人工智能助力生物識(shí)別精準(zhǔn)化

“你是誰(shuí)？”在當(dāng)今社會(huì)，無(wú)處不在的身份識(shí)別場(chǎng)景在無(wú)聲發(fā)問(wèn)。進(jìn)小區(qū)門，要問(wèn)你是業(yè)主本人嗎？進(jìn)家門，要扭動(dòng)匹配的鑰匙或按下指紋；開(kāi)電腦工作，彈出密碼輸入彈窗。每個(gè)人都是獨(dú)立的個(gè)體，我們能否使用唯一特性與外界建立聯(lián)系？唯一意味著安全，也意味著核實(shí)更方便準(zhǔn)確，就像我們的身份證，上面有唯一的數(shù)字編碼。

與此同時(shí)，數(shù)字化時(shí)代，我們與機(jī)器的互動(dòng)，從敲鍵盤一步跨向手指點(diǎn)擊滑動(dòng)、開(kāi)口對(duì)話、抬起頭、眨眨眼，遠(yuǎn)隔千里的人們能便捷地溝通交流、能跨省跨國(guó)網(wǎng)上辦事，但客觀上無(wú)法實(shí)現(xiàn)“親眼所見(jiàn)”，也給建立“信任”關(guān)系帶來(lái)新的挑戰(zhàn)。

人工智能技術(shù)的發(fā)展，針對(duì)數(shù)字社會(huì)人與人之間、人與機(jī)器之間如何建立“信任”關(guān)系，提供了一個(gè)很好的技術(shù)解決手段，即生物識(shí)別技術(shù)。你用什么方式證明自己？怎樣才能定義這世界獨(dú)一無(wú)二的你？設(shè)備的進(jìn)化中，誰(shuí)在保證個(gè)人使用的安全性？無(wú)接觸生活的背后都是技術(shù)在化解復(fù)雜，生物識(shí)別技術(shù)的研究，正是希望解決這些問(wèn)題。

1.生物識(shí)別是數(shù)字社會(huì)的重要基礎(chǔ)

無(wú)論處于哪個(gè)社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展階段，“人”始終是最重要的核心要素。人類作為群居動(dòng)物，在地球上有人類的時(shí)刻，“信任”的需求就應(yīng)運(yùn)而生，通過(guò)視覺(jué)“親眼所見(jiàn)”、聽(tīng)覺(jué)“親耳所聞”等辨別同伴建立信任關(guān)系，這種最原始的通過(guò)“親眼所見(jiàn)”等手段建立“信任”的方式也將伴隨人類一直延續(xù)下去。

數(shù)字化世界，需要迭代新的信任交互，生物識(shí)別技術(shù)是技術(shù)發(fā)展演進(jìn)到一定階段的必然產(chǎn)物，也是一種新型數(shù)字身份的基礎(chǔ)設(shè)施。它基于個(gè)體生物特征進(jìn)行自動(dòng)識(shí)別的一種技術(shù)，結(jié)合計(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，依靠人體的生理特征或者行為特征來(lái)進(jìn)行身份驗(yàn)證的識(shí)別，是當(dāng)前人工智能技術(shù)和信息安全技術(shù)在工業(yè)界落地應(yīng)用最顯著的代表性成果之一。

所謂生物特征包括人臉、指紋、聲紋、虹膜、指靜脈、體溫等，行為特征則記錄簽名筆跡、行走步態(tài)、坐姿等。這些生物特征各有特點(diǎn)，比如每個(gè)人的靜脈血管都不是一樣的，血管也足夠多，因此它的信息唯一、豐富，幾乎不能被復(fù)制；而一個(gè)人隨著年齡增長(zhǎng)和一些突發(fā)情況，行為特征比如走路姿態(tài)可能會(huì)發(fā)生變化，可以理解為特征信息穩(wěn)定性不那么強(qiáng)。

唯一的、穩(wěn)定的生物特征就具備理論上的安全基礎(chǔ)，我們將它們進(jìn)一步結(jié)合形成有效技術(shù)手段，同時(shí)采用多種方式來(lái)確保它準(zhǔn)確、高效就像使用身份證確認(rèn)“你就是你”。

作為一種身份認(rèn)證方式，目前生物識(shí)別技術(shù)已經(jīng)在金融、教育、司法、醫(yī)療、社會(huì)治理等行業(yè)都有了廣泛應(yīng)用，它需要滿足不同場(chǎng)景、行業(yè)要求和不斷變化演進(jìn)的業(yè)務(wù)需求。它將迅速成為數(shù)字經(jīng)濟(jì)社會(huì)的重要信息基礎(chǔ)設(shè)施之一。

2.生物識(shí)別開(kāi)始出現(xiàn)大規(guī)模技術(shù)創(chuàng)新

從技術(shù)上來(lái)說(shuō)，傳統(tǒng)生物識(shí)別技術(shù)在魯棒性、準(zhǔn)確性以及抗攻擊能力等方面，近年來(lái)都有大幅提升。比如突破2D人臉存在景深數(shù)據(jù)丟失的局限性，3D人臉識(shí)別技術(shù)因其具有更強(qiáng)的描述能力開(kāi)始在高準(zhǔn)確性應(yīng)用中逐漸增多；在3D識(shí)別的基礎(chǔ)上人臉活體檢測(cè)的新技術(shù)也進(jìn)一步被采用；防止人臉數(shù)據(jù)庫(kù)被盜庫(kù)的識(shí)別技術(shù)也已被提出；指紋識(shí)別則開(kāi)始引入基于手指皮膚顏色和的脈搏心率信號(hào)的活體檢驗(yàn)，用于防止被仿生導(dǎo)電材料做成的假手指攻擊；聲紋識(shí)別可結(jié)合使用電磁場(chǎng)檢測(cè)，來(lái)判斷聲源為真人還是揚(yáng)聲器等。

另一方面，考慮到應(yīng)用場(chǎng)景的不同需求：持續(xù)認(rèn)證、移動(dòng)設(shè)備上識(shí)別、個(gè)人隱私保護(hù)等，新型生物識(shí)別技術(shù)也是應(yīng)需而生。比如，浙江大學(xué)網(wǎng)絡(luò)空間安全團(tuán)隊(duì)針對(duì)持續(xù)認(rèn)證，開(kāi)發(fā)了“心臟密碼”系統(tǒng)通過(guò)不間斷用生物雷達(dá)的無(wú)線信號(hào)來(lái)感知心臟運(yùn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)了易用性高的非接觸式可持續(xù)認(rèn)證；針對(duì)移動(dòng)設(shè)備上的生物識(shí)別，利用設(shè)備內(nèi)置攝像頭捕捉到的眼球運(yùn)動(dòng)，智能手環(huán)上測(cè)量到的心電圖，以及虛擬現(xiàn)實(shí)頭罩測(cè)量到的眼電圖和腦電波都相應(yīng)的實(shí)現(xiàn)了可靠的生物識(shí)別；針對(duì)生物識(shí)別中的個(gè)人隱私保護(hù)，采用無(wú)線信號(hào)成像來(lái)代替攝像頭，既避免了攝像頭受視角和阻擋等條件的限制，更消除了直接獲取圖像的隱私泄露風(fēng)險(xiǎn)。

另外，正如每種生物特征各有特點(diǎn)，在充分考慮各種攻擊場(chǎng)景下，任何單一生物識(shí)別技術(shù)往往都呈現(xiàn)出特定的優(yōu)勢(shì)和局限。每個(gè)模態(tài)都具有不同的數(shù)據(jù)安全程度、采集適應(yīng)場(chǎng)景、隱私敏感度等，因此解決方案并不能通過(guò)單一技術(shù)完全達(dá)成。

多模態(tài)多因子生物識(shí)別技術(shù)融合因此非常重要。比如夜晚光照不理想，人像識(shí)別率低，結(jié)合紅外成像和熱成像的跨模態(tài)互補(bǔ)就能增強(qiáng)人像識(shí)別的準(zhǔn)確度。像是螞蟻金服多模態(tài)融合人臉識(shí)別技術(shù)實(shí)現(xiàn)用戶的精準(zhǔn)識(shí)別，滿足金融級(jí)誤識(shí)率（低至千萬(wàn)分之一誤識(shí)率）下，大大超出了單模態(tài)人臉識(shí)別技術(shù)能達(dá)到的性能瓶頸，并提升了人臉識(shí)別的安全性。同時(shí)，還充分利用移動(dòng)設(shè)備的芯片級(jí)安全能力，經(jīng)過(guò)與產(chǎn)業(yè)鏈多方的合作，構(gòu)造了基于TEE（可信執(zhí)行環(huán)境）的全鏈路安全協(xié)議，為生物支付提供了強(qiáng)有力的安全保障。此外，通過(guò)風(fēng)險(xiǎn)感知模塊檢測(cè)黑產(chǎn)攻擊，風(fēng)控引擎自動(dòng)更新風(fēng)險(xiǎn)模型，風(fēng)險(xiǎn)攔截效率大幅提升，充分保證了交易安全。

未來(lái)生物識(shí)別技術(shù)的趨勢(shì)便是如此，將會(huì)從傳統(tǒng)的只提取人體生理特征，向人、物理世界、數(shù)字世界融合的認(rèn)證方向發(fā)展。生物識(shí)別技術(shù)將在和環(huán)境特征、數(shù)字憑證相結(jié)合，滿足時(shí)空關(guān)聯(lián)、多模態(tài)多因子融合的基礎(chǔ)上完全實(shí)現(xiàn)可信認(rèn)證。

3.“生物識(shí)別”“多模態(tài)融合”作為主流研究方向形成標(biāo)準(zhǔn)化的應(yīng)用共識(shí)

從實(shí)驗(yàn)室走向產(chǎn)業(yè)商用，從模型走向安全產(chǎn)品，靠的是持續(xù)生物識(shí)別技術(shù)迭代和多重技術(shù)算法的保障，尤其引起我們關(guān)注的是“安全和隱私保護(hù)”。

基于這一點(diǎn)，去年，浙江大學(xué)和螞蟻金服聯(lián)合成立了數(shù)據(jù)安全與隱私保護(hù)實(shí)驗(yàn)室，匯集了雙方創(chuàng)新力量和優(yōu)勢(shì)資源，產(chǎn)學(xué)研聯(lián)合推進(jìn)前沿科技研究，提升國(guó)內(nèi)生物識(shí)別行業(yè)安全技術(shù)水平。

目前針對(duì)人臉數(shù)據(jù)脫敏、不可逆、可更新、加密等做了大量研究，給生物識(shí)別信息保護(hù)提供可行的安全技術(shù)解決方案。部分安全技術(shù)已經(jīng)轉(zhuǎn)化應(yīng)用到螞蟻金服人臉識(shí)別技術(shù)上，支撐大量金融級(jí)安全應(yīng)用。

在生物識(shí)別技術(shù)突破最多的是人臉識(shí)別，即在圖像特征抽取和人臉比對(duì)環(huán)節(jié)中取得了很大進(jìn)展。但從實(shí)驗(yàn)室之外的實(shí)際場(chǎng)景應(yīng)用模擬發(fā)現(xiàn)，其影響因素很多。從全鏈路的角度來(lái)看，活體檢測(cè)、人臉交互、關(guān)鍵點(diǎn)定位、人臉跟蹤等在真實(shí)的場(chǎng)景下，特別是不同的手機(jī)、環(huán)境、用戶背景等條件下，想做到非常好并且穩(wěn)定的用戶體驗(yàn)是很難的。我們對(duì)此進(jìn)行了很多特殊的優(yōu)化，如使算法在不同的手機(jī)上達(dá)到比較一致的運(yùn)算速度、響應(yīng)時(shí)間，通過(guò)文案設(shè)計(jì)提高用戶對(duì)刷臉的感知和理解，適應(yīng)用戶背景（如光線、角度等），分析基于其他傳感器數(shù)據(jù)的反饋等。同時(shí)企業(yè)根據(jù)自身業(yè)務(wù)的不斷發(fā)展，向?qū)W術(shù)界持續(xù)反饋新的需求，也反過(guò)來(lái)促進(jìn)了聯(lián)合實(shí)驗(yàn)室在新技術(shù)前沿開(kāi)拓的方向感和緊迫感，產(chǎn)學(xué)研聯(lián)動(dòng)形成良性閉環(huán)發(fā)展。

基于我們共同進(jìn)行的大量研究、實(shí)踐積累，近期企業(yè)已在IEEE成立“移動(dòng)設(shè)備生物特征識(shí)別”標(biāo)準(zhǔn)工作組，并立項(xiàng)“生物特征識(shí)別多模態(tài)融合”IEEE國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)。這也是中國(guó)企業(yè)首次在國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)中，提出移動(dòng)設(shè)備多模態(tài)融合技術(shù)的實(shí)現(xiàn)框架、功能要求、性能要求、安全要求等。這意味著，“生物識(shí)別”、“多模態(tài)融合”作為主流研究方向?qū)⑿纬蓸?biāo)準(zhǔn)化的應(yīng)用共識(shí)。這也是一項(xiàng)技術(shù)脫離實(shí)驗(yàn)室踏上商用之路的重要一步，有利于推動(dòng)行業(yè)平均技術(shù)發(fā)展水平。而國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)是國(guó)際規(guī)則和共識(shí)重要通用載體，對(duì)整個(gè)行業(yè)良性發(fā)展至關(guān)重要，也是具備技術(shù)實(shí)力的中國(guó)企業(yè)必須具備發(fā)言權(quán)之處。毫無(wú)疑問(wèn)，高校和企業(yè)在生物識(shí)別這類國(guó)際前沿技術(shù)及標(biāo)準(zhǔn)上的探索，是中國(guó)科技布局眼光、研究能力、科學(xué)嚴(yán)謹(jǐn)性的綜合體現(xiàn)。它同樣預(yù)示著，中國(guó)企業(yè)在人工智能技術(shù)領(lǐng)域的國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)進(jìn)入新階段——從產(chǎn)品出海到技術(shù)走出去，如今又向輸出全球標(biāo)準(zhǔn)邁進(jìn)。