付款還在掃碼？一文看懂當(dāng)下五大生物識(shí)別技術(shù)

從《勇闖奪命島》中展示炫酷指紋識(shí)別到如今指紋識(shí)別成為支付領(lǐng)域的成熟科技；從《尋夢(mèng)環(huán)游記》中亡靈識(shí)別系統(tǒng)到iphoneX搭載的面部識(shí)別系統(tǒng)；從《碟中諜》中阿湯哥的虹膜解鎖到現(xiàn)在各大機(jī)場(chǎng)配置的虹膜識(shí)別儀……各種生物識(shí)別技術(shù)紛紛從科幻片中走進(jìn)現(xiàn)實(shí)。

五花八門的生物識(shí)別技術(shù)

所謂生物識(shí)別技術(shù)是指，通過計(jì)算機(jī)與光學(xué)、聲學(xué)、生物傳感器和生物統(tǒng)計(jì)學(xué)原理等高科技手段密切結(jié)合，利用人體固有的生理特性，（如指紋、指靜脈、人臉、虹膜等）和行為特征（如筆跡、聲音、步態(tài)等）來進(jìn)行個(gè)人身份的鑒定。

在這些各具特色的生物識(shí)別技術(shù)中，指紋識(shí)別技術(shù)發(fā)展最早、應(yīng)用最為廣泛，早早占領(lǐng)了絕大多數(shù)市場(chǎng)份額。但隨著其他更加優(yōu)質(zhì)便捷的技術(shù)的快速發(fā)展，指紋識(shí)別的市場(chǎng)占有率整體呈下滑趨勢(shì)。自2015 年到2020 年，各細(xì)分行業(yè)市場(chǎng)規(guī)模預(yù)計(jì)增幅分別為：指紋（73.3%）、語音（100%）、人臉（166.6%）、虹膜（100%）、其他（140%）。

一、指紋識(shí)別——廣泛普及的成熟技術(shù)

每個(gè)指紋都有幾個(gè)獨(dú)一無二可測(cè)量的特征點(diǎn)，每個(gè)特征點(diǎn)都有大約七個(gè)特征，人們的十個(gè)手指產(chǎn)生最少4900個(gè)獨(dú)立可測(cè)量的特征。指紋識(shí)別技術(shù)通過分析指紋可測(cè)量的特征點(diǎn)，從中抽取特征值，然后進(jìn)行認(rèn)證。

我國(guó)的第二代身份證已普遍實(shí)現(xiàn)了指紋采集，且各大智能手機(jī)都紛紛搭載指紋解鎖功能。與其他生物識(shí)別技術(shù)相比，指紋識(shí)別早已經(jīng)在消費(fèi)電子、安防等產(chǎn)業(yè)中廣泛應(yīng)用，通過時(shí)間和實(shí)踐的檢驗(yàn)，技術(shù)方面也在不斷的革新。目前國(guó)內(nèi)早已形成了完整的指紋識(shí)別產(chǎn)業(yè)鏈，并未涌現(xiàn)出了多家業(yè)界領(lǐng)先的領(lǐng)軍企業(yè)。比如，從事指紋芯片設(shè)計(jì)的上市企業(yè)匯頂科技。此外還有思立微、費(fèi)恩格爾、邁瑞微等一眾國(guó)產(chǎn)指紋識(shí)別芯片廠商。

雖然每個(gè)人的指紋識(shí)別都獨(dú)一無二，但并不代表它不可被不法分子復(fù)制，也并不適用于每一個(gè)人。例如，長(zhǎng)期進(jìn)行手工作業(yè)的工作者便會(huì)為指紋識(shí)別而煩惱，他們的手指若有絲毫破損或干濕環(huán)境里、沾有異物指紋識(shí)別功能則不能正常使用。另外對(duì)于在嚴(yán)寒區(qū)域或者嚴(yán)寒氣候下，亦或者人們需要長(zhǎng)時(shí)間帶手套的環(huán)境當(dāng)中，這也將使得指紋識(shí)別變得不那么便利。

二、面部識(shí)別——科技弄潮兒的新寵

人臉識(shí)別，是基于人的臉部特征信息進(jìn)行身份識(shí)別的一種生物識(shí)別技術(shù)。用攝像機(jī)或攝像頭采集含有人臉的圖像或視頻流，并自動(dòng)在圖像中檢測(cè)和跟蹤人臉，進(jìn)而對(duì)檢測(cè)到的人臉進(jìn)行臉部的一系列相關(guān)技術(shù)，通常也叫做人像識(shí)別、面部識(shí)別。

人臉與人體的其它生物特征（指紋、虹膜等）一樣與生俱來，它的唯一性和不易被復(fù)制的良好特性為身份鑒別提供了必要的前提，與其它類型的生物識(shí)別比較人臉識(shí)別具有如下特點(diǎn)：

非強(qiáng)制性：用戶不需要專門配合人臉采集設(shè)備，幾乎可以在無意識(shí)的狀態(tài)下就可獲取人臉圖像，這樣的取樣方式?jīng)]有“強(qiáng)制性”；

非接觸性：用戶不需要和設(shè)備直接接觸就能獲取人臉圖像；

并發(fā)性：在實(shí)際應(yīng)用場(chǎng)景下可以進(jìn)行多個(gè)人臉的分揀、判斷及識(shí)別；

除此之外，還符合視覺特性：“以貌識(shí)人”的特性，以及操作簡(jiǎn)單、結(jié)果直觀、隱蔽性好等特點(diǎn)。

人臉識(shí)別系統(tǒng)的研究始于20世紀(jì)60年代，80年代后隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)和光學(xué)成像技術(shù)的發(fā)展得到提高，而真正進(jìn)入初級(jí)的應(yīng)用階段則在90年后期，并且以美國(guó)、德國(guó)和日本的技術(shù)實(shí)現(xiàn)為主。

隨著2020年?yáng)|京奧運(yùn)會(huì)的臨近，前來日本的外國(guó)游客不斷增多，如何高效的推進(jìn)出入境手續(xù)的辦理？法務(wù)部與國(guó)土交通部采取了面部識(shí)別的解決策略。從10月末開始，羽田航空國(guó)際機(jī)場(chǎng)開始使用面部認(rèn)證系統(tǒng)進(jìn)行出入境手續(xù)的辦理，通過與護(hù)照中的IC芯片所存儲(chǔ)的照片進(jìn)行比對(duì)來核對(duì)本人身份。

美國(guó)蘋果公司也于今年11月開始發(fā)售搭載面部識(shí)別功能的最新機(jī)型iphoneX。在此之前，大部分智能手機(jī)均已搭載指紋識(shí)別系統(tǒng)，隨著面部識(shí)別技術(shù)精度的大幅提高，iphoneX也得以變更為面部識(shí)別?，F(xiàn)在最潮流的刷臉解鎖你體驗(yàn)過了嗎？

不過，人臉識(shí)別系統(tǒng)信息存儲(chǔ)仍是以計(jì)算機(jī)能識(shí)別的語言為主，即數(shù)字或特定代碼，安全性便要打折了。不同面部器官的結(jié)構(gòu)外形相似，或同一個(gè)體的臉部變化因表情和觀察角度的不同使面部的視覺圖像差異較大，面部區(qū)分的準(zhǔn)確性也有所下降。

三、虹膜識(shí)別——生物認(rèn)證技術(shù)的“寵兒”，安全性居于首位

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。

好萊塢科幻大片里從來都不乏應(yīng)用生物識(shí)別技術(shù)的場(chǎng)景，對(duì)虹膜識(shí)別尤為青睞。比如電影《碟中諜》中，阿湯哥每次接受新任務(wù)時(shí)都需要進(jìn)行虹膜識(shí)別解鎖。

虹膜測(cè)定技術(shù)可以讀取 266 個(gè)特征點(diǎn)，而其他生物測(cè)定技術(shù)只能讀取 13-60 個(gè)特征點(diǎn)。根據(jù)富士通方面的數(shù)據(jù)，虹膜識(shí)別的錯(cuò)誤識(shí)別可能為 1/1500000，而蘋果 TouchID 的錯(cuò)誤識(shí)別可能為 1/50000，虹膜識(shí)別的準(zhǔn)確率高達(dá)當(dāng)前指紋方案的三十倍。而虹膜識(shí)別又屬于非接觸式的識(shí)別，識(shí)別非常方便高效。

此外，虹膜識(shí)別還具有唯一性、穩(wěn)定性、不可復(fù)制性、活體檢測(cè)等特點(diǎn)，綜合安全性能上占據(jù)絕對(duì)優(yōu)勢(shì)。安全等級(jí)來說是目前最高的。

目前，虹膜識(shí)別憑借其超高的精確性和使用的便捷性，已經(jīng)廣泛應(yīng)用于金融、醫(yī)療、安檢、安防、特種行業(yè)考勤與門禁、工業(yè)控制等領(lǐng)域。

在產(chǎn)業(yè)鏈方面，國(guó)內(nèi)也已經(jīng)形成了成熟的產(chǎn)業(yè)鏈體系。國(guó)內(nèi)在虹膜識(shí)別領(lǐng)域代表廠商有中科虹霸、聚虹光電、武漢虹識(shí)、釋碼大華等等。

相比其他生物識(shí)別技術(shù)來說，虹膜識(shí)別有很多的優(yōu)勢(shì)。不過其問題在于，對(duì)于識(shí)別距離的要求比較高，同時(shí)虹膜識(shí)別的應(yīng)用成本也與其技術(shù)難度成正比，相比其他的識(shí)別技術(shù)，成本要更高一些。這也在一定程度上阻礙其進(jìn)入普通消費(fèi)類市場(chǎng)。

不過，從去年的Note 7開始，三星便將虹膜識(shí)別技術(shù)引入了其旗艦機(jī)當(dāng)中，新的S8/S8+也同樣支持虹膜識(shí)別技術(shù)。三星作為全球智能手機(jī)的龍頭之一，在其積極的推動(dòng)下，虹膜識(shí)別技術(shù)已經(jīng)開始進(jìn)入普通消費(fèi)級(jí)市場(chǎng)。未來有望獲得更廣泛的使用。

四、靜脈識(shí)別——速度快、產(chǎn)品難以小型化使得市場(chǎng)運(yùn)用低

靜脈識(shí)別是通過分析個(gè)人手指靜脈分布信息，將特征值存儲(chǔ)進(jìn)行比對(duì)，從而對(duì)個(gè)人進(jìn)行身份鑒定。如今的靜脈識(shí)別兼具四大特點(diǎn)：高度防偽、簡(jiǎn)便易用、快速識(shí)別及高度準(zhǔn)確。最為重要的一點(diǎn)是，指靜脈識(shí)別的特征已被國(guó)際公認(rèn)具有唯一性。

靜脈識(shí)別具有高度防偽、簡(jiǎn)便易用、快速識(shí)別及高度準(zhǔn)確四大特點(diǎn)。

最為重要的一點(diǎn)是，指靜脈識(shí)別的特征已被國(guó)際公認(rèn)具有唯一性，且和視網(wǎng)膜相當(dāng)，在其拒真率（相同結(jié)構(gòu)圖，而被算法識(shí)別為不同）低于萬分之一的情況下，其識(shí)假率（不同結(jié)構(gòu)圖，而被算法識(shí)別為相同）可低于10萬分之一。

然而，目前靜脈識(shí)別功能在市場(chǎng)的運(yùn)用并不多見，同樣是因?yàn)樗兄y以規(guī)避的缺點(diǎn)，如手背靜脈仍可能隨著年齡和生理的變化而改變，永久性尚未得到證實(shí);采集方式受自身特點(diǎn)的限制，產(chǎn)品難以小型化;采集設(shè)備有特殊要求，設(shè)計(jì)相對(duì)復(fù)雜，制造成本高。日立、富士通等多家日本公司目前均將重點(diǎn)放在靜脈識(shí)別技術(shù)上，使得日本在該領(lǐng)域的發(fā)展呈領(lǐng)先優(yōu)勢(shì)。

五、聲紋識(shí)別：成本低廉、獲取便捷，適用要求嚴(yán)格

所謂聲紋（Voiceprint），是用電聲學(xué)儀器顯示的攜帶言語信息的聲波頻譜。

人類語言的產(chǎn)生是人體語言中樞與發(fā)音器官之間一個(gè)復(fù)雜的生理物理過程，人在講話時(shí)使用的發(fā)聲器官--舌、牙齒、喉頭、肺、鼻腔在尺寸和形態(tài)方面每個(gè)人的差異很大，所以任何兩個(gè)人的聲紋圖譜都有差異。這也使得聲紋識(shí)別也可以稱為身份認(rèn)證的一種方式。

與其他生物特征相比，聲紋識(shí)別的優(yōu)勢(shì)在于：（1）聲紋提取方便，可在不知不覺中完成，因此使用者的接受程度也高；（2）獲取語音的識(shí)別成本低廉，使用簡(jiǎn)單，一個(gè)麥克風(fēng)即可，在使用通訊設(shè)備時(shí)更無需額外的錄音設(shè)備；（3）適合遠(yuǎn)程身份確認(rèn)，只需要一個(gè)麥克風(fēng)或電話、手機(jī)就可以通過網(wǎng)路（通訊網(wǎng)絡(luò)或互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)）實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程登錄；（4）聲紋辨認(rèn)和確認(rèn)的算法復(fù)雜度低；（5）配合一些其他措施，如通過語音識(shí)別進(jìn)行內(nèi)容鑒別等，可以提高準(zhǔn)確率。這些優(yōu)勢(shì)使得聲紋識(shí)別的應(yīng)用越來越受到系統(tǒng)開發(fā)者和用戶青睞。

當(dāng)然，聲紋識(shí)別的應(yīng)用有一些缺點(diǎn)，比如同一個(gè)人的聲音具有易變性，易受身體狀況、年齡、情緒等的影響；比如不同的麥克風(fēng)和信道對(duì)識(shí)別性能有影響；比如環(huán)境噪音對(duì)識(shí)別有干擾；又比如混合說話人的情形下人的聲紋特征不易提取等等。

所以聲紋識(shí)別目前主要還是被用于一些對(duì)于身份安全性要求并不太高的場(chǎng)景當(dāng)中。比如現(xiàn)在比較熱門的智能音響。

目前國(guó)內(nèi)的科大訊飛、思必馳都有推出相應(yīng)的聲紋識(shí)別技術(shù)。

區(qū)塊鏈+生物識(shí)別——雙重保障支付領(lǐng)域安全

隨著時(shí)代的發(fā)展和技術(shù)的不斷進(jìn)步，生物識(shí)別技術(shù)也將迎來新的變化和需求，生物識(shí)別技術(shù)的跨行業(yè)應(yīng)用成為資本市場(chǎng)追逐的對(duì)象。而基于區(qū)塊鏈技術(shù)的存儲(chǔ)解決方案和生物識(shí)別技術(shù)的結(jié)合，為全球金融交易市場(chǎng)的安全加上了雙保險(xiǎn)。

運(yùn)用區(qū)塊鏈技術(shù)的交易程序以安全性優(yōu)越為人稱道。其分布式賬本技術(shù)的不可篡改性和透明性使其在維護(hù)交易和活動(dòng)日志完整性中有著獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)，利用基于區(qū)塊鏈技術(shù)而建立起的不可篡改的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)解決方案來替代傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)系統(tǒng)，能夠有效地填補(bǔ)漏洞，提升交易的安全性。

但是例如比特幣、以太坊這樣的公有鏈，用戶的身份不需要驗(yàn)證，只需要通過簽名技術(shù)確保用戶擁有密鑰，即可進(jìn)行相關(guān)操作。這種認(rèn)證方式由于缺少相關(guān)聯(lián)的個(gè)人標(biāo)志符號(hào)而造成傳統(tǒng)方式下認(rèn)證的不安全性。

在交易過程中，任何有權(quán)訪問他人手機(jī)或電子郵件的人都可以輕易輸入密碼或驗(yàn)證碼，在同一或不同設(shè)備上批準(zhǔn)轉(zhuǎn)賬。而這種方式也不是特別理想，比如一長(zhǎng)串無規(guī)則的數(shù)字字母組合，不方便記憶；密鑰一旦丟失就不可找回。

生物特征信息識(shí)別代替?zhèn)鹘y(tǒng)的密鑰認(rèn)證可能是目前可用的最具個(gè)人意義的驗(yàn)證模式，幾乎杜絕了欺詐者冒充別人，批準(zhǔn)交易的可能。各類付款應(yīng)用程序，如Apple Pay和其他錢包，已經(jīng)在借助生物識(shí)別進(jìn)行支付驗(yàn)證，在不久的將來，它有可能會(huì)替代雙因素認(rèn)證中一次性密碼概念。

今后的生物識(shí)別技術(shù)也將向多元化方向發(fā)展，取長(zhǎng)補(bǔ)短，而生物識(shí)別技術(shù)的市場(chǎng)前景，仍然值得人們矚目。將生物識(shí)別技術(shù)與區(qū)塊鏈技術(shù)有效結(jié)合，能夠?yàn)榻灰妆ｑ{護(hù)航，預(yù)計(jì)“生物識(shí)別+區(qū)塊鏈”的雙層安全保護(hù)在不久的將來會(huì)成為支付領(lǐng)域的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。