時間進入緊急狀態 。考慮到幾十萬人的安危 ,安保部門必須在最快的時間內 ,確定該消息的準確性 ,並迅速排除險情 。半小時後 ,嚴某被帶到了派出所 。面對民警的詢問 ,嚴某堅決否認 。
    “他不承認 ,不表示他沒有報假警 。”事實上 ,在接到報警後 ,指揮中心後台的語音識別系統就已經啟用 ,對報警人的口音 、語速和口語習慣進行了錄音剖析 。而當嚴某到案後 ,民警與其溝通的過程也被全程錄音 。兩段錄音資料迅速被送到語言鑑定室 ,通過特殊設備的技術比對處理 ,最終確定兩段聲音為同一人發出 。
    至此 ,嚴某隻好低頭承認自己報了假警 。
    指紋識別技術 :門票里藏着主人的指紋 ,別人撿到也用不了
天天上班的你 ,對辦公室的指紋考勤機 、辦公大樓的指紋門禁卡一定不陌生 。其實 ,這也是生物識別技術 。
    指紋識別在一些公共場所得以推廣 ,美國奧蘭多的迪斯尼樂園在每一張門票中都存儲了遊客的指紋 ,即便票丟了 ,也能輕鬆憑藉指紋重新辦理 。
    生活中 ,指紋識別已經運用很多 ,指紋鍵盤鎖 、指紋U盤等都很常見了 。今年2月 ,登喜路甚至出了一款帶有指紋識別系統的電子錢包 。錢包本身堅不可摧 ,而核對指紋 ,就成為打開錢包的唯一方法 ,持有者事先錄入自己的指紋 ,除了他以外 ,任何人都別想打開 。
    為了加強指紋識別的安全性 ,一些指紋識別系統要求輸入十根手指的指紋 ,提高安全係數 。“9·11”後 ,美國國安局就要求在入境關卡設置十指指紋掃描器 ,外國遊客入境時必須留下完整的指紋記錄 ,建立數據庫 。而這些指紋主要是用來和以往恐怖襲擊事發地 、恐怖分子聚集地所留下的指紋做比對 ,一旦指紋符合 ,系統就會發出警報 。
    DNA指紋識別技術 :奧巴馬外出喝水的杯子都要銷毀
    美劇《CSI》的粉絲一定知道DNA在案件偵查中有多麼重要 。但是什麼叫做“DNA指紋識別”呢?
    南京大學醫學院DNA指紋實驗室的王勇告訴記者 ,DNA指紋識別不能按字面意思理解成DNA和指紋 ,而是指具有完全個體特異的DNA多態性 ,就像世界上沒有完全相同的指紋一樣 ,DNA指紋是DNA中最獨一無二的特徵 ,這一部分是決定個體差異的部分 。利用DNA指紋能夠進行身份鑑定 ,準確率高達100% 。王教授告訴記者 ,DNA指紋主要用於疾病遺傳分析 、親子鑑定 、刑偵等 ,在一些航空公司中也已經運用 ,但因為收費較高 ,還未大範圍推廣 。
    王勇還告訴記者 ,DNA指紋取樣十分方便 ,唾液 、毛髮 ,精液中都可以提取 。王教授舉了個例子 ,奧巴馬每次出行 ,喝完水後 ,使用的茶杯都立即交由工作人員銷毀 ,就是出於安全考慮 ,防止別人獲取了總統的DNA指紋 。這項技術的高識別率也可見一斑 。因為這項技術在世界範圍內 ,都得到了承認 ,所以在身份確認時 ,往往少不了這個步驟 。“你注意到沒有 ,在薩達姆的死亡錄像中 ,法醫用一根棉簽在他的口腔中颳了一下 ,這個細節就是為了告訴大家 ,經過DNA指紋鑑定 ,這個人的身份是可以確認 ,毫無疑問的 。”
    靜脈識別技術 :手輕輕放在鍵盤上 ,電腦就解鎖
    在日常生活中 ,或許你已經使用過指紋打卡機 、指紋U盤等 ,已經習慣用指紋“驗明正身”了 ,但是還有一種方式是你並不熟悉的 。在日本 、波蘭的一些銀行 ,職員只要簡單地抬下手 ,就可輕鬆通過門禁;當他把手輕輕放在鼠標上 ,電腦就解鎖自動開機 ,進入個人管理系統 。而服務大廳內也設置了類似原理的自動取款機 。老客戶只要將手掌放在掃描口 ,系統便可以自動識別 ,不用輸密碼 ,就能進行操作了 。
    這就是靜脈識別技術 。這種技術近來使用也比較多 。通過攝像頭採集手指 、手掌靜脈的圖像 ,再從數字圖像中提取出特徵 ,存儲在數據庫中 。因為靜脈隱藏在身體內部 ,外人不易接觸 ,也就難以偽造;同時靜脈基本不受身體狀況和外界因素的影響 ,具有穩定性 ,因此抗干擾性很好 ,辨識率很高 ,具有廣泛的應用前景 ,受到了較多的關注 。
    虹膜識別技術 :虹膜一比對就“看”出你是誰
    現代生物識別技術還可以利用虹膜進行身份鑑定 。像英國航空公司在倫敦客流量龐大的希斯羅機場 ,就採用了虹膜識別技術 ,存儲了老顧客的虹膜資料 。這些人在機場的貴賓休息室 ,通過虹膜掃描 ,被快速識別 ,可以享受相應的服務 。
    中國科學院自動化研究所副研究員孫哲南告訴記者 ,人的虹膜到兩歲左右就發育成熟 ,以後都維持這種穩定狀態 ,除非眼部的外科手術 ,以及大腦受到重創 ,大部分情況下 ,虹膜是終身不變的 。虹膜之間相同的概率比其他生物識別的概率還要低 ,識別的準確度可謂非常高 。
    虹膜技術還被應用到一些尋人平台 ,那些被拐賣的 、走失的兒童的虹膜只要與數據庫中的比對 ,就能識別他們的真實身份 ,找到他們的父母 。“虹膜數據庫的建立並不難 ,孩子的父母只要拿來能看清楚孩子眼睛的照片 ,就可以取樣 。”
    不久的將來 ,你再也不用為沒帶鑰匙開不了家門而大傷腦筋了 ,只要站在家門口 ,通過門上設置的人臉識別系統的驗證 ,大門就自動為你打開了;回到家 ,你也不用動手操作各種家電 ,只要張張嘴 ,命令它們 ,洗衣機 、電視機 、微波爐就各司其職;也不用為記不住銀行卡密碼而煩惱了 ,通過虹膜識別系統的鑑定 ,你可以直接存取款……
    生物識別技術為什麼可靠?
    中國科學院自動化研究所副研究員孫哲南告訴記者 ,每個人的身體和行為中都隱藏着一些與眾不同的信息 ,而生物識別技術就是利用計算機和高科技儀器 ,採集圖像 ,轉換成圖形 、語音 、視頻等多媒體 ,從中提取出個人獨一無二的特徵 ,形成數值存進數據庫 。
    當需要鑑定某個人的身份時 ,只要將描述他個人特徵的數值放到數據庫中 。當放入的數值和數據庫中的數值相匹配 ,系統就可以自動識別 。孫哲南打了個比方 ,“這就好像我們在街上走 ,總是能在一堆陌生人中 ,辨認出自己的老熟人 。因為老熟人的特徵已經預先存在我們的腦海中 ,以後再遇到這些特徵 ,記憶被喚起 ,就迅速識別了他們的身份 。”
    “那就是說事先必須將數值存入數據庫 ,否則數據庫無法識別?”
    “確實是這樣的 ,”面對記者的疑問 ,孫哲南耐心地解釋道 ,“像汶川大地震中 ,很多遇難者身份無法確認 ,國家就派出大量人力 ,從遇難者身上採集DNA樣本 ,建立一個DNA數據庫 ,方便遇難者的家屬日後尋找 。家屬只要用自己的血樣樣本 ,和數據庫中的DNA樣本進行比對 ,就能從數據庫中找出自己的親人 。”
    “事實上 ,這種匹配也並不是百分百地匹配 ,只是一個相似度 。需要事先設定一個閾值 ,當比對的結果達到或者超過這個閾值時 ,我們就確定識別了 。每一種具體的技術所設定的閾值是不一樣的 。當然每種閾值的設定肯定是科學的 、精確的 。”
    “也就是說 ,我們事先將帶有個人身份特徵的信息存儲起來 ,並建立數據庫 。以後只要依靠自己的身體特徵 ,就可以證明身份了?”
    “正是如此 ,只要把我們的個人特徵存儲進身份證中 ,這樣就沒有人可以偽造你的身份證了 。”
    生物識別技術怎樣識破偽裝
    那麼各項生物識別技術都運用了哪些原理呢?
    在各項生物識別技術中 ,人臉識別是最常見的 。系統針對面部不易改變的部位 ,像突起的眉骨 、眼 、鼻 、口 ,計算出它們在五官輪廓中的距離 、角度和大小 ,形成數值 ,存儲到數據庫 。當受檢測者形成的數值和數據庫中的相符合時 ,就被識別出來 。通常的人臉識別系統所佔空間較小 ,所以可以用在一些隱蔽的場合 ,遠距離地採集圖像 。
    警方表示 ,目前二代身份證人像識別系統庫已基本建成 ,可以正常開展識別工作 。在關鍵的路口 、窗口單位 ,以及機場等出入境關口 ,都設置了人像識別系統探頭 ,可以在第一時間發現可疑人員 。
    或許有人認為生物識別技術沒有想像的那麼神奇 ,“你說 ,憑藉氣味就能判斷人的身份 ,那麼塗上香水呢 ,還能分辨得出嗎?”
    的確 ,正如我們通常認為的那樣 ,氣味很容易受到外界的影響 。化妝品的使用 ,改變了我們身體的氣味 。但是除了隨着外界環境不斷改變的氣味外 ,我們的身體還攜帶了一種特殊的氣味 ,這部分氣味是由基因決定的 ,因此具有極強的穩定性 ,而這種氣味正是味紋識別的檢測對象 。運用電子鼻或者警犬 ,就能夠分辨出每個人身上這種特有的氣味 。刑偵中運用味紋識別技術 ,屢屢立功是無可爭議的事實 。
    “語音識別真的有用嗎?我壓低嗓音 ,系統能識別出嗎?如果有人偽裝我的聲音 ,系統能識別嗎?”千萬不要小看語音識別技術 ,它不是簡單進行聲音的比對 ,而是將採集來的聲音轉換成數值 ,是數值間的比對 。即便有人用很精良的儀器錄下你的聲音 ,雖然聽上去一樣 ,但聲音信號從模擬到數字 ,再從數字到模擬 ,經歷兩次信號轉換的過程 ,聲音的頻譜發生了改變 ,語音識別技術是可以分辨出的 。
    孫哲南告訴記者 ,生物識別的各項技術在中國都已展開 ,在指紋 、虹膜 、人像 、DNA 、靜脈等各個具體的領域 ,也都有一些局部的創新 。此外 ,中國還最早展開了掌紋識別技術的研發 。掌紋主要是採集從手指末端到手腕部分的手掌圖像 。因為掌紋是由遺傳基因控制的 ,即便手掌受傷 ,等傷口癒合後 ,掌紋線仍按照原來的樣子生長 ,因此具有穩定性 。即使是雙胞胎 ,掌紋也不可能完全相同 ,因此將掌紋作為生物識別的研究對象 ,是很有發展前景的 。
    古代生物識別技術知多少
    不要以為生物識別只是現代文明的產物 ,其實聰明的古人早就開始使用了 。據說 ,古埃及人是最早運用生物識別技術的 ,他們固定選取人身體的某一部分 ,進行測量 ,然後將數據記錄下來 ,作為個人的特徵 。以後需要證明某個人的身份時 ,就和記錄的數字核對 。
    而中國是最早進行指紋識別的國家 。秦漢時代文書寫完後 ,用粘土封口 ,這時寫信的人就會在粘土上蓋上自己的指紋 ,作為日後的憑證 。看來 ,古人已經掌握指紋具有獨特性的特徵 ,利用它來證明自己的身份了 。
    最為神奇的是 ,古人還有所謂識人術 。好比“嘴大吃四方”啊 ,耳垂大而厚的人特別有福氣 ,“大腳勤 ,小腳懶” ,腦門寬的人聰明開朗 ,嘴唇厚的人好辯 ,嘴唇短的人嘴裏藏不住話 。所謂相由心生 ,一個人的情感 、性格多多少少都會表現在臉上 。
    此外 ,古人也有自己的親子鑑定方法 :“滴骨認親”與“滴血認親” 。將孩子的血滴在父親或母親骨頭上 ,如果血滲入骨頭 ,就能證明二人的親緣關係 。後來漸漸演變成滴血認親 ,兩滴血如果相融 ,就能證明二人是父子或母子關係 。這些在現在 ,都已被證明是缺乏科學依據的 ,只是古人根據自己的生活經驗總結出的 ,但也算是古人生物識別的一種手段吧 。
    生物識別技術的漏洞在哪裏
    雖然生物識別技術在刑偵 、商業保密 、旅遊 、出入境管理等各項事務中已經得到廣泛的運用 ,但這是否意味着生物識別技術沒有任何缺陷呢?
    指紋膜冒充指紋矇混過關
   正常的指紋很容易辨識 。脫皮的指紋會影響識別效果 。
    據報道 ,最近在一些寫字樓門口 ,出現了一些小廣告 ,出售一種指紋膜 ,只要把自己的指紋製成這種指紋膜 ,就可以由別人代打卡了 。在淘寶上也出現了大量出售指紋膜的小店 。記者隨即聯繫了一家店主 ,店主告訴記者指紋膜是“膚色 ,有彈性的 ,和真的一樣” ,絕對不會被發現 。當記者問到使用久了會不會不靈了 ,店主回答“我們一套材料包括足夠分量的製作材料(可做15-20個指紋膜 ,不怕實驗失敗擔心材料不夠用)” 。而在生活中 ,很多寫字樓白領已經使用這種指紋膜 ,通過指紋考勤機的檢測了 。指紋膜的出現 ,顯然證實了指紋識別技術存在一些缺陷 。
    專家也指出 ,指紋識別還是存在一些不可靠的因素的 ,有些人天生指紋特徵較少 ,很難採集到圖像 。而指紋採集對於周圍環境的要求也很高 ,對手指濕度 、清潔度等很敏感 ,髒 、油 、水都可能影響識別的結果 。而傷痕 、脫皮甚至老繭都會影響指紋識別的效果 。這是否會給一部分犯罪分子可趁之機 ,通過破壞指紋的方式來躲避法律的懲罰?同時 ,在一些使用指紋考勤機的單位 ,日積月累的 ,指紋採集頭上留下了用戶的指紋印痕 ,這些印痕也可能被不法分子盜取 ,複製 。
    整個容 ,人臉識別技術就不管用了
    我們經常看到新聞 ,一些人因為整容 ,在過海關時 ,本人和護照上的原照片差異太大 ,而被扣留 。那麼整容後的臉 ,人臉識別系統是否就無法識別了?孫哲南告訴記者 ,事實上 ,人臉識別技術在所有生物識別技術中最不準確 ,也最容易受欺騙 ,使用者面像的位置和周圍的光環境都可能影響系統的精確性 。“我們化化妝 、整整頭髮 、戴上帽子 ,都可能破壞系統的識別能力 ,甚至豐富的表情都會影響識別結果 。”人臉識別技術依賴於提取特徵與比對技術的提高 ,而採集圖像的設備比其他技術昂貴得多 。所以 ,更高科技的人臉識別技術無法大規模地展開 。
    虹膜識別技術見到黑眼睛就“傻眼”
    專家指出 ,幾乎每一種識別技術都或多或少存在一些問題 ,比如 ,虹膜識別 ,雖然虹膜識別的準確率極高 ,但對於盲人和眼疾患者是無能為力的 。並且 ,虹膜識別技術要用昂貴的攝像頭來採集圖像 ,而每個攝像頭最低報價為4000美金 ,成本較高 ,不易推廣使用 。對於中國人來說 ,虹膜識別技術難以展開還有一個重要的原因 ,這種技術對黑眼睛識別困難 ,因此難以推廣 。
    感冒時 ,聲紋識別技術就會出差錯
    此外 ,像語音 、字跡 、味紋等識別技術 ,或多或少也都存在一些缺陷 ,限制了技術的進一步推廣與應用 。
    比如在感冒 、咽炎以及聲帶受到創傷時 ,發出的聲音與平時差別就很大 ,誤差也會較大 。也不排除可能存在人為對自己的聲音進行偽裝和控制的可能 ,這也給鑑別帶來了困難 。
    “迄今為止 ,還沒有哪一個單項的生物特徵能達到生物識別技術應用完美無缺的要求 ,每種生物特徵都有其自身的優點和缺點 ,有其自身的適用範圍 。”專家表示 ,在對安全有嚴格要求的應用領域中 ,人們往往需要融合多種生物特徵來實現高精度的識別系統 。多種生物特徵相融合是一種更準確 、安全的檢測方法 ,將生物特徵融合方法結合多種生理和行為特徵進行身份鑑別 ,提高鑑別系統的精度和可靠性 ,這無疑是身份鑑別領域未來發展的必然趨勢 。
    而在刑事偵查領域 ,儘管生物識別技術的應用前景極為廣闊 ,但是 ,從剛開始應用至今 ,刑偵專家都從來沒有完全依賴這一技術 ,事實上 ,這些技術都是輔助手段 ,“在其他證據基本鎖定的前提下 ,用生物識別技術作證 ,驗證 。”
     因此 ,混合識別是生物識別的必然趨勢 。
 
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