告别密码时代

景训

每年的6月，各地频发的高考作弊事件都会引发社会热议。在信息化的时代，高考替考案的情节也像谍战电影一般，除了眼镜、皮带、笔、橡皮可能成为作弊工具，还有指纹套、指纹膜应对高科技的指纹识别，如何对考生身份进行验证也受到越来越大的挑战。

2015年，内蒙古高考反作弊措施中，出现了“指静脉采集器”的设备，这是一个小巧的手指静脉识别仪。考生报考时要被静脉信息，进入考场前，将食指伸入手指静脉识别仪，仪器里面有个手指形状的凹槽，用指头顶住凹槽顶部，就可以对身份进行验证。

看似与指纹识别类似，其实两者却完全不同。在2015年4月，南京出现了一批没有键盘的ATM机器，采用的就是手指静脉识别技术。只要先前在柜台录入过静脉信息，以后在ATM机上伸伸手指就能取款。宁波银行、南京银行是这一技术最早的试水者。

什么是生物特征识别？

从人类诞生开始，人们就开始了对生物特征进行识别，最典型的一点，人们无时无刻不在进行人脸识别。千百年前，中国古代就用签字画押、按手印来订立契约，这就是最原始的基于人工的笔迹、指纹、掌纹识别。19世纪时，采用油墨拓印法的指纹采集已在美国等国家的刑侦领域得以广泛应用，相应的人工指纹鉴别技术也开始发展起来，并成为了现代指纹识别技术的先驱。

我们的生活中充斥着各种各样的密码，这种身份验证，采用的途径是“你要告诉机器你知道什么”，而指纹等生物特征识别采用的则是“机器来鉴定你是谁”——生物特征识别研究的是人体的生理特征，找到这些特征在不同人之间的不同之处，进而来区分不同人的身份。用一句大众熟悉的话来说，就是：“每个人的指纹都不同。”

现代生物特征识别技术的序幕是在20世纪60年代末拉开的，最先登场的是指纹识别和人脸识别。这两项技术的发展得益于半导体和计算机技术的进步。使用半导体设备可以用摁压法进行指纹采集，另一方面，计算机自动人脸识别研究也逐步开展起来。

你可能知道每个人的指纹都不同，但你或许不知道，我们的身体携带着诸多的密码——指纹、掌纹、手形、人脸、虹膜、视网膜、脉搏、静脉、耳廓、DNA等都可以用于身份识别。方式多种多样，却有一些共同的特点：首先它们是正常人都有的；其次它们不会随时间的变化而变化；再次每两个人之间都有明显的差异；最后要容易測量，采集时不会引起用户的反感和不适。从20世纪90年代开始，随着计算机技术的进一步发展，生物特征识别技术迎来了高速发展的高潮时期。

手、脸、3D，多种多样的识别方式

指纹识别从20世纪60年代发展至今，是最为成熟的生物特征识别技术，也为大众熟悉。你的笔记本电脑和智能手机上就有指纹验证功能。但也正因其发展成熟，相应的伪造措施也防不胜防，比如指纹套就可以瞒过指纹识别器，也导致指纹识别只适用于日常生活中对安全性要求不高的场合。

掌纹与指纹类似，但手掌面积远远大于手指的面积，因此掌纹也包含更多的信息具备更高的区分能力。但手掌面积大，需要的传感器也大——想象一下，手机上有一个手掌般的识别区域会怎么样——大的信息也导致大量的运算，速度也显著下降，因此掌纹识别的发展还比较受限。

人脸识别是人类辨别不同人的最主要方法之一，人的大脑会自动分析人的脸型、眼、眉、口、鼻的形状、位置以及彼此之间的相对关系，进而区分开不同的人。但对机器来说，这却是个难题。复杂的环境、背景、不同的角度、表情、姿势，带来大量的计算量，也让识别验证的精确度降低。虽然人脸识别早在20世纪60年代就进入研究者的视野，但在这些问题解决之前，人脸识别技术只能用于简单的监控系统，并需要人工的参与。

除了平面的纹理，还有立体的三维识别。不同人的耳廓软骨的形状与结构均存在着不同，基于这一思想出现了耳廓识别技术，这是一种新兴的生物特征识别技术。实际上，耳廓的特征信息区分度相对虹膜、指纹、掌纹等特征显得较为不足，因此耳廓识别从开始就迅速走向采集三维信息的道路。

人的手掌形状、宽度、手指长度，也可作为识别的典型特征，这就是手形识别。从事不同的工种，人手的皮肤看似会产生很大的变化。但实际上，人类的手形特征受环境因素、职业因素影响是很小的，适用性更广。这种技术采集简单，易于实现。信息量也较小，未来的一个发展趋势是采用新型传感器采集3D手形信息，弥补其信息量不足的缺陷。

相比于宏观的手和脸，微观的DNA承载了人类个体的遗传信息。除了同卵双胞胎之外，每个人的DNA都不相同，有着极高的准确性。但它的防偷窃能力非常低，脱离身体已久的人体组织、毛发内都可以提取出DNA片段，且身份识别的实时性也难以保证。日常生活难以广泛应用，多用于刑侦领域。

颇具前景的静脉识别

手指静脉技术于近年兴起，利用的是手指静脉血管的纹路。手指静脉血管密布，结构复杂，并且人与人各不相同，同时在人的一生中极其稳定，加上其不易磨损、受外界干扰小、难以伪造、易于活体检测等特点，使其成为理想的可用于身份识别的生物特征。静脉血管形成以复杂曲线交织而成的网状结构，不论是曲线形状的特征还是网络的拓扑结构特征均可用来进行身份识别。

静脉血液更易被红外、热成像等方式采集得到图像，静脉信息处于手指内部，无法改变，高度防伪。与指纹识别相比，它只能识别活体信息，被砍断的手指是无法使用的，也就是说只有本人亲临现场才能识别身份。

2007年日立公司就在金融支付确认系统使用这一技术，2009年台湾昌化师范学院汽车工程系将其应用到司机身份识别的安全应用系统。除了银行和考试系统，国内还出现了指纹静脉验证的门锁。有着指纹识别的方便采集、方便验证，还有虹膜识别的高度防伪、高度安全，手指静脉识别的大规模推广已经可以预见，告别密码的时代已经到来。