生物識(shí)別的概念并不新，實(shí)際上我們的祖先在大約七千年前就懂得用指紋來(lái)識(shí)別身份了。1885年，法國(guó)人貝提納就通過(guò)在監(jiān)獄里測(cè)量犯人的生物特征，包括眼睛的虹膜圖像來(lái)識(shí)別犯人。但是生物識(shí)別真正形成熱潮還是上世紀(jì)90年代，特別是互聯(lián)網(wǎng)的一些新應(yīng)用催生了生物識(shí)別技術(shù)的發(fā)展。

    1985年，美國(guó)國(guó)家地理雜志一名資深攝影記者在巴基斯坦的阿富汗難民營(yíng)拍下了世界上著名的一張照片，照片的主角是一個(gè)十幾歲的阿富汗小女孩。17年后，這名記者想要追蹤小女孩的現(xiàn)狀，可這個(gè)人早就離開(kāi)難民營(yíng)了，行蹤全無(wú)。他費(fèi)盡周折終于找到了這個(gè)女的，可是卻無(wú)法證明她的身份。后來(lái)，通過(guò)把前后兩張照片上兩只眼睛的虹膜圖像進(jìn)行比對(duì)，才發(fā)現(xiàn)的確是同一個(gè)人。17年滄海桑田，盡管人的面貌已經(jīng)有了很大變化，但其生物特征卻始終沒(méi)有改變。

生物識(shí)別特征：隨身攜帶的“身份證”
    我們每一個(gè)人每天都要接受身份識(shí)別的請(qǐng)求，比如通過(guò)證件、密碼，或者證件加密碼的方法來(lái)證明自己是誰(shuí)。由于都是“身外之物”，這些傳統(tǒng)的身份識(shí)別憑證很容易被丟失、遺忘、破解甚至假冒偽造。去年，美國(guó)有4000多張信用卡信息被盜，因?yàn)樾庞每ù蠖噙€在使用密碼等傳統(tǒng)的身份認(rèn)證方法。2003年將近1000萬(wàn)美國(guó)人的身份信息被盜用，約占美國(guó)18歲以上人口的5％，產(chǎn)生的損失超過(guò)了500億美元。相關(guān)調(diào)查還顯示，IT從業(yè)人員平均每人要記住6種密碼，實(shí)在是苦不堪言。

    因此，我們必須找到一種更有效的身份認(rèn)證方法，生物識(shí)別就是近年來(lái)身份認(rèn)證領(lǐng)域最熱門的技術(shù)。所謂生物識(shí)別，就是指通過(guò)獲取、分析人體的身體和行為特征來(lái)實(shí)現(xiàn)身份的自動(dòng)鑒別，這些特征包括先天遺傳的生理特征，如虹膜、指紋，以及后天習(xí)慣形成的行為特征。跟傳統(tǒng)的身份認(rèn)證方法相比，生物識(shí)別技術(shù)具有獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)：做身份認(rèn)證的時(shí)候，你的密碼可能跟別人重復(fù)，但生物特征卻肯定是不同的，而且?guī)缀踅K生不變；此外，生物特征本來(lái)就是人自身的，能夠隨身攜帶。

    生物識(shí)別的基本流程是一個(gè)模版匹配的過(guò)程，這個(gè)過(guò)程分為注冊(cè)和登記兩步，當(dāng)中涉及到數(shù)據(jù)獲取、質(zhì)量評(píng)價(jià)、光學(xué)成像、機(jī)械設(shè)備、電路控制、算法研究，是多學(xué)科交叉的前沿技術(shù)。到目前為止，學(xué)術(shù)界已經(jīng)對(duì)將近20種生物特征進(jìn)行了研究，從DNA、臉像、虹膜、耳形，到顱骨、牙形、聲音、指紋；新的生物識(shí)別技術(shù)也在不斷出現(xiàn)，如掌紋、靜脈、步態(tài)、人耳、三維人臉、皮紋等，還有更多把多種生物識(shí)別技術(shù)融合到一起的技術(shù)。

從虹膜到靜脈：五花八門的生物識(shí)別技術(shù)
    生物識(shí)別的概念并不新，實(shí)際上我們的祖先在大約七千年前就懂得用指紋來(lái)識(shí)別身份了。1885年，法國(guó)人貝提納就通過(guò)在監(jiān)獄里測(cè)量犯人的生物特征，包括眼睛的虹膜圖像來(lái)識(shí)別犯人。但是生物識(shí)別真正形成熱潮還是上世紀(jì)90年代，特別是互聯(lián)網(wǎng)的一些新應(yīng)用催生了生物識(shí)別技術(shù)的發(fā)展。

    人臉識(shí)別：自從幾年前美國(guó)研究人員提出Adboost機(jī)器學(xué)習(xí)算法后，人臉識(shí)別技術(shù)已經(jīng)達(dá)到了相當(dāng)高的水平。在室內(nèi)光照環(huán)境下，各種各樣的人臉圖像都可以自動(dòng)檢測(cè)出來(lái)。如果用多個(gè)模板表達(dá)不同狀態(tài)下的人臉變化，其識(shí)別率甚至可以達(dá)到99.99％。目前，美國(guó)的人臉識(shí)別系統(tǒng)主要用于通關(guān)、過(guò)境，歐盟在研究手機(jī)的人臉識(shí)別，我國(guó)也在研究紅外照明的人臉識(shí)別。但人臉識(shí)別技術(shù)仍存在不少問(wèn)題，比如無(wú)法辨別雙胞胎和外貌相像的父子，以及光照、姿態(tài)變化等一系列因素影響，所以還沒(méi)有得到大規(guī)模應(yīng)用。

    虹膜識(shí)別：從生理結(jié)構(gòu)上看，虹膜和視網(wǎng)膜是兩個(gè)完全不同的概念。隨著光線的變化，人會(huì)通過(guò)虹膜伸縮來(lái)控制瞳孔的大小，虹膜識(shí)別實(shí)際上就是利用人眼虹膜結(jié)構(gòu)的細(xì)微差別進(jìn)行自動(dòng)識(shí)別。虹膜識(shí)別首先要把虹膜圖像清晰地拍下來(lái)，現(xiàn)在正在研制的新一代虹膜設(shè)備就可以在幾米之外拍下人的虹膜圖像。借助自主研發(fā)的設(shè)備和方法，我國(guó)已經(jīng)建立了一個(gè)1000多人的虹膜數(shù)據(jù)庫(kù)，其中包含幾萬(wàn)張圖像，有1600多家單位在使用。 [nextpage]

    但是，如何獲取高質(zhì)量、清晰的虹膜圖像，仍然是目前最大的技術(shù)瓶頸。首先，虹膜是非常小的一個(gè)器官，采集圖像的時(shí)候我們不能總讓人盯著看，只需瞄一眼就可以了，而且虹膜圖像也不能太??；其次，對(duì)于戴眼鏡、患白內(nèi)障、患老花眼的人怎么使用更方便，也是一個(gè)難點(diǎn)。 

    指紋識(shí)別：指紋識(shí)別的歷史最長(zhǎng)，應(yīng)用也最多，尤其在國(guó)內(nèi)生物識(shí)別市場(chǎng)主要用的就是指紋識(shí)別技術(shù)。指紋盡管看起來(lái)很細(xì)，但是有一些凹凸，用成像設(shè)備把指紋拍下來(lái)后，將兩個(gè)圖像疊加在一起，一致的話相關(guān)度就會(huì)很高。但是指紋識(shí)別也存在很多問(wèn)題：比如有的人手脫皮、有的人出汗、有的人干體力活，所以大概有5％的人沒(méi)有指紋；而外力大小、指壓方位不一樣，指紋也會(huì)產(chǎn)生形變。因此現(xiàn)在人們開(kāi)始研究三維的非接觸式指紋，“非典”期間這種非接觸式指紋識(shí)別技術(shù)就很受歡迎。 

    靜脈識(shí)別：這是近幾年興起的生物識(shí)別技術(shù)，原理是人手上的靜脈血紅蛋白對(duì)近紅外光有較強(qiáng)的吸收特性。人的手掌、手背上都有靜脈，通過(guò)透射對(duì)紋路成像，就能夠進(jìn)行提取和比對(duì)。目前日本和韓國(guó)各有一家公司在推這樣的產(chǎn)品，但同樣只是開(kāi)始一些小的應(yīng)用，還遠(yuǎn)遠(yuǎn)沒(méi)有形成規(guī)模。 

生物識(shí)別技術(shù)“錢”程似錦 
    由于人的身份幾乎每天都要驗(yàn)證，生物識(shí)別技術(shù)可說(shuō)是“錢”程似錦，在軍事、公安刑偵、司法審判等領(lǐng)域都有非常廣泛的應(yīng)用：美國(guó)的FBI建設(shè)了世界上最大的指紋庫(kù)，這個(gè)庫(kù)在多起案件偵破中都發(fā)揮了很大作用；自從使用虹膜識(shí)別技術(shù)以來(lái)，阿聯(lián)酋每一年都能發(fā)現(xiàn)3萬(wàn)個(gè)假冒的人；我國(guó)的虹膜識(shí)別技術(shù)已經(jīng)用到了礦工身上，因?yàn)榈V工臉比較黑，不易辨認(rèn)。 

    從技術(shù)角度看，嵌入式的生物識(shí)別會(huì)掀起一股熱潮，包括虹膜識(shí)別、掌紋識(shí)別、人臉識(shí)別等。但這些都是單個(gè)的識(shí)別技術(shù)，如果距離在幾十米之外就需要采用其它手段，如步態(tài)識(shí)別，因?yàn)槊總€(gè)人走路的樣子都不一樣。此外還有筆跡識(shí)別，筆跡不是簽名，簽名比較容易被偽造，而筆跡則不同。 

    生物特征多模化、多種特征融合識(shí)別將成為生物識(shí)別技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)。比如將手上的掌紋和手型疊加起來(lái)；人臉、虹膜、指紋識(shí)別技術(shù)的融合；以及把步態(tài)和人臉識(shí)別技術(shù)綜合，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離的生物識(shí)別。在信息安全方面，生物識(shí)別還可以與其它技術(shù)有機(jī)結(jié)合。例如跟密碼結(jié)合就能提高密鑰的安全性，保護(hù)生物特征模板的隱私權(quán)，以及生物水印技術(shù)的運(yùn)用等等。 

    從人配合機(jī)器到機(jī)器主動(dòng)適應(yīng)人是生物特征識(shí)別系統(tǒng)發(fā)展的必然趨勢(shì)。在這個(gè)大的趨勢(shì)背景下，生物識(shí)別的研究有幾個(gè)特別值得關(guān)注的地方：一個(gè)是針對(duì)大規(guī)模人群的身份鑒別技術(shù)，這方面將出現(xiàn)更多的研發(fā)和應(yīng)用，比如機(jī)場(chǎng)通關(guān)、車站碼頭、大型集會(huì)等；另一個(gè)是在攝像機(jī)監(jiān)控狀態(tài)下，能不能實(shí)現(xiàn)身份的自動(dòng)識(shí)別。 

    生物護(hù)照是一個(gè)大范圍的、涉及到國(guó)家安全的領(lǐng)域。三年以前國(guó)際民用航空組織就要求188個(gè)成員國(guó)都要用生物識(shí)別技術(shù)進(jìn)行出入境的身份驗(yàn)證，即在護(hù)照里面加入生物特征，包括虹膜、指紋等。美國(guó)平均每一天大概有兩千個(gè)小孩失蹤，到目前為止有將近5萬(wàn)個(gè)成年人找不著，他們就起動(dòng)了一個(gè)生物識(shí)別計(jì)劃，特別是用虹膜識(shí)別來(lái)尋找這些丟失的大人和小孩。 

    目前，我國(guó)也已出現(xiàn)不少生物識(shí)別方面的產(chǎn)品和企業(yè)，我們正在籌劃成立生物識(shí)別技術(shù)產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟，深圳、香港、珠海等地區(qū)也在試點(diǎn)生物識(shí)別的新應(yīng)用。據(jù)我所知，中國(guó)銀行一下子就定了500套掌紋識(shí)別系統(tǒng)。在社保醫(yī)療領(lǐng)域，我國(guó)大概每年有至少0.5％的社會(huì)福利被冒領(lǐng)，這就完全可以用生物識(shí)別技術(shù)進(jìn)行防偽。但是，我們的不足之處在于，核心技術(shù)掌握不多、行業(yè)應(yīng)用沒(méi)有統(tǒng)一的規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)、產(chǎn)業(yè)規(guī)模小、產(chǎn)品結(jié)構(gòu)趨同化現(xiàn)象嚴(yán)重、政府推動(dòng)與政策引導(dǎo)的力度還比較有限。生物識(shí)別要形成一個(gè)產(chǎn)業(yè)，必須官產(chǎn)學(xué)聯(lián)動(dòng)，促進(jìn)關(guān)鍵技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)化、數(shù)據(jù)資源共享化、社會(huì)應(yīng)用普適化、重要應(yīng)用法律化，形成產(chǎn)業(yè)發(fā)展的良好環(huán)境。