人工智能技术在生物（wù）识别（bié）中的应用

“你是谁？”在当今社会，无处不在的身份（fèn）识（shí）别场景（jǐng）在无声发问。进小区门，要（yào）问（wèn）你是（shì）业主本人吗（ma）？进家门，要扭动（dòng）匹配的钥（yào）匙或按下指纹；开电（diàn）脑（nǎo）工作，弹出（chū）密（mì）码输入（rù）弹窗。每个人（rén）都是独立的个体，我们（men）能否使（shǐ）用唯一特性与外界建立联系（xì）？唯一意味着安全（quán），也意味（wèi）着（zhe）核实更方便准确，就像我们（men）的（de）身份证，上面有（yǒu）唯（wéi）一的数字（zì）编码（mǎ）。

与此（cǐ）同时（shí），数字化时代，我们与机器的互（hù）动，从（cóng）敲键盘一步跨向手指点（diǎn）击滑动、开口对话、抬起（qǐ）头、眨眨眼，远（yuǎn）隔（gé）千里的（de）人们能便（biàn）捷地沟通交流、能跨省跨国（guó）网上办事（shì），但客观上无法实现“亲眼所见”，也（yě）给建立“信任”关（guān）系带来新的挑战。

人工智（zhì）能技术的发展，针对数字社会人（rén）与人（rén）之间、人与机（jī）器（qì）之间如何建立（lì）“信（xìn）任”关系，提供（gòng）了一个很好的技术解决（jué）手段，即生物识别技术。你用什（shí）么方式证明自（zì）己？怎样才能定（dìng）义这世界独一无（wú）二的你？设备（bèi）的进化中，谁在保（bǎo）证个人使用的安（ān）全（quán）性？无接触生活的（de）背后都是（shì）技术在（zài）化解复杂，生物识别技术的研究，正是希（xī）望解决（jué）这些问题。

1.生物识别是数字社会的重要基础

无论处（chù）于哪个社会经济（jì）发展阶段，“人”始终是最重要（yào）的核心要素。人类（lèi）作为群居动物，在（zài）地（dì）球上有人（rén）类（lèi）的时（shí）刻，“信任”的需（xū）求（qiú）就（jiù）应运而生，通过视觉“亲眼（yǎn）所见（jiàn）”、听觉“亲耳所（suǒ）闻”等（děng）辨别（bié）同伴建立信（xìn）任关系，这种最原始的通过“亲眼（yǎn）所见”等（děng）手段建立“信任”的方式也将伴（bàn）随人类（lèi）一直延续下去（qù）。

数字化世界（jiè），需（xū）要迭代新（xīn）的信任交互，生物识别（bié）技术是（shì）技术发（fā）展演进到一定阶段（duàn）的必然产物，也是（shì）一种新型（xíng）数字身（shēn）份的基础设施。它基于个体生物特征进（jìn）行自动识别（bié）的一种技术（shù），结合计算机与光学、声（shēng）学、生（shēng）物传感器和生物统计学（xué）原理等（děng），依（yī）靠人体的（de）生理特征或者行为特征来进行身份（fèn）验证的（de）识别，是当前人工智能技术和（hé）信息安全（quán）技术在（zài）工业（yè）界落地（dì）应用最（zuì）显著（zhe）的（de）代表性成果（guǒ）之一。

所谓生物特征包括人（rén）脸、指纹、声纹、虹膜（mó）、指静脉（mò）、体温等，行为特征则记录签名笔迹（jì）、行走（zǒu）步态、坐姿等。这些生物特征各有（yǒu）特（tè）点，比如（rú）每个人的（de）静脉血管都（dōu）不是一（yī）样的，血管（guǎn）也足（zú）够（gòu）多（duō），因此它的（de）信息唯一、丰富，几乎不能被复制（zhì）；而一个（gè）人随着年龄（líng）增长（zhǎng）和一些突（tū）发情况，行为特征比如走（zǒu）路姿态可能会（huì）发（fā）生（shēng）变（biàn）化，可以理解（jiě）为特征信息稳定性不那么强。

唯（wéi）一的、稳定的生（shēng）物特（tè）征就具备理论上的安全基础，我们将它们（men）进一步结合形成有效技术手段，同时（shí）采用多种方式来确保它准确、高效就像使用身份证确认“你就是（shì）你（nǐ）”。

作（zuò）为一种身份（fèn）认证方式（shì），目前生物识别技术已经（jīng）在金（jīn）融、教育、司法、医疗、社会治理等（děng）行业都有（yǒu）了（le）广泛（fàn）应用（yòng），它需要满足不同场景、行业要（yào）求和不断变化演进的（de）业务需求。它将迅（xùn）速成为数字经济社会的重要信息基础设施之（zhī）一。

2.生物识（shí）别开始出现（xiàn）大规模技术创新

从（cóng）技（jì）术上来说，传统生物识别（bié）技术在鲁棒性、准确性以及（jí）抗攻击（jī）能力等方面，近年来（lái）都（dōu）有大幅提升。比如突破2D人脸存在景深数据丢失的局（jú）限性，3D人脸识别（bié）技（jì）术因其具有（yǒu）更强的描述能力开始在（zài）高准确（què）性应用中逐（zhú）渐（jiàn）增多；在3D识（shí）别（bié）的基础上（shàng）人脸（liǎn）活体检测（cè）的新技术也（yě）进一步（bù）被（bèi）采用；防止人脸数据库被盗库（kù）的识别技术也已被提出（chū）；指纹识别（bié）则开始引入基于（yú）手指皮（pí）肤颜色和的脉搏心率信号的活体检（jiǎn）验，用于防（fáng）止被仿（fǎng）生导（dǎo）电材料做成（chéng）的假手指（zhǐ）攻击（jī）；声（shēng）纹识（shí）别可结合（hé）使（shǐ）用电磁场检测（cè），来判（pàn）断声源（yuán）为真（zhēn）人还是扬声器等。

另一方面，考虑到应用场景的不同需（xū）求：持续认证、移动设备上识别、个人隐私保护（hù）等，新（xīn）型生物（wù）识别技术（shù）也（yě）是应需（xū）而（ér）生。比如，浙江大学网络空间安（ān）全团队针对持（chí）续认（rèn）证，开发了“心脏密码”系统通（tōng）过不间断用生（shēng）物雷达的无线信号来（lái）感知（zhī）心脏运动，实现了易用性高的非接（jiē）触式（shì）可持续认证（zhèng）；针对移动设备上的生物识别，利用设备内置（zhì）摄像（xiàng）头捕捉到的（de）眼（yǎn）球运动，智能手环上测量到的心电图，以及虚拟现（xiàn）实头罩测量到的眼（yǎn）电图和脑电波都相应（yīng）的实现了可靠的（de）生物识别；针对生物（wù）识别（bié）中的个人隐私保护，采用无线信号成像来代（dài）替摄像头，既避免了摄像（xiàng）头受视角和阻（zǔ）挡等条（tiáo）件的限制，更消除（chú）了直（zhí）接获取图（tú）像的隐（yǐn）私泄露风险。

另外，正如每种（zhǒng）生物特征各有特点，在充分（fèn）考（kǎo）虑（lǜ）各（gè）种攻击场景下，任何单（dān）一生物识别技术（shù）往往（wǎng）都呈现出特定的优（yōu）势（shì）和局限（xiàn）。每个模态都具有不（bú）同的数据安全程度、采集（jí）适（shì）应场景、隐私（sī）敏感度等，因此解决方案并（bìng）不能通过单（dān）一技（jì）术完（wán）全（quán）达成。

多模态多因子生物（wù）识别技术融合因（yīn）此非常（cháng）重要。比如夜晚光照不理想，人（rén）像（xiàng）识（shí）别率（lǜ）低，结合红（hóng）外成像和热（rè）成像的跨（kuà）模态互补就能增强人像识别的（de）准确（què）度（dù）。像是蚂蚁金服多模（mó）态融合（hé）人脸识别技术实现用户的精准识别，满足金融级误识率（低至千万（wàn）分之（zhī）一（yī）误（wù）识率）下，大大超出了单（dān）模态人脸识别技（jì）术能达到的性能瓶颈（jǐng），并（bìng）提升了人脸识别的（de）安全性。同（tóng）时，还（hái）充分（fèn）利用（yòng）移（yí）动设备的（de）芯（xīn）片级安全（quán）能（néng）力，经过与（yǔ）产业（yè）链多方的合作，构造了基（jī）于TEE（可信执行环境）的全链（liàn）路安全协（xié）议，为生（shēng）物（wù）支付提供了强（qiáng）有力的安全保障。此外，通过风险感知模块检测黑产攻击，风控引（yǐn）擎自动更新风险模型，风险（xiǎn）拦截效（xiào）率大幅提升（shēng），充分（fèn）保（bǎo）证了交易安全。

未来（lái）生物识别（bié）技术（shù）的趋（qū）势（shì）便是如此，将会从传统的只提取人体生理特征，向（xiàng）人（rén）、物理世（shì）界、数字世界融合（hé）的（de）认（rèn）证方向发展（zhǎn）。生物识（shí）别技术将在和环境特征（zhēng）、数字凭证相结合，满足时空（kōng）关联、多模态多因子融合（hé）的（de）基础上完（wán）全实现可信认证。

3.“生物识别”“多模态融合”作为主流（liú）研究方向形成（chéng）标准（zhǔn）化的应用共识

从实验（yàn）室（shì）走向产（chǎn）业商用，从模型（xíng）走向（xiàng）安全产（chǎn）品，靠（kào）的是持续（xù）生物识别（bié）技（jì）术迭代（dài）和多重技术算法（fǎ）的保障，尤其（qí）引起我们（men）关注的是“安全和隐私保护（hù）”。

基于这一（yī）点，去年，浙江大学和（hé）蚂（mǎ）蚁金服（fú）联合成立（lì）了数（shù）据安全与隐（yǐn）私保护实（shí）验室，汇集了双（shuāng）方（fāng）创新力量和优势资（zī）源，产学研联（lián）合推进前沿科技（jì）研究，提升（shēng）国内（nèi）生物识别行业（yè）安全技术水（shuǐ）平。

目（mù）前（qián）针（zhēn）对人脸数据脱敏、不可逆、可更（gèng）新、加（jiā）密等做了大量（liàng）研究，给生物识别（bié）信息保护（hù）提供可行的安全技术解（jiě）决方（fāng）案（àn）。部（bù）分安全技术已（yǐ）经转化应（yīng）用到蚂蚁金服人脸识别（bié）技术上（shàng），支撑（chēng）大（dà）量（liàng）金融级安全（quán）应用。

在生物识（shí）别技术突破最多的是人脸识别，即（jí）在图像特征（zhēng）抽（chōu）取（qǔ）和人脸比对环节中（zhōng）取（qǔ）得了很大进（jìn）展。但从实验室之（zhī）外的实际场景应用模拟发（fā）现，其影响（xiǎng）因素很（hěn）多（duō）。从全链路的（de）角度（dù）来看，活体检测、人脸交互、关键点定位、人脸（liǎn）跟踪等在（zài）真实的（de）场景下，特别是（shì）不同的手（shǒu）机、环境、用户背（bèi）景等条件下，想做（zuò）到（dào）非常好并且（qiě）稳定（dìng）的用户体验是（shì）很难的。我们对此进行（háng）了很多特殊的优化，如使（shǐ）算法在不同的手机上（shàng）达（dá）到比较一致的运（yùn）算（suàn）速度、响应时间，通过文（wén）案设计提高用（yòng）户（hù）对刷（shuā）脸的感知和理解，适（shì）应用（yòng）户背景（如光线、角度等），分析基于其（qí）他传感器数据的反馈等。同时企业根据自身业务的（de）不断发展，向学术界持（chí）续（xù）反馈新的（de）需求，也（yě）反过来促进了（le）联合实（shí）验室在新技术前沿开拓的方向感和紧迫感，产学（xué）研联（lián）动形成良（liáng）性闭（bì）环发展。

基于我们共同进行的大量研究、实践（jiàn）积累（lèi），近期（qī）企业已在IEEE成立“移动设备生物特征识别”标准工（gōng）作组（zǔ），并立（lì）项“生物特征（zhēng）识别多（duō）模态融（róng）合”IEEE国际标准（zhǔn）。这也是中国企业首次在国（guó）际（jì）标准中，提出移（yí）动设（shè）备多模态融合技术（shù）的实现框架（jià）、功能要求、性能要求（qiú）、安全（quán）要求等（děng）。这意味着，“生物（wù）识别”、“多模态融合”作为（wéi）主流研究方向（xiàng）将形成标（biāo）准化的应用（yòng）共识。这也（yě）是（shì）一项技术脱离实验室（shì）踏上（shàng）商（shāng）用之路（lù）的重要一步，有利于（yú）推动行业平均技术发展水平。而国际标准是国际规则和共（gòng）识重要通用载体，对整个行业良性发展（zhǎn）至关重（chóng）要，也是（shì）具备技术实力的中国企业必须具备发言权之处。毫无疑问，高校和企业（yè）在生（shēng）物（wù）识别这类国际前（qián）沿技术及标准上的（de）探索，是中国科技布局眼光、研究能（néng）力、科（kē）学（xué）严谨性的综合体（tǐ）现（xiàn）。它同样预示着，中国（guó）企业（yè）在人工智能技术领域的国际竞争进入新阶段——从产品出海到技术走出去，如今又向输出全（quán）球标准迈（mài）进。