<mark id="oztn4"></mark>
0
今年8月，雷鋒網(搜索“雷鋒網(搜索“雷鋒網”公眾號關注)”公眾號關注)將在深圳舉辦一場盛況空前，且有全球影響力的人工智能與機器人創新大會。屆時雷鋒網將發布“人工智能&機器人Top25創新企業榜”榜單。目前，我們正在拜訪人工智能、機器人領域的相關公司，從中篩選最終入選榜單的公司名單。如果你也想加入我們的榜單之中，請聯系：2020@leiphone.com。
雷鋒網按：本文整理自上海聚虹光電科技CEO宮雅卓在雷鋒網硬創公開課上的演講。宮雅卓是上海交通大學工學博士，專業從事虹膜識別的研究15年，是國內最早、實力最強的虹膜識別研發團隊的核心骨干成員。宮雅卓也是雷鋒網特邀專欄作者，對虹膜識別技術感興趣的童鞋可以移步宮雅卓的專欄（點擊查看）
虹膜識別目前是一門新興的技術，在生物特征識別領域實際上是被認為可以在某種程度上取代今天的指紋和人臉識別，也是精度最高的生物特征識別技術。所以我們今天所做的分享，某種程度上是著眼于未來的分享。
所有對這一主題感興趣的人，可能都會在很多好萊塢大片中看到有關于虹膜識別的場景展現，比如說湯姆克魯斯的《少數派報告》，比如說施瓦辛格的《真實的謊言》以及《查理的天使》等等。
這些好萊塢大片其實展示了很多關于虹膜識別的場景，這些場景非常的酷炫，看起來非常具有未來感。特別是在《少數派報告》當中，這部十年前拍就的電影，請到了今天炙手可熱的未來學家凱文·凱利作為他的科學顧問。
凱文·凱利在他對于未來的設想當中認為，人能夠被識別的最重要的一種特征就是虹膜。所以，在《少數派報告》當中我們可以看到主演湯姆克魯斯在各個場景之下，無論是地鐵還是賓館還是酒店還是商場被虹膜識別系統追蹤。
最后主人公不得不以替換眼球的方式來逃避虹膜識別自動系統的追蹤，最后終于洗刷了自己的冤屈。當然這個場景本身是非常具有科幻感的，其實今天我們所研究的某些產品和技術展示已經能夠達到好萊塢大片當中所呈現出來的效果。
我們所做的很多虹膜識別技術的研究，其實都是起源于人對于未來及其對人類身份的想象。
在圖中我們可以看到很多好萊塢場景當中的虹膜識別的介紹，其中有《查理的天使》《偷天陷阱》、《少數派的報告》和《真實的謊言》。
所有的這些看起來在未來當中才使用的虹膜的場景，今天我們其實都可以用已經獲得的虹膜別技術來為大家呈現。
這幅圖是虹膜的基本的構成，可以看到，虹膜實際上是在瞳孔周圍的一圈。灰色的結構中間的黑顏色的那個圓孔，我們稱之為瞳孔。虹膜在瞳孔周圍形成一個環形紅魔的外部有白色的區組成，這個區域一般稱為鞏膜。
在虹膜的上方是上眼瞼，下方是下眼瞼，中間的環形呈現放射狀紋理的就是虹膜紋理。西方人呈現的是藍色和綠色，還有一些淺黃色和淺綠色的部分，西方的虹膜紋理非常清晰，而東方人的紋理是成黑色或者黑棕色,在可見光下，東方人的虹膜是黑色的。
虹膜實際上上有若干種特性，我們可以看到在下面我們分成了五類，我們概括地稱之為五項全能。
第一是準確性最高
虹膜是目前準確性最高的生物特征識別技術，他遠遠超過今天廣泛使用的指紋和目前方興未艾的人臉。
1993年劍橋大學的Daugman博士首先在理論上證明了虹膜識別技術的可行性。他認為虹膜識別能夠提供2 263這樣高的多樣性。這是一個什么概念？如果全世界有七十億人，每個人都采用虹膜來識別自己的身份，依然是可以支撐下去的。
DNA的精度受到條件限制
有的朋友可能會提出這樣的問題，我認為虹膜可能是不是最高的精度的，DNA才是最高的，因為醫學研究的結果表明DNA似乎可以標識每一個人特征，它是遺傳的。從各種犯罪影片中我們可以得出這樣的結論，但是這其實是有一定的條件限制。比如說同卵雙胞胎，無論男性還是女性，他們兩個的DNA的重合度非常高，可以達到99.999%以上。
德國就曾經有過這樣的案例，一對雙胞胎兄弟的某一個人參與了一次搶劫，在現場他遺落了自己的頭發和皮屑，德國的檢察機關采集到了這些特征并且進行了檢驗，但驗證的結果是無法判斷留下的現場痕跡來自于誰，為了保證法律審判的公正，最后這兩兄弟都被判無罪。這就是DNA在日常生活當中使用的一個有問題的地方。對同卵雙胞胎而言，是沒有辦法精確地判斷兩者，因為來自于遺傳的生物特征信息幾乎是一模一樣的。
其次DNA也會有其它問題，比如很容易受到污染。一般我們在采集DNA的時候無創采集都是采用口腔上腭細胞，也就是在我們的上牙膛兒用一根棉簽取輕輕地刮你的上顎，采集下來的上皮細胞就可以用來檢驗DNA。在這種過程當中不會流血，所以是無創檢查的最好結果。但口腔其實是很容易被外物所污染的，比如中午你吃的豬肉、烤雞諸如這樣的食品，那么可能在口腔上個細胞當中啊會有大量的其他生物體的DNA樣本的殘留，這可能就會干擾檢測。
其次DNA檢測的問題在于它不具有實時性。日常生活當中最常見的是DNA親子鑒定，需要兩三天的時間才能拿到結果。我們很難很難想象，當我要通過DNA檢測識別身份進入一扇門的時候，要在門外等三天。
第二個特性：隨身攜帶最便捷
每一個人都有自己的眼睛，所以只要有眼睛的人就可以通過虹膜識別的方式來鑒別自己的身份。你不用擔心你是否沒帶鑰匙、忘記密碼，或者是否帶了ID卡。
第三點特征是終生不變
虹膜實際上是被眼瞼所保護的組織，這個組織始終被眼瞼所遮擋，所以在一般的生命過程當中是不太容易受到外傷的。
其次虹膜本身也不容易被疾病所侵擾，我們日常生活當中常見的紅眼病、沙眼結膜炎、近視眼手術都不會影響虹膜紋理。唯一可能影響虹膜紋理的疾病我們稱之為虹膜色素瘤，紅色素瘤的發病率非常低。所以受到這類疾病影響而改變湖北的案例非常的少。
第四點特征：非接觸式采集最衛生
指紋識別實際上是最典型的接觸式采集特征，接觸式采集的最大的問題在于，每一個被采集的人都必須把手指按在一個公共的傳感器上，這個傳感器可能被很多人摸過，上面留下了大量的汗漬，灰漬、油漬。在你重復使用這個傳感器的過程當中。你就沾染了其他人可能的帶菌體，特別在今天的H1N1/HDN9、禽流感、豬流感、非典型肺炎等這種接觸性傳染的疾病越來越多，帶來的危害也就越來越大。所以接觸式生物特征識別在今天越來越被挑戰，用戶的接受度也越來越低。
而虹膜作為最典型的非接觸特征，在使用的過程中是不需要任何的身體部分與虹膜采集設備相接觸，一般距離大概在20-30厘米之外，甚至在1-1.5米之外就可以采集到虹膜的準確清晰的圖像。這樣會使我們在使用類似識別技術的時候，有最小的心理壓力同時也不容易暴露在那些惡性的傳染病威脅之下。
很多生物識別其實都受到偽特征的困擾，比如指紋。我們在淘寶上如果花十幾二十塊錢就可以偽造一個硅膠指紋套，把它套在你的手上就可以騙過指紋識別系統。目前在學術界還出現有人用偽造的虹膜紋理騙過了虹膜識別設備的案例。最重要的原因是虹膜本身是一個覆蓋在透明結構之下的物體，實際上我們的晶狀體就覆蓋虹膜表面，晶狀體表面的區域是非常特殊的，它能夠在紅外光照射之下呈現出特殊的光斑，而這種球形特征，偽造的生物特征是無法替代的。
虹膜是特殊的生物體，它在不同的光譜段的光照之下會呈現出不一樣的顏色呈現或灰度呈現，這種多光譜照射之下的特征，成為虹膜非常好的防偽特征。
我們在這里選擇了指紋掌形、人臉與虹膜做比較。
縱軸是我們比較的若干個維度，包括準確性、防偽性穩定性和特征多樣性。從上圖我們可以看到虹膜在以上4個指標當中，全面占有優勢。那么，既然紅膜能夠全面戰勝其他生物特征，為什么在日常生活當中還很少看到？
答案很簡單，虹膜識別的設備價格比較貴。
目前的生存識別領域，很多大公司都開始競逐具有原創技術的一些生物特征識別廠商。
我們日常生活當中也看到了越來越多的生物特征識別產品，比如說Google在安卓平板當中集成的人臉識別。Apple在iPhone 6 中加入了Touch ID也就是指紋識別，三星在Galaxy S5當中也放入指紋識別，Microsoft的Xbox游戲機當中放入表情識別等。
各大公司都將生物識別技術作為最重要的技術儲備，花巨資收購技術公司，比如蘋果，Google，3M和SAFRAN。而事實上很多國家也開始在全民平臺上實現虹膜注冊以滿足對于公民的身份特征的需要。
我們看上圖可以發現這里面舉了若干個國家的例子，第一個是印度。從2009年2月開始，印度就啟動了全民虹膜注冊機話稱之為AADHAAR，計劃用八年時間也就是到2017年虹膜注冊總人數可以達到12億。截止目前印度已經注冊了9.5億人口，已經具有了全球最大的虹膜特征庫，這是非常了不起的事情。
第二大是墨西哥，從2011年開始將虹膜識別技術應用于國民身份證，第一期項目截止2013年注冊人數已經達到兩千八百萬。
第三個是阿富汗。2013年，北約部隊將虹膜識別技術引入到阿富汗，建立全民身份驗證系統，總數達到160萬。很多朋友可能會困惑，為什么像阿富汗這樣的窮國居然能夠用虹膜識別這樣的高技術來進行是全民的生物認證呢？
主要來自于兩個原因。一是聯合國難民署在阿富汗所進行的難民救助項目，事實上是依賴于對阿富汗國民身份的精確認定的。如何精確地識別他們的身份成為聯合國難民署面對的一個技術性問題，于是虹膜識別被選中。事實上，在引入虹膜識別系統之前，阿富汗國內是沒有精確的生物認證系統的，也沒有一個官方頒布的身份證，所以經常會出現以下這樣的尷尬局面：
上午來了一個長著大胡子戴著頭巾的阿拉伯人，他宣稱自己叫穆罕默德，領走了一份聯合國難民署的救濟金。下午，同樣一個長著大胡子戴著頭巾的阿拉伯男人來了，當然他就是上午的穆罕默德，但這個時候他叫阿卜杜拉，他又領走了一份聯合國難民署的救濟金。
另外一個原因是阿富汗有大量的激進分子。他們如果拿起槍，就是恐怖分子，如果放下槍看起來常人無異。那么如何去判斷這些人呢？從面孔上幾乎無法分辨，從著裝上我們也無從判斷，唯一值得信賴的技術只有虹膜識別。
基于以上兩個原因，虹膜識別技術被阿富汗這樣的國家快速推廣，并且在160萬的用戶規模當中獲得了非常良好的使用體驗。
以上案例都是全名注冊的千萬級或者億級的項目，所有的虹膜案例都可以與身份證上綁定，與就業醫療社保信用金融平臺等全面對接，他所完成的是一個國家內部的綜合系統。
我們來看虹膜識別系統的一些應用案例，首先我們選擇了金融銀行社保的虹膜安全管理系統。
實際上金融銀行社保的虹膜識別安全系統分為兩大類：第一類是物理安全，第二類是信息安全。
物理安全應用
物理安全的最常見的應用模式，比如說虹膜識別門禁、基于虹膜識別管理的貴賓通道、虹膜識別軋機，或者是基于虹膜識別的保險柜、保管箱、金庫門。
所有這些虹膜識別的物理安全系統都有共同的特點，比如他們都是控制一扇門、控制一個通道、控制一臺軋機，在物理上隔絕非法用戶對某一個需要重重設定安全權限的地方進行保護。
信息安全應用
另外的一類應用我們稱之為信息安全應用，比如當你在取錢的時候需要輸密碼，你需要保護你的帳號安全；你在購買理財產品的時候需要設定你的賬戶信息，所有的這些賬戶信息的傳統的技術手段上基本采用的都是“用戶名+密碼”的組合方式。
但事實上，目前大量的銀行欺詐行為可以從后臺數據庫竊取你的密碼，或者通過偷窺拍照、錄像等其他方式竊取密碼，這類密碼泄漏可能對于用戶來說是不知不覺的，賬戶里的錢也不知不覺被人騙走了。于是銀行系統開始升級自己的基于密碼和用戶名的身份認證，開始采用生物特征，而虹膜識別作為精確度最高的生物特征被銀行系統選中。
比如虹膜識別ATM，使用模式是當你插入銀行卡的時候，輸入密碼的同時還需要同時掃描驗證你是否是合法用戶，只有當虹膜掃描結果和你的賬戶信息一致后才可以獲取提款權限，在相當大的程度上提升了原有的單純的密碼驗證的安全等級。
除了提供更好的安全性，也能夠提供非常良好的便利性，甚至可以實現基于虹膜識別技術的無卡取款。你只需要在鍵盤上輸入你的身份證號或者輸入綁定銀行卡的手機號，再進行虹膜識別，即使你沒有插入銀行卡也可以取錢。由于現場實現了虹膜識別的身份認證，這樣對于該用戶身份認定的信用等級會明顯提高，也就意味著在ATM上我們可以獲得更高的取款權限。正常的情況下我們可能一次取款，一天只有兩萬元的上限，但是如果有虹膜識別這樣的高精度生物特征識別技術，可以讓一天的ATM取款權限上升到五萬元甚至十萬元
虹膜識別技術的另一個重要的應用領域是醫療系統，或者是病毒實驗室。
醫院當中有非常多的場景是需要非常高的、嚴密的安全性的保護，比如說傳染病房。
在去年的年終整個亞洲都被一種疾病所困擾，稱之為MERS。也是中東呼吸癥。中東呼吸癥首先在亞洲的韓國爆發，若干個病例被送入了韓國最知名的首爾三星醫院。但是由于受三星醫院的相關的安保措施不夠嚴密，所有的MERS的病人都可以自由出入自己的病房，甚至外出，導致MERS的患者跟大量的醫護人員接觸，最終導致了五十多個醫護人員被傳染，形成了韓國MERS最大的傳染源。
三星醫院在傳染病房的保護方面的沒有任何高技術手段作為保證，成了這次MERS在韓國的最主要的罪魁禍首，以至于最后全民在檢討這次MERS的擴散事件的時候，三星醫院首當其沖受到批評。
除了傳染病房以外，醫院中還有很多其他地方也需要嚴密的安全等級保護。比如說藥房，因為很多藥品，除了可以治病以外，還可以提煉一些違禁品；放射性科室也存儲了大量的放射性物質，這里的物質如果沒有嚴格管理很容易流失。另外還有細菌培養室、藥品庫，管制類麻醉品的集中存放區都是需要被嚴密保護的，而嚴密保護的前提是必須能夠精確識別用戶身份，虹膜識別恰好是這個領域里一個非常合適的選擇。
除了金融和醫療體系以外，在很多民用場景下，虹膜識別也被廣泛地應用。比如說我們在上圖當中所看到的民航、機場、海關和口岸。
這些也是虹膜識別技術被廣泛應用的一個最典型的案例。目前在全球五十個機場以上都使用了E-passport，E-passport本身是某些VIP客戶可以通過虹膜識別的方式在無人值守的VIP通道當中直接通關，而不需要做任何的Check-in，它極大地方便了相關VIP用戶在機場的使用體驗，也加快流通速度。
其次，在下圖中我們也可以看到，一位阿拉伯婦女在一臺虹膜是被設備前進行身份認定。這個阿拉伯婦女的裝束非常的典型：戴著面紗，面紗當中只留下了一個非常小的窗口，身體的所有其他部位都被覆蓋，只有眼睛是暴露在外邊。這種傳統裝束，讓其他的生物特征認證技術幾乎無用武之地——沒有辦法用指紋，也沒有辦法用人臉，而暴露在外部的只有眼睛，只有采用虹膜識別才能夠精確認定她的身份。
2013年，阿聯酋的三十五個出入境口岸安裝了超過兩千臺的虹膜識別設備，而采用虹膜識別鑒定旅客的身份，每年可以達到五百萬次以上。
如果我們乘坐阿航的班機到歐洲旅游，基本上都會在阿聯酋的機場降落。如果我們在阿聯酋機場入關你就會發現，每個進入的乘客都需要用虹膜識別系統登記；當離開阿聯酋的時候，也會再次用虹膜識別系統來確認你的身份。在中東地區我們可以認為虹膜識別系統是最精確的、最方便、最適合當地用戶需求的生物特征識別技術。
這是我的研究方向的一個介紹。在進行上海交大的博士學習期間我的主要研究方向是東方人的黑色虹膜識別，事實上黑色虹膜在所有的虹膜分類當中被分為所謂的第五類。也就是：色素最多多，顏色最深，紋理最少，在可見光照下所能采集到的虹膜特征最不明顯。
事實上如果按照虹膜識別理論的創立者道克曼博士的看法，他認為第五類虹膜是很難做到高精度識別的，因為它的紋理特征相當少，特別是在虹膜本身做無意識縮放的時候，很多狹窄的紋理都由于瞳孔的縮放而被壓縮呈現出大量的形變。
而我們的研究團隊將東方人的黑色虹膜識別作為最重要的研究方向。放眼整個東亞：中國、韓國、日本、蒙古和東亞的某些國家，其實都是黑色虹膜。除了東亞人口以外，還有另外一部分群體也是黑色虹膜，也就是非洲的黑人。
這兩類群體加在一起，全球具有黑色虹膜特征的人群總數超過30億。如何解決這30億人的通過虹膜進行高精度身份認證的問題，我們覺得是肩負使命的，特別我們自己就是中國人，解決黑色虹膜識別是很有意義的。
借這個機會，再這里我來談談我們的產品成果。
我們在研究過程當中取得了一系列的成果，發表于中文的最高水準的期刊《中國科學》上專門針對中國人的黑色虹膜提出了最優識別方法，也達到了目前中國黑色虹膜識別的最高性能水準。聚虹在2011年成立，當時將虹膜識別核心算法送到了上海計量測試技術研究院進行了測試，給出的檢測報告當中，我們的FAR精度超過了五百萬分之一，這一精度指標已經超過了松下和LG等國外產品的120萬分之一的精度。
當然僅僅進行核心算法檢測也是不夠的，因為任何核心技術都必須通過產品的形態才能呈現出價值，于是我們也對我們自主研發推出的虹膜識別產品進行了相應檢測，如2015年我們自主研發的Neptune I（海王星一號）壁掛式雙目虹膜識別系統，具有俯仰功能，能夠適應不同身高的用戶，可采集高質量的雙眼虹膜圖像并加以識別，在識別精度、功能多樣性和集成靈活性等方面，均已取得良好成效。
另外還推出虹膜酷客，用于信息安全保護，不用再管理復雜的用戶名和密碼。有興趣的可以參看雷鋒網文章：《“刷臉”沒能進入消費領域，但“刷眼”也許可以》
雷峰網原創文章，未經授權禁止轉載。詳情見轉載須知。
專題
