你走到一家自助銀行前，攝像頭通過(guò)“刷臉”，自動(dòng)識(shí)別你的身份為你開(kāi)門(mén)；你站到ATM機(jī)前輸入密碼，再在攝像頭前“刷臉”，就可以成功取錢(qián)。這種看起來(lái)像是科幻片里的橋段，在現(xiàn)實(shí)中應(yīng)用越來(lái)越多。
今年4月，馬云在德國(guó)漢諾威IT博覽會(huì)上當(dāng)眾演示刷臉支付；上月號(hào)稱(chēng)全球第一臺(tái)具有人臉識(shí)別功能的ATM機(jī)在杭州誕生。而廣州繼養(yǎng)老金認(rèn)證使用人臉識(shí)別技術(shù)后，地鐵也將試點(diǎn)該技術(shù)用于甄別犯罪嫌疑人。就連微信朋友圈，前不久也被一款刷臉測(cè)年齡的應(yīng)用刷了屏。
“刷臉”時(shí)代真的要來(lái)了？作為眾多生物識(shí)別技術(shù)的一種，為什么“刷臉”這么熱？有中科院專(zhuān)家認(rèn)為，相較于其他生物識(shí)別技術(shù)，人臉識(shí)別技術(shù)采集成本較低，便利性較高，但缺點(diǎn)在于信息的可靠性及穩(wěn)定性較弱。
刷臉取錢(qián)：從愚人節(jié)玩笑到現(xiàn)實(shí)
“一個(gè)空付的時(shí)代就要到了。”一段時(shí)長(zhǎng)1分鐘54秒的視頻里，一位戴眼鏡的年輕人對(duì)著鏡頭自信地說(shuō)。2013年4月1日，支付寶公司官方微博發(fā)布了上述視頻，視頻里說(shuō)的“空付”看起來(lái)像是科幻片里的情節(jié)：用戶(hù)不帶錢(qián)包、手機(jī)，直接在商店刷臉、文身甚至寵物，就可以付錢(qián)購(gòu)物。隨后，支付寶官方證實(shí)這只是愚人節(jié)的玩笑而已。
但僅僅過(guò)了兩年，這個(gè)玩笑在現(xiàn)實(shí)中上演了。今年5月，全球第一臺(tái)具有人臉識(shí)別功能的A T M機(jī)在杭州誕生。該機(jī)器由清華大學(xué)與某公司聯(lián)合研發(fā)，是我國(guó)首臺(tái)具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的金融安全設(shè)備。所謂A T M機(jī)的人臉識(shí)別，是通過(guò)讀取用戶(hù)身份證上的照片信息，然后將照片和A T M機(jī)頂端攝像頭攝錄下來(lái)的取款人面容，進(jìn)行比對(duì)。它可與銀行、公安等系統(tǒng)聯(lián)網(wǎng)，從而遏制犯罪。
不僅可以認(rèn)嫌犯 還能證明“你是你”
不僅可以通過(guò)人臉A T M取錢(qián)，廣州地鐵未來(lái)或?qū)⑹褂萌四樧R(shí)別技術(shù)。日前，公安部第一研究所開(kāi)發(fā)的名為“面向未來(lái)”的人臉識(shí)別系統(tǒng)，已經(jīng)正式向外界發(fā)布。系統(tǒng)在終端采集人臉信息后，與數(shù)據(jù)庫(kù)里的逃犯等資料進(jìn)行比對(duì)，從而甄別犯罪嫌疑人。該研究所研究員田青在接受媒體采訪時(shí)稱(chēng)，2015年6月中旬，該款產(chǎn)品將到廣州地鐵站進(jìn)行試點(diǎn)。
今年4月27日，廣州市人社局就發(fā)布消息稱(chēng)，廣州開(kāi)發(fā)出非接觸式人臉識(shí)別技術(shù)，退休人員完成首次面部數(shù)據(jù)采集建模后，只要在有互聯(lián)網(wǎng)和攝像頭的地方“掃臉”，就可以完成年度認(rèn)證。為了防止養(yǎng)老金冒領(lǐng)，退休人員每年都要進(jìn)行生存證明，以便確認(rèn)資格。按照新辦法，退休人員首先要進(jìn)行數(shù)據(jù)建模采集，攜帶本人二代身份證等證件，到街鎮(zhèn)退管部門(mén)進(jìn)行面部數(shù)據(jù)采集建模，通過(guò)網(wǎng)上資格認(rèn)證，就可以直接在網(wǎng)上操作，大大節(jié)約了時(shí)間。
金融支付和安防行業(yè)應(yīng)用前景最廣
“這個(gè)市場(chǎng)未來(lái)會(huì)很龐大，未來(lái)將進(jìn)入野蠻擴(kuò)張期。”上海逗點(diǎn)科技公司負(fù)責(zé)人張晰對(duì)南都記者說(shuō)。他認(rèn)為，人臉識(shí)別技術(shù)在安防行業(yè)未來(lái)將獲得更大的想象空間。該公司研發(fā)出“低分辨率小圖像的重建與識(shí)別”技術(shù)，協(xié)助公安部門(mén)破案。“比如有的案件，犯罪嫌疑人戴著墨鏡遮住半邊臉，我們的技術(shù)可以縮小范圍。還有的視頻中的像素點(diǎn)很低，通過(guò)這種軟件復(fù)原，能從五六十萬(wàn)人中，把犯罪嫌疑人圈定在幾百個(gè)人的范圍內(nèi)。”張晰表示。
此外，在重大會(huì)議中，參會(huì)者上傳身份資料，并輸入到門(mén)禁系統(tǒng)中，也可以甄別是否本人。上海逗點(diǎn)的技術(shù)，曾用于2008年北京奧運(yùn)會(huì)和2014年的上海亞信峰會(huì)。在北京奧運(yùn)會(huì)期間，觀眾進(jìn)入鳥(niǎo)巢前，除門(mén)票外，還要逐一在進(jìn)場(chǎng)通道前拍照。攝像頭會(huì)在兩秒內(nèi)抓拍人臉，定位面部關(guān)鍵點(diǎn)，并提取特征，隨后將認(rèn)證結(jié)果同時(shí)上傳到計(jì)算機(jī)，再通過(guò)計(jì)算機(jī)與觀眾的身份信息進(jìn)行比對(duì)。
除了安防行業(yè)，人臉識(shí)別技術(shù)的另一大應(yīng)用場(chǎng)景，是在金融支付領(lǐng)域?？焖侔l(fā)展的互聯(lián)網(wǎng)金融行業(yè)，需要個(gè)人征信體系作支撐，產(chǎn)業(yè)需求越來(lái)越大。而用戶(hù)身份識(shí)別，成為登錄征信系統(tǒng)的第一步。這正是人臉識(shí)別技術(shù)大規(guī)模商用的潛力所在。
2015年4月，馬云就在德國(guó)漢諾威IT博覽會(huì)上，當(dāng)眾演示了刷臉支付。這項(xiàng)由螞蟻金服和北京曠視科技有限公司合作研發(fā)的技術(shù)，未來(lái)計(jì)劃在購(gòu)物后的支付認(rèn)證階段通過(guò)“掃臉”取代傳統(tǒng)密碼。螞蟻金服某負(fù)責(zé)人接受媒體采訪時(shí)稱(chēng)，掃臉支付未來(lái)會(huì)用于阿里巴巴在全球的支付、開(kāi)戶(hù)認(rèn)證等業(yè)務(wù)領(lǐng)域。
比人的識(shí)別能力強(qiáng)，但暫時(shí)還是輔助手段
但刷一下臉，真的能夠做到安全支付嗎？中科院自動(dòng)化研究所研究員孫哲南認(rèn)為，目前的人臉識(shí)別技術(shù)上不完美，“如果脫離了密碼輸入，完全使用人臉識(shí)別技術(shù)進(jìn)行存取款操作，是不太可能的。”上海逗點(diǎn)科技負(fù)責(zé)人張晰也表示，他認(rèn)為目前在銀行領(lǐng)域，人臉識(shí)別技術(shù)只能作為輔助手段，“銀行的要求是零容忍，不能出現(xiàn)任何問(wèn)題。”
雖然如此，“人臉識(shí)別技術(shù)比人的識(shí)別能力要強(qiáng)，而且強(qiáng)不少”，北京曠視科技市場(chǎng)與經(jīng)營(yíng)部總經(jīng)理謝憶楠對(duì)南都記者說(shuō)，“比如一個(gè)銀行柜員對(duì)人臉識(shí)別的精度可能達(dá)到萬(wàn)分之一誤識(shí)率，通過(guò)率可以超過(guò)90%；而我們最好的成績(jī)是十萬(wàn)分之一的誤識(shí)率，通過(guò)率可以超過(guò)97%-98%。”生物識(shí)別技術(shù)已經(jīng)得到世界各大科技公司的重視。蘋(píng)果推出指紋識(shí)別T ouchID，三星、小米已開(kāi)始試水人臉解鎖屏幕。
原理
把人臉?lè)譃?00多個(gè)點(diǎn)模擬神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)運(yùn)算過(guò)程
人臉識(shí)別研究始于上世紀(jì)60年代末至70年代初，與指紋識(shí)別、掌紋識(shí)別、虹膜識(shí)別等都屬于生物識(shí)別技術(shù)的一種。早期人臉識(shí)別技術(shù)，是測(cè)量人臉上根據(jù)眼角、鼻孔、嘴巴、下巴幾個(gè)部位的幾何關(guān)系，通過(guò)圖像庫(kù)中的人臉模板，與待識(shí)別人臉在灰度上的相似程度，來(lái)實(shí)現(xiàn)人臉識(shí)別。其弊端是容易丟失有用信息，在視角、表情等變化的情況下識(shí)別能力很差。
進(jìn)入上世紀(jì)90年代，隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的快速發(fā)展，在經(jīng)歷了技術(shù)的數(shù)次更新迭代之后，人臉識(shí)別技術(shù)已從最初對(duì)背景單一的正面灰度圖像的識(shí)別，發(fā)展到能識(shí)別不同側(cè)面的靜態(tài)人臉，目前能做到動(dòng)態(tài)進(jìn)行人臉識(shí)別。
國(guó)際上，比較領(lǐng)先的研究機(jī)構(gòu)是美國(guó)的麻省理工學(xué)院和英國(guó)的劍橋大學(xué)。國(guó)內(nèi)關(guān)于人臉自動(dòng)識(shí)別的研究始于20世紀(jì)80年代，主要的研究單位有清華大學(xué)、哈爾濱工業(yè)大學(xué)、中科院等。近年，在中國(guó)的互聯(lián)網(wǎng)創(chuàng)業(yè)浪潮下，一批有著學(xué)術(shù)背景的新型生物識(shí)別創(chuàng)業(yè)團(tuán)隊(duì)開(kāi)始崛起，如曠視科技下的face++團(tuán)隊(duì)、騰訊下屬的優(yōu)圖團(tuán)隊(duì)等，采用了更先進(jìn)的“深度學(xué)習(xí)”算法，用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模擬人的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)運(yùn)算過(guò)程，能達(dá)到更高精度。
成立于2012年的face+ +團(tuán)隊(duì)，已經(jīng)與螞蟻金服及多家銀行開(kāi)展合作。該團(tuán)隊(duì)所屬公司的市場(chǎng)與經(jīng)營(yíng)部總經(jīng)理謝憶楠對(duì)南都記者介紹，“比如有人在攝像頭前，用手捂住了半張臉，按照傳統(tǒng)回歸算法，系統(tǒng)認(rèn)為他不是一張人臉。因?yàn)樗环舷到y(tǒng)通過(guò)回歸運(yùn)算得出的人臉標(biāo)準(zhǔn)結(jié)構(gòu)；而深度學(xué)習(xí)算法，在判斷是人臉的基礎(chǔ)上，則會(huì)進(jìn)入第二層判斷，多重驗(yàn)證。”
作為人工智能技術(shù)研究的新階段，深度學(xué)習(xí)算法相當(dāng)于“教機(jī)器模仿人類(lèi)的學(xué)習(xí)機(jī)制”。采用此算法后，操作者可以給系統(tǒng)提供大量數(shù)據(jù)，使其自己具備學(xué)習(xí)能力。比如，深度學(xué)習(xí)算法機(jī)器人，通過(guò)掃描互聯(lián)網(wǎng)上貓的圖片，操作者輸入“貓”，然后經(jīng)過(guò)一段時(shí)間，機(jī)器將這種毛茸茸的小動(dòng)物與“貓”聯(lián)系到了一起，可以自行鑒別什么是貓。謝憶楠介紹，目前該公司的人臉驗(yàn)證技術(shù)，“第一步是證明你是人，第二步是證明你是你。”在深度學(xué)習(xí)算法下，系統(tǒng)能夠更加智能地識(shí)別人臉。
因?yàn)闀r(shí)間原因，身份證照片和用戶(hù)當(dāng)前的照片往往有一些差異，比如臉的寬度等，但瞳孔間的距離則相對(duì)恒定。傳統(tǒng)回歸運(yùn)算可能會(huì)出現(xiàn)誤差，深度學(xué)習(xí)算法則把人臉?lè)譃?00多個(gè)關(guān)鍵點(diǎn)，盡量避免誤差。
對(duì)比
與其他生物識(shí)別技術(shù)相比，“刷臉”有什么優(yōu)劣？
中科院自動(dòng)化研究所研究員孫哲南：人臉識(shí)別技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)是采集比較直觀，成本較低，便利性較高且用戶(hù)較易接受。但它的缺點(diǎn)也在于信息的可靠性及穩(wěn)定性較弱。
具體來(lái)說(shuō)，人臉?biāo)N(yùn)含的信息量較指紋、虹膜等生物特征相比是比較少的，其變化的復(fù)雜性不夠。例如，若要兩個(gè)人的指紋或者虹膜基本相同，大概需要好幾十乃至上百個(gè)比特(信息量的度量單位)達(dá)到完全重合才可以。但如果是人臉的話，十幾個(gè)比特達(dá)到重合就可以了。在全世界，可以找到很多具有相似性的面孔。所以說(shuō)，人臉的辨別性不是很高，它并沒(méi)有那么獨(dú)一無(wú)二。
另外，人自身內(nèi)在的變化以及外在環(huán)境的變化都會(huì)影響采集時(shí)人臉的信息穩(wěn)定度。相較于之前的人臉識(shí)別技術(shù)，目前的人臉識(shí)別技術(shù)有所提高，但是具體應(yīng)用時(shí)還是不能達(dá)到完美狀態(tài)。比如在A T M機(jī)上使用人臉識(shí)別技術(shù)，是在使用密碼信息的基礎(chǔ)上輔助的認(rèn)證功能。如果脫離了密碼輸入，完全使用人臉識(shí)別技術(shù)進(jìn)行存取款操作，是不太可能的。
北京曠視科技公司市場(chǎng)與經(jīng)營(yíng)部總經(jīng)理謝憶楠：按照識(shí)別的精度排序，確實(shí)是虹膜、指紋、人臉的識(shí)別精度依次降低。但人臉可以根據(jù)攝像頭的提升而提升，這個(gè)上升空間很大。從應(yīng)用性來(lái)看，你現(xiàn)在讓所有的中國(guó)人都去提取虹膜信息、指紋信息，這個(gè)很難，不現(xiàn)實(shí)。而我們每個(gè)人都有身份證照片，從對(duì)比庫(kù)的角度來(lái)看，人臉識(shí)別是有一定優(yōu)勢(shì)的。還有個(gè)問(wèn)題，就是設(shè)備。虹膜識(shí)別、指紋識(shí)別需要額外裝置，而進(jìn)行人臉識(shí)別，只要有一部手機(jī)就可以。從大規(guī)模推廣的角度來(lái)看，人臉識(shí)別的瓶頸比較少。
釋疑
A、如果人變老了，還能識(shí)別嗎？
孫哲南：目前的人臉識(shí)別技術(shù)，對(duì)于2至3年內(nèi)的面部特征變化，是可以接受的。但是更長(zhǎng)的時(shí)間跨度后，人臉識(shí)別的準(zhǔn)確性就會(huì)不太可靠。
上海逗點(diǎn)科技有限公司負(fù)責(zé)人張晰：十五歲以下的青少年，面容正在發(fā)育。而十五歲以上的人，在十年以?xún)?nèi)，我們都可以識(shí)別。
B、目前的技術(shù)怎么分辨雙胞胎？
謝憶楠：雙胞胎，其實(shí)機(jī)器比人識(shí)別得要好。我們看雙胞胎，臉挺像，鼻子挺像，這是一種感性認(rèn)識(shí)，而機(jī)器用的是邏輯算法，要給出一個(gè)相似度。當(dāng)然，你可能說(shuō)有的雙胞胎非常非常像，那需要攝像頭更加精細(xì)，我們能把人臉?lè)殖筛喔嚓P(guān)鍵點(diǎn)，皮膚的紋理能看清的話，這就沒(méi)有問(wèn)題了。
但目前太相近的，我們還做不到。比如臉型完全一樣、眼睛到下顎的距離完全一樣，連爹媽都很難分清的，現(xiàn)在我們也做不到。
C、整容之后還能認(rèn)出來(lái)嗎？假如有人化濃妝呢？
謝憶楠：整容之后，你應(yīng)該先換身份證。因?yàn)槲覀円龅模悄愫蜕矸葑C上的照片一致。技術(shù)如果用在金融領(lǐng)域，要控制風(fēng)險(xiǎn)，這種情況下肯定是通不過(guò)的。但如果是微整形，比如說(shuō)瘦臉了，這個(gè)我們可以識(shí)別出來(lái)。
化濃妝這事……要看他干什么。如果你去金融機(jī)構(gòu)開(kāi)戶(hù)，對(duì)方的審核員也會(huì)對(duì)你有所要求，比如不能戴眼鏡，不能戴美瞳。只要是簡(jiǎn)單的淡妝，不是超濃妝、煙熏妝，不破壞臉部本身的特征，我們都是可以識(shí)別的。另外，我們可以識(shí)別眼鏡。比如有人戴副黑框眼鏡，這個(gè)可以識(shí)別出來(lái)。
D、拿著打印的照片會(huì)不會(huì)蒙混過(guò)關(guān)？
謝憶楠：我們驗(yàn)證技術(shù)現(xiàn)在是分兩步。第一步是證明你是人，第二步是證明你是你。保證站在攝像頭前面的是一個(gè)人，而不是一張照片，這就是第一步，證明你是人。我們要求對(duì)方，連續(xù)做三段交互視頻。算法實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，能觀測(cè)到每個(gè)觀測(cè)點(diǎn)的細(xì)微動(dòng)作，然后對(duì)此判斷，比如對(duì)于一個(gè)正常的人，他的眼皮睜合程度應(yīng)該是什么程度，我們是有一套規(guī)則的。如果不符合規(guī)則，他就過(guò)不去。
在全世界，可以找到很多具有相似性的面孔。所以說(shuō)，人臉的辨別性不是很高，它并沒(méi)有那么獨(dú)一無(wú)二。
——— 中科院自動(dòng)化研究所研究員孫哲南
你現(xiàn)在讓所有的中國(guó)人都去提取虹膜信息、指紋信息，這個(gè)很難，不現(xiàn)實(shí)。而我們每個(gè)人都有身份證照片，從對(duì)比庫(kù)的角度來(lái)看，人臉識(shí)別是有一定優(yōu)勢(shì)的。
——— 北京曠視科技公司市場(chǎng)與經(jīng)營(yíng)部總經(jīng)理謝憶楠
人臉
針對(duì)面部不易改變的部位，計(jì)算出它們?cè)谖骞佥喞械木嚯x、角度和大小，形成數(shù)值數(shù)據(jù)進(jìn)行比對(duì)；所有生物識(shí)別技術(shù)中最不準(zhǔn)確，也最易受欺騙，使用者面像的位置和周?chē)墓猸h(huán)境都可能影響精確性。
氣味
人體攜帶的由基因決定的特殊氣味，具有極強(qiáng)穩(wěn)定性；在刑偵中運(yùn)用較多。
語(yǔ)音
不是簡(jiǎn)單聲音的比對(duì)，而是將采集來(lái)的聲音轉(zhuǎn)換成數(shù)值，是數(shù)值間的比對(duì)；感冒、咽炎及聲帶受創(chuàng)時(shí)，聲音與平時(shí)差別很大，誤差也會(huì)較大；還存在人為對(duì)自己聲音偽裝和控制的可能。
指紋
每人的指紋不同，就是同一人的十指指紋也有明顯區(qū)別，因此通過(guò)比較不同指紋的細(xì)節(jié)特征點(diǎn)，可用于身份鑒定，應(yīng)用也比較多。但有人天生指紋特征較少，很難采集圖像；采集時(shí)對(duì)環(huán)境要求很高，對(duì)手指狀況很敏感，傷痕、脫皮甚至老繭都會(huì)影響效果。曾有報(bào)道指很多寫(xiě)字樓白領(lǐng)使用指紋膜通過(guò)了指紋考勤機(jī)的檢測(cè)。
DNA指紋
指具有完全個(gè)體特異的DNA多態(tài)性，是DNA中最獨(dú)一無(wú)二的特征，利用DNA指紋進(jìn)行身份鑒定準(zhǔn)確率高達(dá)100%，主要用于疾病遺傳分析、親子鑒定、刑偵等，且取樣方便，但收費(fèi)較高，還未大范圍推廣。
靜脈
通過(guò)攝像頭采集手指、手掌靜脈的圖像，再?gòu)臄?shù)字圖像中提取出特征，存儲(chǔ)在數(shù)據(jù)庫(kù)中。因?yàn)殪o脈隱藏在身體內(nèi)部，外人不易接觸，也就難以偽造；同時(shí)靜脈基本不受身體狀況和外界因素影響，抗干擾性很好，辨識(shí)率很高，國(guó)外有應(yīng)用于門(mén)禁及取款的先例。
虹膜
人的虹膜到兩歲左右就發(fā)育成熟，以后都維持穩(wěn)定狀態(tài)，除非眼部外科手術(shù)以及大腦受到重創(chuàng)，大部分情況下虹膜終身不變，識(shí)別準(zhǔn)確度非常高。但這項(xiàng)技術(shù)對(duì)盲人和眼疾患者無(wú)能為力；采集器材昂貴，不易推廣；而且目前對(duì)黑眼睛識(shí)別困難。
掌紋
采集從手指末端到手腕部分的手掌圖像，由遺傳基因控制，即便手掌受傷愈合，掌紋線仍按照原來(lái)樣子生長(zhǎng)，具有穩(wěn)定性。
出品：南方都市報(bào)科學(xué)新聞工作室
主持：馮巧
采寫(xiě)：南都記者 張少杰 實(shí)習(xí)生 黃妙妙