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生理特征：指紋識別最普及，臉部最具明星相

本文作者：任苙萍點(diǎn)擊： 2019-06-11 15:21

前言：

Research and Markets 表示，盡管臉部識別在 2017 年獲得突破，但＂指紋＂仍是政府和商業(yè)應(yīng)用的主要模式，驅(qū)動(dòng)主力來自于：1.經(jīng)濟(jì)實(shí)惠、易于使用，已獲全球認(rèn)可；2.移動(dòng)設(shè)備和云端應(yīng)用增多，帶動(dòng)身份認(rèn)證需求；3.難以竊取或遺忘，被廣泛用于實(shí)施電子護(hù)照和電子簽證或防止金融詐欺。自蘋果 (Apple) 將指紋傳感器導(dǎo)入 iPhone，以指紋認(rèn)證解鎖智慧手機(jī)已趨于普遍，ApplePay 和 SamsungPay 順勢開啟移動(dòng)支付之路。英國政府已批準(zhǔn) Apple Pay 和 Google Pay 可為四項(xiàng)政府服務(wù)驗(yàn)證做移動(dòng)支付。

屏下光學(xué)＂全屏指紋掃描＂聲勢壯
手機(jī)用的指紋識別有光學(xué) (Optical)、超聲波 (Ultrasound) 和電容式 (Capacitive) 三種方案，其中，光學(xué)因?yàn)楣に嚦墒烨铱赏ǔ攒洝⒂诧@示器，勢頭正盛。Synaptics、Fingerprint Cards AB (FPC) 和深圳匯頂科技 (Goodix) 是光學(xué)指紋傳感器的主要供貨商，高通 (Qualcomm) 與蘋果則押寶超音波的穿透性與抗污力較佳。值得留意的是，F(xiàn)PC 公司總裁暨首席執(zhí)行長 Christian Fredrikson 預(yù)言，屏下 (In-Display) 光學(xué)指紋傳感器貢獻(xiàn)將在今年超過電容式；另包括 Precise Biometrics 在內(nèi)的諸多廠商皆看好＂全屏指紋掃描＂前景，或?qū)槊姘鍢I(yè)帶來新氣象。

友達(dá)光電 (AUO) 日前發(fā)表首款 6 吋全屏幕光學(xué)內(nèi)嵌式指紋掃描 LTPS 面板，具備 403 PPI 的傳感器分辨率與 30 ms 快速反應(yīng)時(shí)間，感應(yīng)更加精準(zhǔn)流暢。那么，電容式是否就此淡出指紋識別市場？那倒不會(huì)。隨著開放式銀行業(yè)務(wù)與歐盟第二號支付服務(wù)指令 (PSD2) 等監(jiān)管框架成形，擁有指紋識別功能的信用卡／金融卡正在興起，成本低、易量產(chǎn)的電容式即是首選。英國銀行首張生物識別指紋卡在試行三個(gè)月后已正式發(fā)行，客戶可使用指紋驗(yàn)證＞30 英鎊非接觸限制的交易，新卡可與現(xiàn)有非接觸式芯片和 Pin 終端配合，商店不需更新設(shè)備就能受付。

圖1：友達(dá) 6 吋全屏幕光學(xué)內(nèi)嵌式指紋掃描 LTPS 面板，搭載超高視角 (AHVA) 并具備 Full HD+ (1080 x 2160) 及 403 PPI 精細(xì)畫質(zhì)
資料來源：https://www.auo.com/zh-TW/News_Archive/detail/News_Archive_Technology_190514

ABI Research 指出，由于印度和美國時(shí)興非接觸式支付，支付卡供貨商冀通過生物識別尋求更高的利潤；預(yù)計(jì)發(fā)行的 EMV 支付卡數(shù)量將從 2019 年的 31.8 億美元增長到 2023 年的 37.5 億美元。新的銀行客戶、開發(fā)中區(qū)域財(cái)富增加及非接觸式遷移是主要驅(qū)動(dòng)力，而供貨商亦正尋求金屬卡或集成生物識別功能等更高價(jià)值的卡，金雅拓 (Gemalto)、IDEMIA、G+D、CompoSecure、FPC、IDEX、Kona、Linxens、恩智浦 (NXP)、英飛凌 (Infineon)、意法半導(dǎo)體 (ST)、Precise Biometrics 與 Next Biometrics 已擁有適用于高價(jià)值卡市場的產(chǎn)品。

＂非光學(xué)＂指紋傳感器仍占一席之地
借助生物驗(yàn)證身份不僅有助于防止金融詐欺，還有一個(gè)好處是：用戶數(shù)據(jù)儲存在卡片而非中央數(shù)據(jù)庫，若銀行遭受網(wǎng)絡(luò)攻擊，客戶數(shù)據(jù)可幸免于難；如果卡片丟失，指紋密碼相對難破解。今年蘋果再出招，宣布將與高盛和萬事達(dá)卡 (MasterCard) 攜手發(fā)行與 ApplePay 掛勾的實(shí)質(zhì)信用卡，以內(nèi)嵌指紋傳感器取代外顯信用卡個(gè)資。這張結(jié)合電子貨幣、由鈦材料制成的 Apple Card 即將上市，擬連結(jié)智慧手機(jī)和 POS (銷售點(diǎn)) 設(shè)備，付款只使用一次性密碼 (OTP) 理論上更安全；估計(jì)到 2021 年，蘋果每年將從中獲取 500 億美元利潤。

圖2：Apple 擬連結(jié) ApplePay 及新信用卡提供回饋優(yōu)惠——每日現(xiàn)金購買 3%、ApplePay 付款為 2%、信用卡付款為 1%
資料來源：https://www.apple.com/apple-card/

Research and Markets 推估 2018 年全球＂非光學(xué)＂指紋傳感器市值約 30.92 億美元，2024 年將上升至 52.64 億美元，期間年復(fù)合增長率 (CAGR) 約 9.27%。無論是訪問控制、政府識別或移動(dòng)支付，安全性皆至關(guān)重要，這正是指紋識別可著墨之處；利用一種以上的生理／行為特征進(jìn)行＂多模＂認(rèn)證，將提高系統(tǒng)識別和安全性能。相較于卡片認(rèn)證碼＋向用戶手機(jī)發(fā)送代碼的雙因素 (2FA)，生物識別能規(guī)避黑客攔截文本或窺探電話的風(fēng)險(xiǎn)。為增加邊境安全，新加坡檢查站管理局 (ICA) 亦計(jì)劃推出指紋、臉部和虹膜三者兼具的標(biāo)識符以強(qiáng)化移民許可審查。

另一機(jī)構(gòu) Market Research Future (MRFR) 指出，盡管指紋在移動(dòng)支付已有先占優(yōu)勢，但臉部識別是未來三年最具潛力者；預(yù)估至 2022 年，全球臉部識別市場將以 19.68% 的 CAGR 成長至 89.3 億美元。整合云端、物聯(lián)網(wǎng) (IoT)、大數(shù)據(jù)和自動(dòng)化技術(shù)，不少機(jī)場自助通關(guān)／登機(jī)、餐旅商場和智能畜牧已采用：2017年，Ant Financial 與 Face ++ 在中國杭州肯德基建立＂微笑付費(fèi)＂系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)無人化自動(dòng)結(jié)賬；海康威視 (Hikvision) 去年推出的臉部驗(yàn)證產(chǎn)品，現(xiàn)已整合到港珠澳大橋通關(guān)系統(tǒng)，可快速識別駕駛員身份、收集信息并在幾秒鐘內(nèi)掃描可疑活動(dòng)。

圖3：海康威視的智慧人臉攝影機(jī)，可縮短駕駛員身份驗(yàn)證時(shí)間也方便管理人員統(tǒng)計(jì)信息，省去大量人力
資料來源：https://www.wecl-hik.com/information-centre

臉部、虹膜、手掌靜脈識別一較高下
與此同時(shí)，仍有兩大難題待解；首先是＂識別精準(zhǔn)度＂，例如，妝容改變、刻意偽裝、長相雷同、臉部特征因年齡、疾病或手術(shù)等發(fā)生變化……。

其次是＂隱私疑慮＂。美國加州舊金山市議會(huì)甫通過禁止警察等政府機(jī)關(guān)使用人臉識別監(jiān)視系統(tǒng)的法案。理由是：避免警方加深對少數(shù)族群的偏見、過度濫權(quán)而危害民眾隱私及權(quán)益 (經(jīng)再次表決定案，將在三十天后生效)。加州奧克蘭市、麻州薩默維爾市也正考慮實(shí)施類似禁令，追溯至 2016 年，硅谷所在地的加州圣塔克拉拉郡便已要求對監(jiān)視技術(shù)進(jìn)行公眾監(jiān)督。這非杞人憂天。

經(jīng)研究，微軟 (Microsoft) 與 IBM 的人臉識別科技用于男性白人臉孔的準(zhǔn)確度勝過深膚色與女性臉孔，亞馬遜 (Amazon) 也有類似問題。常與臉部相提并論的是于上世紀(jì)九Ｏ年代邁入商用的虹膜 (Iris)，在 2016 年因三星 (Samsung) NOTE7手機(jī)一舉打響名號。虹膜是指位于瞳孔周圍的環(huán)狀顏色組織，紋理圖案豐富且多元；藉由近似紅外線的光線對虹膜圖案進(jìn)行掃描成像及預(yù)處理，再經(jīng)由圖案畫素的特征提取做匹配判定。日本富士通 (Fujitsu) 早在 MWC 2015 就曾展示虹膜識別認(rèn)證技術(shù)，包括：紅外線 LED、紅外線攝影機(jī)、攝影機(jī)控制與生物識別。

當(dāng)用戶看著手機(jī)屏幕時(shí)，紅外線 LED 燈會(huì)閃爍并由紅外線攝影機(jī)拍下虹膜紋路，據(jù)以識別使用者身份以解鎖、登入網(wǎng)絡(luò)或在線購物；惟不適用于眼盲和眼球外傷者，佩戴眼鏡亦會(huì)干擾、使用不友善，且環(huán)境過亮或過暗皆無法順利運(yùn)作。然而，虹膜發(fā)育成熟后已定型、獨(dú)特性高，且不受眼球內(nèi)部疾病影響，錯(cuò)誤率遠(yuǎn)低于指紋、人臉和靜脈為其優(yōu)點(diǎn)。有趣的是，不易出錯(cuò)并不代表沒有被＂偽造＂的風(fēng)險(xiǎn)！移動(dòng)身份驗(yàn)證應(yīng)在用戶的易用性和組織的安全性之間取得平衡，因此，針對安全要求高的金融交易，富士通轉(zhuǎn)而力推＂手掌靜脈＂識別——PalmSecure。

圖4：手掌靜脈識別全球應(yīng)用范例遍及銀行、大學(xué)、醫(yī)院、公寓大廈和圖書館
資料來源：https://www.fujitsu.com/tw/solutions/business-technology/security/palmsecure/

心率、腦波加入＂身份驗(yàn)證＆保全＂行列
富士通主張，對比指紋掃描可能因手指潮濕、臟污或油膩而無法工作，臉部可能因受傷、整容、老化、甚至妝容而改變，靜脈終生不變、不易偽造且方便使用，是最好的選擇。用戶只須將手掌懸停在掃描儀上，便可在瞬間完成支付。富士通已將手掌靜脈技術(shù)落實(shí)在銀行安全服務(wù)。其實(shí)，手掌靜脈識別系統(tǒng)自從于 2004 年 7 月在日本推出后，已獲逾 10,000 個(gè)財(cái)務(wù)組織、學(xué)校、實(shí)驗(yàn)室、政府機(jī)關(guān)及私人企業(yè)采用。富士通 PalmSecure 已成樂天卡 HandPay 服務(wù)基礎(chǔ)，之后將通過提供大量條形碼掃描硬件推廣到超市。

＂心率＂與＂腦波＂，則是新興身份驗(yàn)證及保全技術(shù)；而除了商場交易，汽車亦成為生物識別的目標(biāo)場域。為確認(rèn)駕駛員的健康狀態(tài)，生技公司 B-Secur 正在將心電圖 (ECG) 識別導(dǎo)入汽車。B-Secur 的心電圖生物特征識別技術(shù)不但能快速、安全地驗(yàn)證身份，還能將數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成關(guān)于駕駛員／乘客的健康信息，如：壓力和睡意。這套名為＂HeartKey 生理監(jiān)測系統(tǒng)＂的方案是基于亞德諾 (ADI) 信號處理技術(shù)做特征演算，雙方共同創(chuàng)建一個(gè)強(qiáng)大的新型汽車應(yīng)用程序，將它集成到汽車的方向盤中，獲得安全功能并解鎖重要健康數(shù)據(jù)。

通過監(jiān)控駕駛員生命體征的異常情況來偵測其精神和健康狀態(tài)，還可用于實(shí)現(xiàn)車輛進(jìn)入、防盜功能解除、信息娛樂個(gè)性化、在線支付共乘車資、個(gè)人化保險(xiǎn)支付等多項(xiàng)功能。B-Secur 認(rèn)為將 ECG 安裝在汽車地板的成本高、且不易獲得高質(zhì)量信號，遠(yuǎn)不如直接建置在方向盤中，＂簡單觸摸，汽車就是一個(gè)復(fù)雜的健康監(jiān)視器＂。其工作原理是：利用方向盤本身的原型電極從駕駛員收集 ECG 信號，然后從 ECG 模擬前端 (AFE) 捕獲信號。由于手上的信號幅度較小，B-Secur 建議使用高性能 AFE 進(jìn)行 ECG 分析，通常所見電壓約為 0.5～2 mV。

圖5：B-Secur 的 ECG 生物識別可與任何導(dǎo)電技術(shù)一起使用，亦即可纏繞在汽車周圍，利用方向盤收集心電數(shù)據(jù)
資料來源：https://www.b-secur.com/b-secur-at-car-hmi/

AFE 會(huì)放大信號并濾除噪聲，之后信號會(huì)被數(shù)字化并傳到 B-Secur 的 ECG 算法。另為因應(yīng)＂始終保持開機(jī)＂(always-on) 的穿戴應(yīng)用，ADI 日前再推一款新型電化學(xué)和阻抗測量 AFE——AD5940，在單芯片內(nèi)集成了恒電位儀和電化學(xué)阻抗譜 (EIS) 功能，可在時(shí)域和頻域?qū)崿F(xiàn)傳感器測量，且內(nèi)部整合硬件加速器，可降低噪聲。最后是腦波應(yīng)用。由于每個(gè)人在查看不同類型的文字或圖片時(shí)會(huì)有不同反應(yīng)，且腦電波會(huì)呈現(xiàn)一種獨(dú)特結(jié)構(gòu)，進(jìn)而創(chuàng)造出獨(dú)一無二、無法復(fù)制的大腦密碼。因此，不少研究團(tuán)隊(duì)已展開研究，并將它視為對抗網(wǎng)絡(luò)黑客的有力防御。

近期加州大學(xué)伯克萊分校團(tuán)隊(duì)即正在研究使用記憶密碼登錄互聯(lián)網(wǎng)／電子郵件，或做雙因素身份驗(yàn)證，有三個(gè)必備組件：類似耳塞的裝置、必須思考的短語，以及腦波的可重復(fù)模式。例如，以＂我有一只狗＂作為密碼，只有當(dāng)實(shí)際腦波圖 (EEG) 反應(yīng)匹配時(shí)才會(huì)允許登錄。當(dāng)短語轉(zhuǎn)變，密碼也隨之改變，增加破解難度。但它并非無懈可擊。食用咖啡因或酒精等物質(zhì)可能會(huì)改變腦電波，造成登錄困難；也有人擔(dān)心黑客遲早會(huì)有＂如法炮制＂腦波模式的能力。可見，不論哪種生理特征的生物識別皆各有優(yōu)劣，那么，行為特征又如何？

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