生物识别带来真正的安全和便捷

——指纹识别技术圈点未来生活

前言
　　科学技术飞速发展的21世纪，电子产品源源不断地涌进我们的日常生活中，例如：笔记本电脑、ATM自动提款机、门禁控制系统等等。电子时代给人们带来了方便、高效的生活，但同时如何安全、准确、便捷的识别个人身份问题日趋突现。我们越来越多地依赖像智能卡、身份证号码、口令等保护措施。然尔，卡片的损坏、丢失，口令的遗忘，非法用户的盗用，给人们造成巨大的经济损失。据Motorola公司有关资料显示“Internet爆炸性增长，人类对口令和密码依赖性增强。而其安全缺陷日益显露。因安全密钥方面造成的损失年增长率在60%以上……”因此，我们迫切的需要一种在人与机器之间交互时能够智能快速、准确可靠地验证个人身份的身份识别技术。

　　生物识别技术以其不可匹敌的安全性、便利性、易操作性，必然会成为未来社会的主流身份认证技术。未来的安全控制、海关进出口检验、电子商务等多种领域的应用，也必然的会以生物识别技术为重点。这种趋势，现在已经在全球各地的各种应用中逐渐开始显现出来。
根据国际生物识别集团IBG（International Biometric Group）对2003年生物特征识别技术的市场份额预测，生物特征识别技术在全球的应用将达到十亿美金，而指纹识别技术占有超过50%的份额。预计到 2003年底，利润将增加到一亿七千万美元，平均年增长率为7.5%。而在中国，这个市场现在的潜力也不会小于几十亿人民币。
　　作为国内生物认证领域的最权威研究机构——中科院自动化研究所始终站在世界的前沿的，其fingerpass 指纹小组在2002年国际模式识别协会组织的国际指纹认证（Fingerprint Verification Competition）中，与来自全世界四十多家研究机构及公司同场竞技，取得了国际第七、国际科研单位排名第一，国内参赛单位排名第一的优异成绩，平均相等错误率低于1.1%，表明其识别准确率和识别速度已达到国际先进水平。
　　前途无限的生物识别技术
　　 网络信息化时代的一大特征就是身份的数字化和隐性化，如何准确鉴定一个人的身份，保护信息安全是当今信息化时代必须解决的一个关键社会问题。信用卡号、银行帐号、身份证号、网络登录号，我们可能被生活中越来越多的需要记忆的密码搅得心烦意乱。如何不用记忆这些密码而又不用担心自己身份无法认定呢？正在悄然兴起的生物特征识别技术正好可以解决上述问题。
　　 比尔·盖茨曾做过这样的断言：生物识别技术，即利用人的生理特征，例如指纹、虹膜等来识别个人的身份，将成为未来几年IT产业的重要革新。盖茨这段言论的背后支撑是，越来越多的个人、消费者、公司乃至政府机关都承认，现有的基于智能卡、身份号和密码的身份识别系统是远远不够的，生物特征识别技术将在未来提供解决方案方面占据重要的地位。据国际生物认证集团预测：美国生物认证市场到2005年将达到19亿美元，其中指纹识别占40％，虹膜识别占10％左右。
　　 与传统的身份鉴定手段相比，基于生物特征识别的身份鉴定技术具有以下优点：
　　 1） 不易遗忘或丢失；
　　 2） 防伪性能好，不易伪造或被盗；
　　 3）随身携带，随时随地可用。
　　随着我们逐渐迈入数字时代，生物特征的身份鉴定技术愈加显示出它的价值。以美国为例，基于这项技术的产业规模已经达到数十亿美元。在美国，每年约有上亿美元的福利款被人以假冒的身份领取；据MasterCard公司估计，每年约有价值四亿五千万美元的信用卡诈骗案发生，其中就包括利用丢失和被盗的信用卡的犯罪，如果销售场所可以准确地鉴别持卡人的身份就会大大减少这种诈骗案的发生；由于使用盗窃来的身份识别码(PIN)，造成移动电话通讯的损失高达十亿美元；据估计，利用可靠的方法鉴别ATM持卡人的身份可以使全美国每年ATM诈骗案造成的损失减少3亿美元；可靠地鉴别支票领款人可以减少上亿美元的冒领金额；随着网络的发展，非法登录计算机的案件呈上升趋势，有效的身份鉴定技术可以防止这类案件的发生；据美国移民局统计，如果在美国-墨西哥边境采用快速准确的身份鉴别系统，可以在不影响正常入境人员的情况下，每天查出3,000件非法入境案件。以上的这组数据表明，有效地鉴定个人的身份有着重大的社会和经济意义，它可以有效地防止犯罪和诈骗、提高办公效率、节约资源。
　　指纹识别----生物识别技术的宠儿

　　 在众多的生物识别技术中，指纹识别技术是目前最方便、可靠和价格便宜的解决方案。自动指纹识别指纹作为授权手段可以完美的符合安全授权手段的三大特性：安全性：每个人的指纹是独一无二的，即使孪生兄弟之间也不存在着相同的指纹，并且指纹纹路在人出生时即已定型，并终生不变。活体指纹采集技术保证了“随身携带”指纹的安全性；便捷性：无论是联机还是嵌入式的指纹处理系统，目前其处理速度均已达到理想水平；可靠性：指纹识别技术是典型的“认人不认物”的授权手段。在授权当时就可以确保使用者是“合法”授权者。相对于其它身份认证技术，自动指纹识别技术不仅具有许多独到的信息安全优点，更重要的是还具有很高的实用性、可行性，具体体现在以下几个方面：
　　 第一， 每个人的指纹是相当固定的，不会随着人的年龄的增长或身体健康程度的变化而变化，但是人的声音等却存在较大变化的可能。
　　 第二， 指纹样本便于获取，易于开发识别系统，实用性强。目前已有标准的指纹样本库，方便了识别系统的软件开发；另外，识别系统中完成指纹采样功能的硬件部分也较易实现。
　　 第三， 一个人的十指指纹皆不相同，这样可以方便地利用多个指纹构成多重口令，提高系统的安全性。
　　 第四，指纹识别中使用的模板并非最初的指纹图，而是由指纹图中提取的关键特征，这样使系统对模板库的存储量较小。另外，对输入的指纹图提取关键特征后，可以大大减少网络传输的负担，便于实现异地确认，支持计算机的网络功能。
　　 指纹识别技术的运用主要有两个方面：刑侦和民用。刑侦AFIS拾取十个手指的一组图像。这组图象能够为刑侦调查提供更多的数据。此系统是在一些罪犯尽量避免留下指纹的情况下用来获得罪犯指纹信息的专门设备。民用AFIS的应用是拾取一些手指的平面图像，AFIS能在几秒中之内完成一对多的检索。实际检索的时间因指纹数据库的大小而不同。民用AFIS在纽约、洛杉机和西班牙的福利发放以及在牙买加的选民注册登记中都得到了广泛应用。例如，在洛杉机，当地政府使用AFIS来确认享受福利人员的身份。每次在一个福利享受者申领抚恤金时，它的手指都要经过扫描并同数据库中上百万的指纹进行比对以确定申领抚恤金的人没有以别人的身份冒领抚恤金。
　　 蓬勃发展的指纹识别技术
　　 进入21世纪后，随着外围硬件技术的不断进步，指纹采集设备技术越来越成熟，指纹识别算法所要求的计算能力也越来越不是问题。同时，由于指纹识别技术关系到国家安全，国外政府都采取各种手段大力支持指纹识别技术的研发与应用。在这种情况下，指纹识别技术已经逐渐脱离了概念色彩，一步步的从科幻片里的虚拟镜头走进了我们的现实生活中。
　　 在宾西法尼亚州，立法委员会已经通过立法，要求全州使用结合指纹识别的智能卡驾照。当罪犯偷窃了驾照后而去消费、借款甚至以驾照上的人名犯罪时，这款驾照辨别出驾照的真正主人。它和一般信用卡一般大小，以生物识别技术加密存储数据。官方数据表明，每年有500，000至700，000美国人存在身份驾照被偷窃的可能。
　　 巴西的最高法庭选用Identix公司的生物识别产品，应用于网络安全解决方案，来加强网络登陆的安全性。
　　 美国司法部于今年5月2日拨款180万美元资助世界著名武器制造商斯密斯-威森，研制一种只有枪的主人才能使用的智能型手枪。 斯密斯-威森公司表示将用这笔钱进行指纹匹配技术和电子开枪系统的深入研究，以防止手枪主人以外的人使用手枪。
　　 目前VERISTAR公司正在密切关注安装在全美范围内5个大的零售连锁商内的指纹识别支付系统以测试该系统的性能。尽管Veristar没有透露参与试验的连锁商的名称，但其中包括一家在萨克拉曼多的快餐公司、一家在纽约和新泽西的连锁超市、一家在西雅图的女装超市、一家位于西南部的电子市场和一家在圣路易斯的地区性的数百万美元的大型超市。如果测试结果满意，指纹将替代信用卡和现金。
　　 同样，在我国随着生物识别技术越来越多的被人们认可，AFIS的应用也越来越广泛。与人们日常工作息息相关的指纹考勤机。它真正作到了认人不认物，改变了过去靠人情，弄虚作假的考勤制度，使员工在潜移默化中养成一种良好的工作作风，提高了工作效率。
　　 在教育领域，随着我国执业资格制度的不断完善，各种等级考试、资格考试发展迅猛，为各行各业择优录用人才、公平选拔人才提供了权威的参考依据。在现行的考试系统中，往往是采用防伪性能好的准考证，结合学生证或者身份证进行综合身份认证的办法。但是，证件可以流动，证件上的照片往往与实际的人员相貌有出入，因此，这种办法并不能彻底杜绝代考现象。基于AFIS的指纹准考证通过在系统中的预先建档，将个人指纹特征值存储在计算机和准考证中。当需要进行考生身份识别时，指纹验证终端采集考生的指纹，将提取到的特征与储存在准考证中的指纹信息进行分析比较，以便确认考生的真实身份。彻底杜绝代考舞弊现象，严肃考场纪律。目前电子指纹准考证已经在湖北、天津、山东等地的成人高考和艺术院校招生考试中试点使用。
　　 在社会保障平台中AFIS被广泛的应用到养老金的发放体系中。根据相关的统计调查目前我国养老金冒领率最低在0.3%-0.5%。依照一个相对低的冒领率0.3%，月平均工资以400元计，我国目前有3100万已离退人口，则每月我国因冒领流失的养老金0。4个亿！一年有近5个亿的养老金因冒领流失。社保指纹身份认证系统的应用，堵住了养老金流失的黑洞，维护了亿万人民群众的切身利益。深圳、上海、吉林等省市已经先后在社保、医保中采用指纹识别技术。
　　 今年年底深圳边检总站将在文锦渡、沙头角口岸实现“指纹”化查验，届时，深圳三个有车辆出入境的陆路口岸将同时提速联网。据边检人员介绍，“出入境车辆自动检查系统”重点针对图像及指纹识别、摄像、对讲、语言指示、道闸及红绿灯的自动控制、长距离电子扫描等六项系统进行统筹。运行过程中，系统只需“扫描”每一辆车的车头RIC卡，即可读取车型、车号、颜色、吨位、车头字、主副司机姓名等信息，当车辆停靠后，司机只需“举手之劳”在闸口的指纹采集器上按下指纹，边检人员即可瞬时查阅司机图像及车辆详细资料。整个过程不出十秒钟，快时七八秒钟即可完成。
　　尤其值得一提的是，现在国内外指纹识别的技术基本上都是采用基于细节点特征的指纹识别技术，从研究角度来说，国内外的差距并不明显。2002年国际上最具权威的——国际模式识别协会组织了国际指纹认证（Fingerprint Verification Competition，以下简称FVC2002）。在FVC2002上，共有全世界四十多家研究机构及公司参加了竞赛，其中中国科学院自动化研究所下属的数字指通的Fingerpass指纹识别算法取得了国际第七、国际科研单位排名第一，国内参赛单位排名第一的优异成绩，平均相等错误率低于1.1%，表明其识别准确率和识别速度已达到国际先进水平。
　　巨大的市场潜力
　　根据国际生物识别集团IBG（International Biometric Group）对2003年生物特征识别技术的市场份额预测，生物特征识别技术在全球的应用将达到十亿美金，而指纹识别技术占有超过50%的份额。预计到 2003年底，利润将增加到一亿七千万美元，平均年增长率为7.5%。而在中国，这个市场现在的潜力也不会小于几十亿人民币。
　　在中国，全国共有超过1万家支行级的银行分支机构，大约150家机场，仅这两个市场的应用潜力就达到了25亿人民币。其他如：军事基地、枪械库、核能设施、物料放置库房、电脑机房、政府办公室、保密资料室等重要区域的门禁管制；等有潜力应用指纹识别技术的市场超过30亿人民币。以上估计不包括相关的配套设备的市场。所以，在国内，指纹识别产业是一个尚未开发的，有着巨大潜力的处女地。
　　 总体上说来，指纹识别技术在国际上已经开始在各行各业以各种形式进行应用，同时，给他们的应用单位都带了看得见的与看不见的种种社会效益以及经济效益。这种应用趋势正在以较大加速度的增强。未来的10年内必然是指纹识别逐步在各个行业内取得全面应用的世纪。
　　 数字指通----站在世界的前沿
　　 海归推动中国指纹识别技术
　　 刚刚被评为“十大科技前沿领军人物”的田捷博士曾受美国的宾州大学（University of Pennsylvania）的邀请与资助在该校从事博士后研究工作，在此期间所做出的技术突破被用作该校的技术转让成果。归国后受聘为中国科学院自动化研究所研究员, 博士生导师。
中国科学院自动化研究所于1996年成立了fingerpass指纹识别试验室，在田捷博士的带领下，对指纹识别技术及其应用领域的一些关键问题进行广泛的理论研究和应用开发。并先后承担了国家自然科学基金项目、国家863基金项目、中国科学院留学基金等多项项目，先后在国内外重要学术期刊和会议上发表学术论文30余篇，出版专著5部，申请专利8项，注册软件4项。
　　 “我们的工作主要在理论研究成果、开放式指纹识别系统平台和成果推广应用三个方面，这三个方面形成的三位一体关系。算法研究包括指纹分类、指纹图像的压缩、指纹图像的增强、指纹细节匹配算法四个方面。这些算法都是在具体的应用背景下提出来的，所完成的工作都在具有自主版权的Fingerpass平台上进行了测试与改进，并且各个方面的研究成果都在学术期刊或学术会议上发表了学术论文。”田博士介绍说。系统平台是田捷博士领导的研究小组多年研究开发的成果积累而成的一个计算机软件平台，该平台在三位一体中起着承上启下的作用，对算法研究不断提供测试环境支持，同时也通过测试将好的算法集成在系统之中，从而不断推进系统功能的扩展。由于平台是建立在国家标准的生物特征接口标准BioAPI1.0上的，从而更易于转化为实际应用的自主版权软件产品。
　　 田捷博士坚持认为实验室技术必须走产业化道路，才能产生最大的经济效益。于是，他开始筹划搭建产业化架构。于是2001年，北京数字指通软件技术有限公司在这种背景下成立起来。
　　 在这种科研与产业化最好的结合背景下，以田捷博士为核心的北京数字指通软件技术有限公司挑起了中国生物认证、特别是指纹识别产业的推进重任，中国的生物认证产业发展在中科院自动化所以及数字指通的推动下，从此进入了一个新纪元。
核心算法在中国取得重大突破
　　 2002年国际上最具权威的——国际模式识别协会组织了国际指纹认证（Fingerprint Verification Competition，以下简称FVC2002）。在FVC2002上，共有全世界四十多家研究机构及公司参加了竞赛，其中中国科学院自动化研究所下属的北京数字指通公司的Fingerpass指纹识别算法取得了国际第七、国际科研单位排名第一，国内参赛单位排名第一的优异成绩，平均相等错误率低于1.1%，表明其识别准确率和识别速度已达到国际先进水平。这可以说是我国科学家在全球各个高技术领域不断取得突破赶超世界先进水平的缩影。