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從指紋到虹膜 聚焦生物識(shí)別技術(shù)現(xiàn)狀

隨著移動(dòng)智能設(shè)備和應(yīng)用的迅速發(fā)展,由于支付等特殊需求對(duì)安全的要求提高,聯(lián)網(wǎng)設(shè)備呈爆發(fā)式增長(zhǎng)。而利用人體固有的生理特性(如指紋、虹膜等)和行為特征(如筆跡、聲音等)來(lái)進(jìn)行個(gè)人身份鑒定的生物識(shí)別技術(shù),正逐漸成為移動(dòng)設(shè)備的標(biāo)配。
指紋識(shí)別兩大重要技術(shù)指標(biāo)

    目前比較成熟的生物識(shí)別技術(shù)主要有三種:包括指紋、人臉、虹膜。在iphone5S采用指紋識(shí)別的推動(dòng)下,經(jīng)過(guò)短短時(shí)間的技術(shù)沉淀,從聯(lián)想發(fā)布的ZUK手機(jī),到大神發(fā)布的Note3,再到奇酷青春版,都標(biāo)志著指紋識(shí)別技術(shù)已經(jīng)從高端旗艦機(jī)快速普及到了千元智能機(jī)中。作為指紋識(shí)別模組廠(chǎng)商的代表,韓國(guó)CT Park SeungYong預(yù)計(jì)在2016年智能手機(jī)的銷(xiāo)量16億,其中帶有指紋識(shí)別模塊的智能手機(jī)大概是7億。

    目前市面上的電容式指紋傳感器已經(jīng)非常多了,但是差異化很小,而且安全級(jí)別普遍不夠。金鵬微控科技有限公司(下稱(chēng)“JP Sensor”)總經(jīng)理蕭旭峰博士表示,為了達(dá)到更高的安全級(jí)別,JP Sensor大概是除了新思之外,少數(shù)直接在指紋Sensor中做加密的公司。“JP Sensor指紋采集器內(nèi)建有AES加密。(Advanced Encryption Standard,高級(jí)加密標(biāo)準(zhǔn)是美國(guó)聯(lián)邦政府通用的一種區(qū)塊加密標(biāo)準(zhǔn))”蕭旭峰博士表示,經(jīng)過(guò)AES加密后,輸出的東西不是指紋圖像,要用相應(yīng)算法才能解開(kāi)圖形,這種加密方式經(jīng)常應(yīng)用在通訊領(lǐng)域,比如ATM機(jī),輸入輸出的信號(hào)一定是做了加密處理。

    除了安全問(wèn)題,電容傳感器面臨另一個(gè)常見(jiàn)問(wèn)題是靜電問(wèn)題。蕭旭峰博士表示,業(yè)界一般都有做防靜電處理,一般ic是做8000v的,指紋識(shí)別傳感器是做15000v的,JP Sensor則做了更高一層30000v的標(biāo)準(zhǔn)。

    涉及到指紋識(shí)別芯片最重要的精準(zhǔn)度問(wèn)題,取決于幾個(gè)因素:第一個(gè)是CPU,速度夠不夠快,指令層夠不夠;第二個(gè)是算法,這里涉及到拒真率(FRR)和認(rèn)假率(FAR)兩個(gè)指標(biāo)。“業(yè)界廠(chǎng)商一般告訴你它的拒真率是千分之一,誤認(rèn)率是百萬(wàn)分之一,但這個(gè)是假設(shè)數(shù)據(jù),實(shí)際上沒(méi)有這么好的指標(biāo)。”蕭旭峰博士認(rèn)為,指紋識(shí)別算法是非常復(fù)雜的,主要原理是通過(guò)手指的特征點(diǎn)來(lái)進(jìn)行計(jì)算,通常要有二三十年的技術(shù)積淀才能成就一家算法公司。

    “現(xiàn)在全球的指紋識(shí)別算法大部分來(lái)自?xún)蓚€(gè)地方,分別是前蘇聯(lián)的立陶宛和北韓。”因?yàn)橐@得更準(zhǔn)確的拒真率(FRR)和認(rèn)假率參數(shù),需要大量的指紋影響數(shù)據(jù)庫(kù)做支持,而這兩個(gè)地方的指紋采集是做得最好的。“現(xiàn)在手機(jī)采用的指紋識(shí)別,需要消費(fèi)者多次按壓才能采集完成。但如果按嚴(yán)格的安全標(biāo)準(zhǔn),可能要按壓30~40次以上,這個(gè)體驗(yàn)消費(fèi)者是不會(huì)接受的。”蕭旭峰博士認(rèn)為,要提升安全標(biāo)準(zhǔn),就必須要犧牲用戶(hù)體驗(yàn)。而立陶宛和北韓的指紋采集就沒(méi)有這方面問(wèn)題。

手機(jī)指紋識(shí)別面積能否更小?

    由于在手機(jī)等移動(dòng)終端上,指紋識(shí)別的面積越來(lái)越小,目前蘋(píng)果的指紋識(shí)別面積是88*88,在金融支付領(lǐng)域,一般是192*192,比如華為的Mate就是采用這個(gè)尺寸。未來(lái)手機(jī)指紋識(shí)別是否會(huì)越做越小呢?

    “源自北韓的算法要做到120*120還是很有難度,因?yàn)椴捎锰卣髦邓惴?,?20*120這種就只剩下3~4個(gè)特征值,沒(méi)有使用影像及特殊算法是很難算出來(lái)的。”蕭旭峰博士解釋道,特征值簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)就是指紋圖形中出現(xiàn)一個(gè)特征點(diǎn),諸如Y節(jié)點(diǎn),它能夠算出x軸、y軸的位置,這就是一個(gè)特征值。人的一個(gè)手指頭大概有20+個(gè)特征值,因?yàn)槊娣e小能取到的特征值量就會(huì)笑,因此重復(fù)概率會(huì)非常高,也就是說(shuō)認(rèn)假率(FAR)會(huì)比較高。指紋識(shí)別面積做小,在成本上可能會(huì)更便宜,但過(guò)小也會(huì)帶來(lái)安全性的下降,蕭旭峰博士認(rèn)為蘋(píng)果敢做這么小,是因?yàn)樗易约撼袚?dān)風(fēng)險(xiǎn),而其他廠(chǎng)商很難做到這一點(diǎn)。

    面對(duì)國(guó)內(nèi)指紋識(shí)別廠(chǎng)商處處受限于蘋(píng)果的專(zhuān)利問(wèn)題,邁瑞微CTO李揚(yáng)淵提出了三個(gè)應(yīng)對(duì)方法。“最有效的風(fēng)險(xiǎn)規(guī)避就是不使用已授權(quán)的專(zhuān)利技術(shù):在同一理論框架下如果不使用必要電路一定導(dǎo)致產(chǎn)品品質(zhì)降低,失去競(jìng)爭(zhēng)力;另辟蹊徑自立山頭,則要面對(duì)來(lái)理論研究、產(chǎn)業(yè)化、市場(chǎng)化三方面的困難。次有效的風(fēng)險(xiǎn)規(guī)避是獲取專(zhuān)利持有人的授權(quán):把專(zhuān)利風(fēng)險(xiǎn)轉(zhuǎn)換為成本代價(jià),面臨競(jìng)爭(zhēng)力降低的風(fēng)險(xiǎn);通過(guò)發(fā)展技術(shù)并進(jìn)行技術(shù)授權(quán)交換,面臨自主技術(shù)被競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手使用而降低自身競(jìng)爭(zhēng)力的風(fēng)險(xiǎn)。先侵權(quán)后賠錢(qián):把侵權(quán)技術(shù)經(jīng)過(guò)層層封裝隱藏,給專(zhuān)利持有人的舉證制造障礙,會(huì)增加硬件復(fù)雜度,提高成本;在專(zhuān)利申請(qǐng)中變?cè)焐踔亮踊思夹g(shù)方案來(lái)制造‘差異化’,試圖使用‘自有專(zhuān)利’對(duì)抗專(zhuān)利持有人,但專(zhuān)利法庭往往不認(rèn)可。”

更高安全級(jí)別的虹膜識(shí)別

    相比指紋識(shí)別,由于虹膜識(shí)別具有更高安全級(jí)別,因此在金融支付、門(mén)禁安全等更高等級(jí)的安全領(lǐng)域,已經(jīng)開(kāi)始大量采用虹膜識(shí)別。人的眼睛結(jié)構(gòu)由鞏膜、虹膜、瞳孔晶狀體、視網(wǎng)膜等部分組成。虹膜是位于黑色瞳孔和白色鞏膜之間的圓環(huán)狀部分,其包含有很多相互交錯(cuò)的斑點(diǎn)、細(xì)絲、冠狀、條紋、隱窩等的細(xì)節(jié)特征。而且虹膜在胎兒發(fā)育階段形成后,在整個(gè)生命歷程中將是保持不變的。這些特征決定了虹膜特征的唯一性,同時(shí)也決定了身份識(shí)別的唯一性。因此,可以將眼睛的虹膜特征作為每個(gè)人的身份識(shí)別對(duì)象。

    “如果說(shuō)指紋識(shí)別的特征點(diǎn)在15~20幾個(gè)左右,人臉識(shí)別的特征點(diǎn)在10個(gè)左右,那么虹膜識(shí)別的特征點(diǎn)會(huì)達(dá)到266個(gè)之多。”北京釋馬大華科技有限公司高級(jí)銷(xiāo)售經(jīng)理趙闊認(rèn)為,由于具有極高的生物安全性(僅次于DNA識(shí)別),未來(lái)在智能家居、車(chē)聯(lián)網(wǎng)、嬰幼兒教育、教育考試身份認(rèn)證等領(lǐng)域,虹膜識(shí)別有著廣闊的應(yīng)用前景。據(jù)介紹,目前釋馬大華的指紋識(shí)別模組匹配速度已經(jīng)可以達(dá)到0.01秒。

    目前的虹膜識(shí)別技術(shù),主要是用于遠(yuǎn)距離、多模態(tài)、高通量的固定方式,對(duì)于新的移動(dòng)與近距離的應(yīng)用方式,有一定的挑戰(zhàn):比如復(fù)雜光線(xiàn)環(huán)境下,微型成像模塊生成虹膜圖像的質(zhì)量,虹膜識(shí)別算法的公開(kāi)評(píng)測(cè)等等。不同人種,所對(duì)應(yīng)的虹膜識(shí)別算法也不相同。

    “我們能夠保證我們的精確度到億萬(wàn)級(jí)的級(jí)別,這是因?yàn)槲覀兛梢灾С?a target="_blank">印度8.5億的虹膜數(shù)據(jù)庫(kù)。”趙闊表示,目前虹膜識(shí)別的算法上區(qū)別不大,主要的技術(shù)指標(biāo)來(lái)自于數(shù)據(jù)庫(kù)的量級(jí)。國(guó)內(nèi)目前對(duì)于虹膜生物識(shí)別,還沒(méi)有從政策層面出臺(tái)相關(guān)法規(guī),因此缺乏足夠的數(shù)據(jù)庫(kù)。他表示,印度在建立全民的虹膜身份證,而釋馬大華與Intel合作已經(jīng)中標(biāo)了這個(gè)政府項(xiàng)目。

    在手機(jī)領(lǐng)域,2015年日本DOCOMO聯(lián)合富士通發(fā)布了全球首款虹膜智能手機(jī),其中的硬件模組由舜宇提供,算法由美國(guó)公司提供。今年初上市的中興手機(jī)天機(jī)3和vivo X5pro,都聲稱(chēng)有眼球識(shí)別,用詞比較模糊,實(shí)際上這兩款手機(jī)都是眼紋識(shí)別,在精確度上與虹膜識(shí)別還有一定距離。“以后手機(jī)廠(chǎng)商要在印度市場(chǎng)做虹膜識(shí)別的,可以直接來(lái)找我們。目前的規(guī)劃是今年年底,我們針對(duì)手機(jī)廠(chǎng)商會(huì)出500萬(wàn)顆模組。”

生態(tài)系統(tǒng)成為虹膜識(shí)別普及阻礙

    “我們跟騰訊、京東、樂(lè)視、基于大數(shù)據(jù)應(yīng)用的合作,還有一個(gè)是跟銀聯(lián)建立了一定的聯(lián)系,打通整個(gè)虹膜支付的渠道。”趙闊表示,虹膜技術(shù)發(fā)展很短,真正市場(chǎng)化和產(chǎn)品化也只有這幾年。虹膜識(shí)別要普及目前面臨的最大挑戰(zhàn)是生態(tài)系統(tǒng)以及應(yīng)用,而不是產(chǎn)品本身。此外,未來(lái)如何降低虹膜識(shí)別方案的成本也是一大挑戰(zhàn)。

    北京中科虹霸科技有限公司總經(jīng)理馬力認(rèn)為,指紋識(shí)別產(chǎn)業(yè)鏈成熟更早,虹膜識(shí)別發(fā)展比較晚,未來(lái)應(yīng)該從金融平臺(tái)、終端公司、硬件平臺(tái)、操作系統(tǒng)各個(gè)層面推進(jìn)虹膜生態(tài)鏈的建設(shè)。

    作為首家與FIDO聯(lián)盟打通協(xié)議的,虹膜識(shí)別技術(shù)公司,中科虹霸擁有成熟、穩(wěn)定的算法作為技術(shù)支撐。由于具備強(qiáng)大的兼容性和擴(kuò)展性,F(xiàn)IDO聯(lián)盟發(fā)展迅速,從最初的6個(gè)成員發(fā)展至208個(gè)成員,未來(lái)FIDO聯(lián)盟將成為一種國(guó)際認(rèn)可的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。馬力表示,通過(guò)數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)自動(dòng)學(xué)習(xí)的方式可以提升虹膜識(shí)別的精度,至少提升15%。

    中科虹霸在2004年就開(kāi)始跟廣電運(yùn)通開(kāi)發(fā)第一款支持虹膜識(shí)別的ATM機(jī),跟IrisGuard合作,開(kāi)發(fā)了虹膜識(shí)別銀行解決方案ibank。“目前為止我們是國(guó)內(nèi)應(yīng)用最多最廣的虹膜識(shí)別公司。”
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