彭科峰

3月30日，好萊塢導(dǎo)演斯皮爾伯格執(zhí)導(dǎo)的科幻新片《頭號(hào)玩家》在國(guó)內(nèi)上映，內(nèi)地票房一路飆升，相關(guān)話題更是成為一時(shí)談資，各路討論也刷遍了許多人的朋友圈。而將故事設(shè)定在2045年的沉浸式全觸感VR世界的超現(xiàn)實(shí)電影中，反派Boss竟因隨手放置記錄密碼的紙條導(dǎo)致虛擬角色被黑功虧一簣，此處的劇情“BUG”也遭來(lái)部分非議—要知道即便倒退回信息安全技術(shù)邁入生物識(shí)別轉(zhuǎn)型的2018年，僅依靠虹膜識(shí)別手段一項(xiàng)就能將妄圖冒名頂替的侵入者拒之門外。

“回溯國(guó)內(nèi)的虹膜識(shí)別發(fā)展道路，是中科院自動(dòng)化研究所開啟了自主研究從無(wú)到有的嶄新局面，并在計(jì)算機(jī)視覺與模式識(shí)別上辛勤耕耘近20年?！叭涨?，在接受記者采訪時(shí)，中科院自動(dòng)化所副研究員侯廣琦表示，未來(lái)應(yīng)用虹膜識(shí)別的產(chǎn)品將隨處可見，小到街頭安置的智能機(jī)，大到國(guó)家的居民身份證，都離不開這項(xiàng)技術(shù)。尤其在孵化于中科院自動(dòng)化所的虹星科技突破應(yīng)用距離限制后，虹膜識(shí)別在改造人類未來(lái)生活方式上將大有可為。

突破虹膜識(shí)別核心算法

縱觀整個(gè)世界發(fā)展史，身份鑒別技術(shù)一直是人類常年致力研究的重要課題。如何利用自身載體數(shù)據(jù)—人體固有的生理特征如人臉、指紋、虹膜、靜脈、視網(wǎng)膜，以及行為特性如筆跡、聲音、步態(tài)等來(lái)進(jìn)行身份認(rèn)證，便成了現(xiàn)代信息安全管理的核心環(huán)節(jié)，而虹膜識(shí)別被認(rèn)為是最具潛力的生物特征識(shí)別技術(shù)。

中科院自動(dòng)化所模式識(shí)別國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室研究員孫哲南介紹，虹膜是人體中最獨(dú)特的結(jié)構(gòu)之一，自胎兒發(fā)育階段形成后直至死亡終生不變，且不因外部干擾而磨損變化，因此具有極強(qiáng)的唯一性和穩(wěn)定性。通過(guò)虹膜識(shí)別，生理特征極為相似的同卵雙胞胎也能在1s內(nèi)進(jìn)行區(qū)分，即便是要分辨《西游記》的“真假美猴王”也不再是個(gè)難題。相較于指紋0.8%、人臉識(shí)別2%左右的誤識(shí)率，虹膜識(shí)別誤識(shí)率可低至百萬(wàn)分之一。

既然虹膜具有外部可見的特征，那么虹膜識(shí)別是否就是一個(gè)簡(jiǎn)單的圖像采集—比對(duì)的過(guò)程呢？

“答案是否定的，從虹膜圖像的獲取到最終的身份匹配，不經(jīng)過(guò)大量的專業(yè)計(jì)算是無(wú)法得以實(shí)現(xiàn)的。”侯廣琦介紹，要保證虹膜識(shí)別在黑暗、強(qiáng)光等不同光照下，以及佩戴眼鏡等條件下也能正常工作，搭載虹膜識(shí)別的設(shè)備需配備紅外LED以及虹膜識(shí)別攝像頭。首先紅外LED發(fā)射紅外線，虹膜識(shí)別攝像頭透過(guò)紅外線獲取虹膜圖案信息，對(duì)采集的圖案信息進(jìn)行處理編碼，然后與預(yù)先設(shè)置存儲(chǔ)的虹膜特征進(jìn)行精準(zhǔn)比對(duì)。

由于自主研發(fā)虹膜圖像獲取裝置的技術(shù)門檻高，中國(guó)虹膜識(shí)別研究的開展一度受限，直到2000年中科院自動(dòng)化所開發(fā)出虹膜識(shí)別核心算法，才擁有了國(guó)內(nèi)第一套虹膜識(shí)別的核心知識(shí)產(chǎn)權(quán)。

而孵化于中科院自動(dòng)化所譚鐵牛院士團(tuán)隊(duì)的虹星科技，也在團(tuán)隊(duì)潛心鉆研10年的長(zhǎng)距離虹膜識(shí)別領(lǐng)域后，憑借智能三維人機(jī)交互和遠(yuǎn)距離虹膜識(shí)別兩大核心技術(shù)，和擁有的40多項(xiàng)相關(guān)核心發(fā)明專利和軟件注冊(cè)權(quán)，于近期打造出全球首款具有“虹膜識(shí)別+活體檢測(cè)+人證比對(duì)”功能產(chǎn)品，能在長(zhǎng)達(dá)1米左右的距離對(duì)活體實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)識(shí)別。

急需掙脫困境的“明日之星”

不得不承認(rèn)的是，虹膜識(shí)別技術(shù)對(duì)于普通大眾而言，依然屬于比較陌生的領(lǐng)域。究其原因，這與虹膜識(shí)別多在煤礦等特殊場(chǎng)景中使用，還尚未得到全面廣泛的應(yīng)用有關(guān)。

“距離與價(jià)格是其步履維艱的兩個(gè)重要因素?！焙顝V琦介紹，目前市面其他虹膜識(shí)別設(shè)備多為近距離虹膜識(shí)別產(chǎn)品，工作距離多不足40厘米，要用戶主動(dòng)地去配合設(shè)備才能完成圖像采集，相對(duì)于人臉識(shí)別用戶體驗(yàn)較差。同時(shí)，由于研發(fā)生產(chǎn)成本高昂，其他虹膜識(shí)別設(shè)備成本至少在幾萬(wàn)元以上，接近人臉識(shí)別設(shè)備的三倍，難以大規(guī)模商用，讓不少?gòu)S商望而卻步。而擁有世界上規(guī)模最大的遠(yuǎn)距離虹膜識(shí)別研究團(tuán)隊(duì)的虹星科技，目前則正在全力攻克這些難題。

目前，在識(shí)別距離上，虹星科技推出了國(guó)內(nèi)首款商業(yè)化遠(yuǎn)距離虹膜識(shí)別產(chǎn)品，批量產(chǎn)品系列的識(shí)別距離達(dá)0.8—1.2米，為傳統(tǒng)虹膜識(shí)別距離的4倍，簡(jiǎn)化了用戶肢體配合步驟，極大提升了操作體驗(yàn)感。與此同時(shí)，虹星科技還研發(fā)出工作距離長(zhǎng)達(dá)10米的虹膜識(shí)別技術(shù)，或?qū)⒃谖磥?lái)投入量產(chǎn)。在成本控制上，虹星科技采用前沿的計(jì)算+成像的人工智能框架，同時(shí)在硬件和算法上做整體優(yōu)化，致力做出售價(jià)萬(wàn)元以內(nèi)的商用遠(yuǎn)距離虹膜識(shí)別方案。

值得一提的是，虹星科技掌握的長(zhǎng)距離虹膜識(shí)別技術(shù)，與人臉識(shí)別的工作距離處于重合區(qū)域，這意味著虹膜、人臉識(shí)別可同步進(jìn)行，識(shí)別效果將疊加比對(duì)。

將導(dǎo)致生活方式的全面顛覆

毋庸置疑，未來(lái)應(yīng)用虹膜識(shí)別的產(chǎn)品將隨處可見，小到街頭安置的智能機(jī)，大到國(guó)家的居民身份證，都離不開這項(xiàng)技術(shù)。目前包括美國(guó)、歐洲、日本等在內(nèi)的很多發(fā)達(dá)國(guó)家，尤其是國(guó)土安全、反恐防暴、社會(huì)安全等高安全需求場(chǎng)景，虹膜識(shí)別其實(shí)早已廣泛使用。

侯廣琦認(rèn)為，對(duì)國(guó)人而言，第三代居民身份證或?qū)⑹俏覀冇瓉?lái)虹膜識(shí)別浪潮的先機(jī)。據(jù)報(bào)道，政府目前已在研究相關(guān)政策的下發(fā)，今后人們?cè)谵k理身份證時(shí)，很有可能除了照片信息，也會(huì)將個(gè)人虹膜信息添加進(jìn)去。在交通出行領(lǐng)域上，虹膜識(shí)別將全方位打破傳統(tǒng)安檢手段的桎梏。引入虹膜識(shí)別系統(tǒng)后，在機(jī)場(chǎng)、車站或者港口，乘客的票務(wù)信息與證件信息都可與自身虹膜實(shí)現(xiàn)綁定，目光一掃輕松過(guò)關(guān)，短時(shí)間便可實(shí)現(xiàn)大批次通關(guān)，出行再也不用擔(dān)憂延誤卡關(guān)的狀況。

“虹膜識(shí)別還可根據(jù)個(gè)人身份實(shí)行權(quán)限分配，管控檔案室、實(shí)驗(yàn)室、會(huì)議室等重要區(qū)域的機(jī)密安全，學(xué)?？荚囍羞€能杜絕替考等作弊現(xiàn)象。在公共安全事務(wù)上，虹膜識(shí)別將令罪犯或潛在危險(xiǎn)分子無(wú)處遁形?！焙顝V琦還指出，在如火災(zāi)、地震等自然災(zāi)害或其他突發(fā)事件發(fā)生時(shí)，虹膜識(shí)別也可以幫助救援人員快速疏散人群，并第一時(shí)間對(duì)傷難者進(jìn)行身份確認(rèn)，避免事態(tài)擴(kuò)大化，做到信息的及時(shí)通報(bào)與反饋。

金融支付領(lǐng)域上，虹膜識(shí)別也將引領(lǐng)金融支付方式的全新變革。在中東部分地區(qū)，已有銀行推出了ATM虹膜取款功能，配置虹膜識(shí)別模塊的ATM機(jī)將掃描用戶虹膜來(lái)進(jìn)行身份認(rèn)證交易。

“可以說(shuō)，虹膜識(shí)別將會(huì)對(duì)未來(lái)生活進(jìn)行全方位滲透。我們也希望這項(xiàng)技術(shù)能夠?qū)?gòu)建智慧城市、平安城市有所助力，向每一位公民提供最精準(zhǔn)、最安心的保障。”侯廣琦表示。

（本文轉(zhuǎn)自《中國(guó)科學(xué)報(bào)》）