生物識別技術(shù)那么多，為啥火的偏偏是“刷臉”？觀點
你走到一家自助銀行前，攝像頭通過“刷臉”，自動識別你的身份為你開門；你站到ATM機前輸入密碼，再在攝像頭前“刷臉”，就可以成功取錢。這種看起來像是科幻片里的橋段，在現(xiàn)實中應(yīng)用越來越多。
今年4月，馬云在德國漢諾威IT博覽會上當眾演示刷臉支付；上月號稱全球第一臺具有人臉識別功能的ATM機在杭州誕生。而廣州繼養(yǎng)老金認證使用人臉識別技術(shù)后，地鐵也將試點該技術(shù)用于甄別犯罪嫌疑人。就連微信朋友圈，前不久也被一款刷臉測年齡的應(yīng)用刷了屏。
“刷臉”時代真的要來了？作為眾多生物識別技術(shù)的一種，為什么“刷臉”這么熱？有中科院專家認為，相較于其他生物識別技術(shù)，人臉識別技術(shù)采集成本較低，便利性較高，但缺點在于信息的可靠性及穩(wěn)定性較弱。
刷臉取錢：從愚人節(jié)玩笑到現(xiàn)實
“一個空付的時代就要到了。”一段時長1分鐘54秒的視頻里，一位戴眼鏡的年輕人對著鏡頭自信地說。2013年4月1日，支付寶公司官方微博發(fā)布了上述視頻，視頻里說的“空付”看起來像是科幻片里的情節(jié)：用戶不帶錢包、手機，直接在商店刷臉、文身甚至寵物，就可以付錢購物。隨后，支付寶官方證實這只是愚人節(jié)的玩笑而已。
但僅僅過了兩年，這個玩笑在現(xiàn)實中上演了。今年5月，全球第一臺具有人臉識別功能的A T M機在杭州誕生。該機器由清華大學(xué)與某公司聯(lián)合研發(fā)，是我國首臺具有自主知識產(chǎn)權(quán)的金融安全設(shè)備。所謂A T M機的人臉識別，是通過讀取用戶身份證上的照片信息，然后將照片和A T M機頂端攝像頭攝錄下來的取款人面容，進行比對。它可與銀行、公安等系統(tǒng)聯(lián)網(wǎng)，從而遏制犯罪。
不僅可以認嫌犯 還能證明“你是你”
不僅可以通過人臉A T M取錢，廣州地鐵未來或?qū)⑹褂萌四樧R別技術(shù)。日前，公安部第一研究所開發(fā)的名為“面向未來”的人臉識別系統(tǒng)，已經(jīng)正式向外界發(fā)布。系統(tǒng)在終端采集人臉信息后，與數(shù)據(jù)庫里的逃犯等資料進行比對，從而甄別犯罪嫌疑人。該研究所研究員田青在接受媒體采訪時稱，2015年6月中旬，該款產(chǎn)品將到廣州地鐵站進行試點。
今年4月27日，廣州市人社局就發(fā)布消息稱，廣州開發(fā)出非接觸式人臉識別技術(shù)，退休人員完成首次面部數(shù)據(jù)采集建模后，只要在有互聯(lián)網(wǎng)和攝像頭的地方“掃臉”，就可以完成年度認證。為了防止養(yǎng)老金冒領(lǐng)，退休人員每年都要進行生存證明，以便確認資格。按照新辦法，退休人員首先要進行數(shù)據(jù)建模采集，攜帶本人二代身份證等證件，到街鎮(zhèn)退管部門進行面部數(shù)據(jù)采集建模，通過網(wǎng)上資格認證，就可以直接在網(wǎng)上操作，大大節(jié)約了時間。
金融支付和安防行業(yè)應(yīng)用前景最廣
“這個市場未來會很龐大，未來將進入野蠻擴張期。”上海逗點科技公司負責(zé)人張晰對南都記者說。他認為，人臉識別技術(shù)在安防行業(yè)未來將獲得更大的想象空間。該公司研發(fā)出“低分辨率小圖像的重建與識別”技術(shù)，協(xié)助公安部門破案。“比如有的案件，犯罪嫌疑人戴著墨鏡遮住半邊臉，我們的技術(shù)可以縮小范圍。還有的視頻中的像素點很低，通過這種軟件復(fù)原，能從五六十萬人中，把犯罪嫌疑人圈定在幾百個人的范圍內(nèi)。”張晰表示。
此外，在重大會議中，參會者上傳身份資料，并輸入到門禁系統(tǒng)中，也可以甄別是否本人。上海逗點的技術(shù)，曾用于2008年北京奧運會和2014年的上海亞信峰會。在北京奧運會期間，觀眾進入鳥巢前，除門票外，還要逐一在進場通道前拍照。攝像頭會在兩秒內(nèi)抓拍人臉，定位面部關(guān)鍵點，并提取特征，隨后將認證結(jié)果同時上傳到計算機，再通過計算機與觀眾的身份信息進行比對。
除了安防行業(yè)，人臉識別技術(shù)的另一大應(yīng)用場景，是在金融支付領(lǐng)域?？焖侔l(fā)展的互聯(lián)網(wǎng)金融行業(yè)，需要個人征信體系作支撐，產(chǎn)業(yè)需求越來越大。而用戶身份識別，成為登錄征信系統(tǒng)的第一步。這正是人臉識別技術(shù)大規(guī)模商用的潛力所在。
2015年4月，馬云就在德國漢諾威IT博覽會上，當眾演示了刷臉支付。這項由螞蟻金服和北京曠視科技有限公司合作研發(fā)的技術(shù)，未來計劃在購物后的支付認證階段通過“掃臉”取代傳統(tǒng)密碼。螞蟻金服某負責(zé)人接受媒體采訪時稱，掃臉支付未來會用于阿里巴巴在全球的支付、開戶認證等業(yè)務(wù)領(lǐng)域。
比人的識別能力強，但暫時還是輔助手段
但刷一下臉，真的能夠做到安全支付嗎？中科院自動化研究所研究員孫哲南認為，目前的人臉識別技術(shù)上不完美，“如果脫離了密碼輸入，完全使用人臉識別技術(shù)進行存取款操作，是不太可能的。”上海逗點科技負責(zé)人張晰也表示，他認為目前在銀行領(lǐng)域，人臉識別技術(shù)只能作為輔助手段，“銀行的要求是零容忍，不能出現(xiàn)任何問題。”
雖然如此，“人臉識別技術(shù)比人的識別能力要強，而且強不少”，北京曠視科技市場與經(jīng)營部總經(jīng)理謝憶楠對南都記者說，“比如一個銀行柜員對人臉識別的精度可能達到萬分之一誤識率，通過率可以超過90%；而我們最好的成績是十萬分之一的誤識率，通過率可以超過97%-98%。”生物識別技術(shù)已經(jīng)得到世界各大科技公司的重視。蘋果推出指紋識別T ouchID，三星、小米已開始試水人臉解鎖屏幕。
原理
把人臉分為100多個點
模擬神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)運算過程
人臉識別研究始于上世紀60年代末至70年代初，與指紋識別、掌紋識別、虹膜識別等都屬于生物識別技術(shù)的一種。早期人臉識別技術(shù)，是測量人臉上根據(jù)眼角、鼻孔、嘴巴、下巴幾個部位的幾何關(guān)系，通過圖像庫中的人臉模板，與待識別人臉在灰度上的相似程度，來實現(xiàn)人臉識別。其弊端是容易丟失有用信息，在視角、表情等變化的情況下識別能力很差。
進入上世紀90年代，隨著計算機技術(shù)的快速發(fā)展，在經(jīng)歷了技術(shù)的數(shù)次更新迭代之后，人臉識別技術(shù)已從最初對背景單一的正面灰度圖像的識別，發(fā)展到能識別不同側(cè)面的靜態(tài)人臉，目前能做到動態(tài)進行人臉識別。
國際上，比較領(lǐng)先的研究機構(gòu)是美國的麻省理工學(xué)院和英國的劍橋大學(xué)。國內(nèi)關(guān)于人臉自動識別的研究始于20世紀80年代，主要的研究單位有清華大學(xué)、哈爾濱工業(yè)大學(xué)、中科院等。近年，在中國的互聯(lián)網(wǎng)創(chuàng)業(yè)浪潮下，一批有著學(xué)術(shù)背景的新型生物識別創(chuàng)業(yè)團隊開始崛起，如曠視科技下的face++團隊、騰訊下屬的優(yōu)圖團隊等，采用了更先進的“深度學(xué)習(xí)”算法，用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模擬人的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)運算過程，能達到更高精度。
成立于2012年的face+ +團隊，已經(jīng)與螞蟻金服及多家銀行開展合作。該團隊所屬公司的市場與經(jīng)營部總經(jīng)理謝憶楠對南都記者介紹，“比如有人在攝像頭前，用手捂住了半張臉，按照傳統(tǒng)回歸算法，系統(tǒng)認為他不是一張人臉。因為它不符合系統(tǒng)通過回歸運算得出的人臉標準結(jié)構(gòu)；而深度學(xué)習(xí)算法，在判斷是人臉的基礎(chǔ)上，則會進入第二層判斷，多重驗證。”
作為人工智能技術(shù)研究的新階段，深度學(xué)習(xí)算法相當于“教機器模仿人類的學(xué)習(xí)機制”。采用此算法后，操作者可以給系統(tǒng)提供大量數(shù)據(jù)，使其自己具備學(xué)習(xí)能力。比如，深度學(xué)習(xí)算法機器人，通過掃描互聯(lián)網(wǎng)上貓的圖片，操作者輸入“貓”，然后經(jīng)過一段時間，機器將這種毛茸茸的小動物與“貓”聯(lián)系到了一起，可以自行鑒別什么是貓。謝憶楠介紹，目前該公司的人臉驗證技術(shù)，“第一步是證明你是人，第二步是證明你是你。”在深度學(xué)習(xí)算法下，系統(tǒng)能夠更加智能地識別人臉。
因為時間原因，身份證照片和用戶當前的照片往往有一些差異，比如臉的寬度等，但瞳孔間的距離則相對恒定。傳統(tǒng)回歸運算可能會出現(xiàn)誤差，深度學(xué)習(xí)算法則把人臉分為100多個關(guān)鍵點，盡量避免誤差。
對比
與其他生物識別技術(shù)相比，“刷臉”有什么優(yōu)劣？
中科院自動化研究所研究員孫哲南：人臉識別技術(shù)的優(yōu)點是采集比較直觀，成本較低，便利性較高且用戶較易接受。但它的缺點也在于信息的可靠性及穩(wěn)定性較弱。
具體來說，人臉所蘊含的信息量較指紋、虹膜等生物特征相比是比較少的，其變化的復(fù)雜性不夠。例如，若要兩個人的指紋或者虹膜基本相同，大概需要好幾十乃至上百個比特(信息量的度量單位)達到完全重合才可以。但如果是人臉的話，十幾個比特達到重合就可以了。在全世界，可以找到很多具有相似性的面孔。所以說，人臉的辨別性不是很高，它并沒有那么獨一無二。
另外，人自身內(nèi)在的變化以及外在環(huán)境的變化都會影響采集時人臉的信息穩(wěn)定度。相較于之前的人臉識別技術(shù)，目前的人臉識別技術(shù)有所提高，但是具體應(yīng)用時還是不能達到完美狀態(tài)。比如在A T M機上使用人臉識別技術(shù)，是在使用密碼信息的基礎(chǔ)上輔助的認證功能。如果脫離了密碼輸入，完全使用人臉識別技術(shù)進行存取款操作，是不太可能的。
北京曠視科技公司市場與經(jīng)營部總經(jīng)理謝憶楠：按照識別的精度排序，確實是虹膜、指紋、人臉的識別精度依次降低。但人臉可以根據(jù)攝像頭的提升而提升，這個上升空間很大。從應(yīng)用性來看，你現(xiàn)在讓所有的中國人都去提取虹膜信息、指紋信息，這個很難，不現(xiàn)實。而我們每個人都有身份證照片，從對比庫的角度來看，人臉識別是有一定優(yōu)勢的。還有個問題，就是設(shè)備。虹膜識別、指紋識別需要額外裝置，而進行人臉識別，只要有一部手機就可以。從大規(guī)模推廣的角度來看，人臉識別的瓶頸比較少。
釋疑
A
如果人變老了，還能識別嗎？
孫哲南：目前的人臉識別技術(shù)，對于2至3年內(nèi)的面部特征變化，是可以接受的。但是更長的時間跨度后，人臉識別的準確性就會不太可靠。
上海逗點科技有限公司負責(zé)人張晰：十五歲以下的青少年，面容正在發(fā)育。而十五歲以上的人，在十年以內(nèi)，我們都可以識別。
B
目前的技術(shù)怎么分辨雙胞胎？
謝憶楠：雙胞胎，其實機器比人識別得要好。我們看雙胞胎，臉挺像，鼻子挺像，這是一種感性認識，而機器用的是邏輯算法，要給出一個相似度。當然，你可能說有的雙胞胎非常非常像，那需要攝像頭更加精細，我們能把人臉分成更多更多關(guān)鍵點，皮膚的紋理能看清的話，這就沒有問題了。
但目前太相近的，我們還做不到。比如臉型完全一樣、眼睛到下顎的距離完全一樣，連爹媽都很難分清的，現(xiàn)在我們也做不到。
C
整容之后還能認出來嗎？假如有人化濃妝呢？
謝憶楠：整容之后，你應(yīng)該先換身份證。因為我們要做的，是你和身份證上的照片一致。技術(shù)如果用在金融領(lǐng)域，要控制風(fēng)險，這種情況下肯定是通不過的。但如果是微整形，比如說瘦臉了，這個我們可以識別出來。
化濃妝這事……要看他干什么。如果你去金融機構(gòu)開戶，對方的審核員也會對你有所要求，比如不能戴眼鏡，不能戴美瞳。只要是簡單的淡妝，不是超濃妝、煙熏妝，不破壞臉部本身的特征，我們都是可以識別的。另外，我們可以識別眼鏡。比如有人戴副黑框眼鏡，這個可以識別出來。
D
拿著打印的照片會不會蒙混過關(guān)？
謝憶楠：我們驗證技術(shù)現(xiàn)在是分兩步。第一步是證明你是人，第二步是證明你是你。保證站在攝像頭前面的是一個人，而不是一張照片，這就是第一步，證明你是人。我們要求對方，連續(xù)做三段交互視頻。算法實時監(jiān)測，能觀測到每個觀測點的細微動作，然后對此判斷，比如對于一個正常的人，他的眼皮睜合程度應(yīng)該是什么程度，我們是有一套規(guī)則的。如果不符合規(guī)則，他就過不去。
在全世界，可以找到很多具有相似性的面孔。所以說，人臉的辨別性不是很高，它并沒有那么獨一無二。
——— 中科院自動化研究所研究員孫哲南
你現(xiàn)在讓所有的中國人都去提取虹膜信息、指紋信息，這個很難，不現(xiàn)實。而我們每個人都有身份證照片，從對比庫的角度來看，人臉識別是有一定優(yōu)勢的。
——— 北京曠視科技公司市場與經(jīng)營部總經(jīng)理謝憶楠
人臉
針對面部不易改變的部位，計算出它們在五官輪廓中的距離、角度和大小，形成數(shù)值數(shù)據(jù)進行比對；所有生物識別技術(shù)中最不準確，也最易受欺騙，使用者面像的位置和周圍的光環(huán)境都可能影響精確性。
氣味
人體攜帶的由基因決定的特殊氣味，具有極強穩(wěn)定性；在刑偵中運用較多。
語音
不是簡單聲音的比對，而是將采集來的聲音轉(zhuǎn)換成數(shù)值，是數(shù)值間的比對；感冒、咽炎及聲帶受創(chuàng)時，聲音與平時差別很大，誤差也會較大；還存在人為對自己聲音偽裝和控制的可能。
指紋
每人的指紋不同，就是同一人的十指指紋也有明顯區(qū)別，因此通過比較不同指紋的細節(jié)特征點，可用于身份鑒定，應(yīng)用也比較多。但有人天生指紋特征較少，很難采集圖像；采集時對環(huán)境要求很高，對手指狀況很敏感，傷痕、脫皮甚至老繭都會影響效果。曾有報道指很多寫字樓白領(lǐng)使用指紋膜通過了指紋考勤機的檢測。
DNA指紋
指具有完全個體特異的DNA多態(tài)性，是DNA中最獨一無二的特征，利用DNA指紋進行身份鑒定準確率高達100%，主要用于疾病遺傳分析、親子鑒定、刑偵等，且取樣方便，但收費較高，還未大范圍推廣。
靜脈
通過攝像頭采集手指、手掌靜脈的圖像，再從數(shù)字圖像中提取出特征，存儲在數(shù)據(jù)庫中。因為靜脈隱藏在身體內(nèi)部，外人不易接觸，也就難以偽造；同時靜脈基本不受身體狀況和外界因素影響，抗干擾性很好，辨識率很高，國外有應(yīng)用于門禁及取款的先例。
虹膜
人的虹膜到兩歲左右就發(fā)育成熟，以后都維持穩(wěn)定狀態(tài)，除非眼部外科手術(shù)以及大腦受到重創(chuàng)，大部分情況下虹膜終身不變，識別準確度非常高。但這項技術(shù)對盲人和眼疾患者無能為力；采集器材昂貴，不易推廣；而且目前對黑眼睛識別困難。
掌紋
采集從手指末端到手腕部分的手掌圖像，由遺傳基因控制，即便手掌受傷愈合，掌紋線仍按照原來樣子生長，具有穩(wěn)定性。
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