期待起飛的生物特征識別

      田捷博士主要從事醫(yī)學(xué)影像分析與生物特征識別方向的研究與應(yīng)用工作。發(fā)表的論文被國外的SCI和EI等多次收錄與索引。田捷博士的醫(yī)學(xué)影像研究工作獲得了國家自然科學(xué)基金委杰出青年基金資助和科技部973項目(首席科學(xué)家)資助，并因此研究工作獲得“2002年度中國十大科技前沿領(lǐng)軍人物”。田捷博士在指紋識別方面的工作取得了國內(nèi)目前在國際指紋競賽(FVC2004)Open項目中的最好名次，并獲得2004年度國家科技進(jìn)步二等獎、2005年度信息產(chǎn)業(yè)部重大技術(shù)發(fā)明獎以及第十屆（2008年度）中國專利優(yōu)秀獎。

      田捷博士還是教育部長江學(xué)者特聘教授、中科院百人計劃入選者、國家杰出青年科學(xué)基金獲得者及新世紀(jì)百千萬人才工程國家級人選。

      近日，“十二五”、“國務(wù)院關(guān)于加快培育和發(fā)展戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)的決定”中對“新一代信息技術(shù)產(chǎn)業(yè)”、“物聯(lián)網(wǎng)”等新興技術(shù)領(lǐng)域給予了極大關(guān)注。在信息技術(shù)發(fā)展的過程中，信息安全的問題變得更加重要和復(fù)雜，現(xiàn)有的基于智能卡、ID+密碼的身份識別系統(tǒng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠，生物特征識別技術(shù)以其獨特性和唯一性將在未來信息生活中占據(jù)重要的地位。
 
      作為身份識別技術(shù)領(lǐng)域的重要技術(shù)手段，生物特征識別技術(shù)涉及的內(nèi)容很廣，包括指紋、人臉、虹膜、語音識別、靜脈、掌形、DNA、書寫、步態(tài)等多種識別方式，涉及到數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)處理、圖形圖像識別、比例算法、軟件設(shè)計等多項技術(shù)。在金融、電信信息安全、電子商務(wù)、電子政務(wù)、軍事等領(lǐng)域得到廣泛的應(yīng)用。

      進(jìn)入21世紀(jì)后，由于國際反恐、互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用等因素的推動，在全球范圍內(nèi)，生物特征識別技術(shù)得到了更加廣泛的應(yīng)用。IBG（國際生物識別集團(tuán)）發(fā)布的2009-2014年度全球生物識別市場報告中預(yù)測了未來5年全球生物特征識別市場的規(guī)模：到2014年將超過93億美元。由此可見生物特征識別產(chǎn)業(yè)具有非常大的潛力。比爾·蓋茨也曾斷言，生物識別技術(shù)是21世紀(jì)最有前景的產(chǎn)業(yè)之一。

      在這個新興產(chǎn)業(yè)的浪潮中，中國生物特征識別行業(yè)的技術(shù)發(fā)展?fàn)顩r如何？在新形勢下將獲得哪些發(fā)展機(jī)會？需要面對何種挑戰(zhàn)？帶著這些問題，記者走訪了指紋識別專家中國科學(xué)院自動化研究所田捷研究員。

中國科學(xué)院自動化研究所研究員田捷 

      《中國自動識別技術(shù)》記者（以下簡稱“記者”）：請您介紹一下國內(nèi)外生物特征識別技術(shù)現(xiàn)狀與發(fā)展。

      中國科學(xué)院自動化研究所研究員田捷：從總體來看，我國生物特征識別的發(fā)展，目前還落后于國外，這種落后不是指理論研究，而是指應(yīng)用推進(jìn)。最近的兩會上，統(tǒng)計局發(fā)布的數(shù)據(jù)表明，我國論文數(shù)量世界第一、我國的專利數(shù)量世界第一，但應(yīng)用卻落后于發(fā)達(dá)國家甚至發(fā)展中國家。我國是人口大國，擁有全球最大的市場，但目前使用的生物特征識別產(chǎn)品都是國外的知識產(chǎn)權(quán)。

      我個人預(yù)測，未來生物特征識別技術(shù)的應(yīng)用將會獲得快速發(fā)展，這是因為：首先國內(nèi)的技術(shù)已經(jīng)成熟，各個層面的應(yīng)用越來越深入；其次國際一些領(lǐng)域的應(yīng)用先例起到示范作用，如印度已經(jīng)建立全民指紋數(shù)據(jù)庫，用于身份證系統(tǒng)中。此外在發(fā)達(dá)國家的服務(wù)業(yè)中，生物特征識別應(yīng)用的需求也十分旺盛。

      記者：指紋識別、面相識別、虹膜識別等各個分支技術(shù)的應(yīng)用情況如何？

      田捷：全球范圍內(nèi)來看，生物特征識別技術(shù)逐漸被接受，看IBG給出的數(shù)據(jù)，目前應(yīng)用最多的還是指紋、人臉、虹膜等應(yīng)用。掌紋、靜脈等新的技術(shù)還不是十分廣泛。

      指紋識別技術(shù)最早的應(yīng)用領(lǐng)域是警用刑偵領(lǐng)域，這個領(lǐng)域?qū)χ讣y技術(shù)的要求較高，因為很多現(xiàn)場指紋質(zhì)量都比較差，而且也只有指紋比較適于應(yīng)用在刑偵領(lǐng)域。另外在門禁、考勤等民用身份認(rèn)證方面也有了廣泛的應(yīng)用。近年來，隨著技術(shù)的進(jìn)步，在銀行等金融領(lǐng)域的內(nèi)控管理和客戶身份認(rèn)證方面的應(yīng)用需求更加迫切，呈逐年上升的趨勢。人臉識別的主要應(yīng)用領(lǐng)域在監(jiān)控方面，例如奧運(yùn)會的安保系統(tǒng)。虹膜識別在各個領(lǐng)域也都有應(yīng)用，但是主要受限于設(shè)備的成本，導(dǎo)致公眾接受程度沒有前兩者高，希望在未來會有所突破。

      總之，各種分支技術(shù)都各有利弊，主要依據(jù)市場中客戶的需求決定采用，一般是越簡單、方便、廉價越易于被接受。

      記者：請您展望一下，生物特征識別技術(shù)在“十二五”期間的應(yīng)用前景，將在哪些行業(yè)或領(lǐng)域獲得發(fā)展？

      田捷：“十二五”期間，國內(nèi)金融領(lǐng)域?qū)⒊蔀樯锾卣髯R別應(yīng)用的重要領(lǐng)域。因為金融行業(yè)對身份認(rèn)證的需求更加迫切，以往用U盤認(rèn)證的方式將被生物特征識別技術(shù)代替，因為生物特征具有不可抵賴性。中國自動識別技術(shù)協(xié)會也聯(lián)合銀行業(yè)做了指紋在金融領(lǐng)域應(yīng)用的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)。

      記者：您怎樣看待生物特征識別技術(shù)的標(biāo)準(zhǔn)問題？

      田捷：去年在金融領(lǐng)域，指紋方面的標(biāo)準(zhǔn)受到了足夠的重視，得到一定的發(fā)展。但同時存在著標(biāo)準(zhǔn)分工不明確，多部門齊頭并進(jìn)，標(biāo)準(zhǔn)制定重疊的現(xiàn)象。因而，生物特征識別技術(shù)的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的制定，應(yīng)該由國家相關(guān)政府部門統(tǒng)籌安排，構(gòu)建合理的標(biāo)準(zhǔn)體系。

      記者：作為指紋識別專家，您近期關(guān)注的研究方向是什么？有哪些成果？

      田捷：根據(jù)IBG統(tǒng)計，指紋識別應(yīng)用最為廣泛，我目前更多關(guān)注應(yīng)用層面的問題，如低質(zhì)量指紋的識別和形變指紋的識別，這是解決指紋應(yīng)用的兩個挑戰(zhàn)性問題，是一個需要持續(xù)性完善的過程。

      我一直關(guān)注指紋識別研究的上述幾個挑戰(zhàn)性問題，2010年生物特征研究領(lǐng)域內(nèi)的權(quán)威學(xué)者A.K.Jain教授在其出版的書稿前言中也指出了同樣的問題。經(jīng)過長期的積累，我們團(tuán)隊在這方面取得了一定的成果，既有大量的論文發(fā)表在領(lǐng)域內(nèi)權(quán)威期刊IEEE Trans.系列上，得到學(xué)術(shù)界積極的評價和認(rèn)可，研究的核心算法獲得2004年國家科技進(jìn)步二等獎和信息產(chǎn)業(yè)部重大技術(shù)發(fā)明獎。同時我們關(guān)注國際指紋識別競賽，這是由國際第三方組織的競賽，參加者包括從事指紋研究和產(chǎn)品開發(fā)的知名科研院所和大公司，我們的算法在FVC2004取得國際第三、國內(nèi)第一的成績，在FVC2009 Ongoing測評中也排名第一。另外我們也非常注重成果的應(yīng)用，將我們的核心技術(shù)應(yīng)用于農(nóng)村商業(yè)銀行的指紋支付系統(tǒng)中，以及國家某安全部門的網(wǎng)絡(luò)授權(quán)管理系統(tǒng)中。

      另一方面，要想實現(xiàn)生物特征識別的規(guī)?；瘧?yīng)用，還需要和成熟的技術(shù)結(jié)合在一起，比如PKI、密碼技術(shù)等。指紋技術(shù)能夠使這些應(yīng)用變得簡單、安全、高效，很好地解決了應(yīng)用的安全問題。

      傳統(tǒng)的生物特征識別系統(tǒng)在識別的精度和速度上已經(jīng)完全可以達(dá)到實用的要求，由于傳統(tǒng)的系統(tǒng)不采用任何加密措施，由此也帶來了生物特征識別系統(tǒng)本身的安全性以及用戶身份的隱私性保護(hù)問題。同時，傳統(tǒng)的密鑰體制也存在使用不方便和記憶困難等問題。如果我們使用生物特征來代替密鑰，或者將生物特征和密鑰以某種方式結(jié)合起來，就會免去存儲和管理密鑰的很多麻煩，而且密鑰本身又可以對生物特征進(jìn)行加密保護(hù)，使得攻擊者既獲取不到密鑰本身也不容易獲得加密后的生物特征模板。這就是目前研究的一個熱點問題：生物特征加密，同時也是生物特征技術(shù)推廣應(yīng)用的更高安全級別的一種有效手段。

      記者：您認(rèn)為要想推進(jìn)我國生物特征識別技術(shù)的快速發(fā)展，應(yīng)該依照怎樣的模式？

      田捷：應(yīng)用是拉動技術(shù)進(jìn)一步成熟的動力，因為技術(shù)是為應(yīng)用服務(wù)的。對生物特征識別技術(shù)來說，民用級別的局部應(yīng)用遠(yuǎn)遠(yuǎn)不如政府層面推動的作用大。比如美國“911事件”之后，在美國政府推動下，海關(guān)、出入境的應(yīng)用一下把規(guī)模拉動起來。從國際慣例來說，目前多個國家已經(jīng)開始大規(guī)模應(yīng)用生物特征識別技術(shù)，必將推動生物特征識別技術(shù)在我國的應(yīng)用。

      從長遠(yuǎn)來看，民用級應(yīng)用將持續(xù)增長。比爾蓋茨也說過，21世紀(jì)是生物特征應(yīng)用的時代，但民間的自發(fā)應(yīng)用發(fā)展的周期會長一點，因為生物特征識別技術(shù)不是一種時尚技術(shù)，不能像蘋果公司的“ipad”一樣短時間在用戶中掀起應(yīng)用的風(fēng)潮。所以從政府層面自上而下的拉動將使規(guī)?；瘧?yīng)用時間更短、規(guī)模更大。

      如今，我國的生物特征識別的發(fā)展到了一個重要關(guān)口：我們的理論研究并不比別人差，但我們的應(yīng)用規(guī)模、發(fā)展速度、推動力度比發(fā)達(dá)國家甚至發(fā)展中國家都落后，如果不推動應(yīng)用，必將落后于人。

      生物特征識別技術(shù)與國家信息安全、金融安全、身份認(rèn)證都息息相關(guān)。其技術(shù)的完善、應(yīng)用的推廣都需要國家級的項目推動。據(jù)我所知的國家自然科學(xué)基金委、“863”的一些項目都對生物特征識別技術(shù)有所關(guān)注，我十分希望看到能像印度全民身份證計劃那樣的項目，規(guī)?；七M(jìn)中國生物特征識別技術(shù)的應(yīng)用。

       也希望通過中國自動識別技術(shù)協(xié)會、通過《中國自動識別技術(shù)》作為媒介，把研究和應(yīng)用結(jié)合在一起，實現(xiàn)我國現(xiàn)在提倡的“產(chǎn)學(xué)研一條龍”，抓住機(jī)遇，更好地推動生物特征識別技術(shù)的健康有序發(fā)展。

       記者：您怎樣看待物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用的推進(jìn)？生物特征識別技術(shù)在物聯(lián)網(wǎng)時代會獲得哪些發(fā)展機(jī)會？

       田捷：物聯(lián)網(wǎng)已經(jīng)有一些典型應(yīng)用，現(xiàn)在面臨的挑戰(zhàn)是如何深入化。生物特征識別如何與物聯(lián)網(wǎng)融合，是我們關(guān)心的話題。因為在物聯(lián)網(wǎng)時代，解決人的認(rèn)證問題，將變得十分重要。

       生物特征識別技術(shù)的應(yīng)用，將會推動物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展進(jìn)程。在物聯(lián)網(wǎng)中，物需要認(rèn)證，人也需要認(rèn)證，因為物聯(lián)網(wǎng)最終是為人服務(wù)的。這就涉及到物聯(lián)網(wǎng)與人的接口問題，而生物特征識別可以作為物聯(lián)網(wǎng)的標(biāo)識、認(rèn)證技術(shù)，是十分好的物聯(lián)網(wǎng)接口技術(shù)，指紋、人臉、虹膜都可以實現(xiàn)。物聯(lián)網(wǎng)將會借助生物特征識別技術(shù)的應(yīng)用向規(guī)?；瘧?yīng)用推進(jìn)，變得更加實用化、人性化。

       物聯(lián)網(wǎng)與生物特征識別二者相輔相成，物聯(lián)網(wǎng)更需要和生物特征識別技術(shù)結(jié)合，因為生物特征識別技術(shù)的應(yīng)用能夠加大物聯(lián)網(wǎng)的深入和推廣。