从指纹解锁到刷脸支付，生物识别改变的九大场景

2020年01月06日

2017 年，成为人脸识别的爆发年。与此同时，与人脸识别同属生物识别的更多识别技术，也逐渐在不同行业中下沉。从打开智能手机到解锁车门再到购物付款，生物识别已成为身份识别的首选方法。

除了提高从付款方式到交通工具领域等的安全性，生物识别还为众多行业带来了更多可能性。

来源：CB Insights

作为利用人体固有的生理特性（如指纹、脸象、虹膜等）和行为特征（如笔迹、声音、步态等）进行身份认证的技术，生物识别技术通常具有唯一性、遗传性或终身不变等特点。生物识别，正在各个领域逐步替代传统认证技术，成为随身携带的“身份 ID”。

据 CB Insights 的 Industry Analyst Consensus，预计到 2050 年，生物识别技术行业的估值将达到 590 亿美元。

但由于以人体生物特征作为身份认证，该技术在隐私上还存在争议。并且，由于技术还尚未成熟，可能导致误识或拒识，在执法或银行业等对安全性要求极高的领域更应注意。

下面让我们来了解一下生物识别的定义、优势、面临的挑战及可能对各领域产生的影响。

生物识别阵营：人脸识别最热、指纹识别最传统

生物识别技术的唯一性，在身份验证和访问控制上有很大作用。虽然面临不少困难，但生物识别的市场正在不断增长中。

生物识别技术包括多种用于识别个人的技术：

指纹识别

指纹扫描仪可在一次扫描中捕捉约 30 个细节特征。没有两个人的指纹能拥有超过 8 个相同的特征点，这使指纹成为一种非常可靠的生物识别方式。

来源：pixabay

但相对，指纹识别对手指的湿度和清洁度都有要求，且容易留存，存在被复制的可能性。不过，指纹识别依然是目前全球采用最广泛的一种生物识别技术。

指纹识别能够得到充分应用的一个重要外部原因是智能手机产业的不断发展。指纹识别基本成为智能手机的标配功能。在中国，这个世界上最大的智能手机生产国，指纹识别在智能手机中的渗透率达到 75% 以上。现在，各大手机厂商追逐全面屏，将目光聚焦到了屏下指纹识别技术上，指纹识别技术由此迎来新的发展机会。

其中，中国汇顶作为国内头号屏下指纹供应商受到了市场关注，该公司曾经打破苹果手机在前置按压式指纹识别上的垄断。2019 年 12 月底，汇顶在互动平台表示，其屏下光学指纹方案已经实现大规模量产。该公司也认为，随着移动智能终端技术的全面发展和应用日趋多样化，包括指纹和 3D 人脸识别等更多生物特征组识别技术将给市场提供更全面和多样化的选择。值得注意的是，同样是在去年 8 月，汇顶宣布收购 NXP 音频业务，由此扩充其手机产品线，卡位音频交互入口。

面部识别

面部识别系统通过分析个人的面部特征或轮廓来验证身份。其中人脸识别作为人工智能视觉领域的热门技术之一，也是近年来新兴的识别方式。

来源：pixabay

另外，眼部扫描仪可通过虹膜识别或视网膜识别来验证身份。而虹膜识别也是目前生物识别技术中最为精确的一种。

面部识别现阶段的重点技术方向之一是用在手机上的 3D 结构光人脸识别，该技术相较于前一代的 2D 识别技术能够达到更高的私密性和安全性。苹果 iPhone X 是全球首个使用 3D 散斑结构光用于人脸识别以及支付的智能手机，由此打开了 3D Sensing 的新局面。

其中，在 3D 结构光人脸识别算法上，国内华为、OPPO、小米这几家主要手机厂商都在进行布局。公开资料显示，华为采取自研的方式，OPPO 和小米的算法供应商则分别为奥比中光、Mantis Vision。

声纹识别

语音验证通过一个人的声音来确认其身份，最常用于基于电话的安全系统，如电话银行业务。

相对于上述的生物识别技术，声纹识别仍然是一个发展较窄的领域。大多数致力于 AI 语音技术的公司都涉及声纹识别技术的研发，例如科大讯飞、云知声、Speakin等；专注于声纹识别身份安全服务的快商通，和依图科技这样的以计算机视觉技术起家的 AI 创企纷纷加入到这个赛道：2019 年 10 月，依图亮相国际声纹识别权威竞赛 VoxSRC，其声纹识别算法夺得第一。据了解，这家公司正在多算法领域投入，推进多模态技术融合。

掌纹识别

手掌扫描仪通过识别手指长度和手掌宽度等几何特征，或者扫描手掌中独特的静脉图案来验证一个人的身份。

在手掌识别上，亚马逊将是最值得关注的公司。12 月 26 日，美国专利与商标局公布了亚马逊最新专利申请——一种非接触式扫描系统，可通过扫描手掌特征（包括掌纹和静脉）来识别用户身份。但实际上，掌纹识别是一项起源于中国的技术：古时对人手掌的研究促进了其作为一种刑侦手段被中国率先进行系统的研究。

国内从事手掌识别的 AI 公司不多，麦仑科技是一家，该公司正在开发手掌识别算法，以应用在社会基础设施性的出入管理（含安防）和支付等环节。过去两年间，用于地铁出入的掌静脉闸机已开始频繁亮相各种轨道交通展览会上，也有个别城市地铁方表示正在试验这种掌纹识别的地铁出入方式。

DNA识别

DNA 检测最常用于调查取证和医疗保健。通过分析 DNA 片段准确识别人，是一种非常有效的方式。

随着 DNA 分析技术的不断发展以及 DNA 数据库的建设，DNA 检验技术在案件侦破中的成效日益突出。国内的“白银案”、“劳荣枝案”等都已证明这一点。而用在医疗上，识别和检测个人的 DNA 序列则是精准医疗得以实现的重要基础。

行为特征

行为生物识别技术测量的是个人独特的行为模式。该技术可识别人如何行走、行走的特征和姿势。该项技术正和人脸识别等识别方式相结合，以做出对人体的更准确判断。

来源：pixabay

其中一个在近年取得较多进展的研究方向是步态识别。对比已经被人们广泛知晓的人脸识别技术，步态识别通过捕捉人类行走模式进行身份识别，即使是在换装、换场景、面部遮挡等情境下，也可以准确识别对象，其在刑侦安防、医疗康复等领域具备很强的应用性。

结合人脸识别，步态识别在智慧园区、平安城市的视频监控场景中可以提供更好的识别体验。

根据公开报道，一家名为“银河水滴”的中国初创公司已经可以提供步态识别产品：2019 年，银河水滴正式发布全球首个步态识别互联系统“水滴慧眼”，该系统依托于步态识别技术、集步态建库、步态识别、步态检索、大范围追踪等功能于一体，实现海量摄像机下步态识别的实时智能互联，支持事前预警、事中报警和事后追踪，支持地图布控及地图轨迹追踪等。

从刷脸入住到指纹权限，生物识别改变的九大场景

除以上提到的使用指纹或人脸解锁手机外，生物识别技术广泛应用于多个行业，以下重点介绍应用程度较高的几个领域。

虹膜、指纹扫描或成汽车标配

生物识别技术正被越来越多地应用于汽车技术开发中，以保证驾驶安全及人身安全。

根据 CB Insights 的 Industry Analyst Consensus 研究，到 2024 年，全球汽车生物识别技术的市场预计将达到 3.03 亿美元，年复合增长率接近 17％。

来源：TechSci Research

虹膜或指纹扫描仪等可能会成为锁定、解锁和启动车辆的“标配”。尽管许多潜在的车载生物识别技术仍在开发中，但现代汽车（Hyundai）已在两款面向中国市场的车型内集成了指纹扫描功能，用来解锁和启动汽车。

其他公司也在开发车载生物识别技术。如保时捷（Porsche）与计算机软件开发商 FogHorn 合作开发了一个多重元素认证系统的原型，可以实时进行人脸识别及使用手机进行其他身份验证，使驾驶员无需钥匙扣即可进入汽车。

此外，许多初创公司和汽车供应商也利用如人脸识别和眼睛跟踪等技术，来防止驾驶员分心和疲劳。如 Affectiva 已经开发了一款驾驶员监控软件，根据驾驶员的生理状况判断其是否专注于路面情况。

中国的虹膜识别企业，如中科虹霸等也在构建小型化成像系统，在车载设备等上集成虹膜识别功能。

“刷脸”支付的普及

随着金融服务变得越来越数字化，银行和金融科技公司正采用更严格的身份识别协议来打击欺诈，提高交易安全性并增强客户体验。

毕马威（KPMG）进行的一项调查显示，银行业欺诈日益猖獗：2018 年，约有 60％的银行表示客户欺诈的总金额和数量较 2017 年上升，主要包括网络诈骗、身份盗窃和数据盗窃。

因此，对于信用卡、ATM 机和门户网站等对安全性要求极高的金融服务平台来说，生物识别技术已成为一大战略需求。另外，据万事达卡（MasterCard）的数据，超 9 成的消费者相对密码更喜欢生物识别技术。

来源：Mastercard via Medium

生物识别正在市场中发挥着效用。截至 2019 年 6 月，已有 20 个非接触式卡试点采用了 Fingerprints 的指纹传感器。苏格兰皇家银行（Royal Bank of Scotland）也在进行非接触式卡试点，一旦交易金额超过 30 英镑（约合 272 元人民币），就会对消费者启用指纹验证。

而在中国，支付宝等支付平台也开始支持“刷脸”支付。各大银行网点，也支持通过人脸识别办理部分业务。作为这一市场背后的技术和方案提供商之一，旷视科技为支付宝客户端提供人脸识别登录功能支持，同时为一些互联网金融公司及商业银行提供人脸识别服务。

辅助远程医疗

医疗保健系统的各个方面，也都在从生物识别中受益。

如生物识别能在紧急情况下更快速识别患者，还能有助于防范医疗业内常见的患者欺诈和处方错误等。纽约的 Northwell Health 就采用虹膜扫描来解决这一问题。

生物识别还可以用来保护患者隐私，只有获得许可才能访问患者的健康信息。经过授权的医生可通过快速虹膜或指纹扫描来验证其身份。

近几年兴起的人脸识别，也从医疗行业中找到了市场。中国北京的一些医院，已经开始尝试人脸识别来管理通行权限。医生、病人、医药代表、外来人员等的通行都会设置不同权限。

另外，将面部识别或指纹作为多因素综合身份验证的一部分，还可以通过准确的患者身份识别及允许主治医师对患者信息的数字访问来推进远程医疗。这也是未来值得关注的一个方向之一。

在餐饮业，生物识别正帮助提高安全性和效率。

餐饮工厂在世界各地随处可见。生物识别的加入，可以使这些工厂远程监控员工的访问级别和权限。限制了员工进入某些生产线，可以最大程度降低交叉污染风险。此外，生物识别系统还能防止未经授权的人进入生产车间。如可口可乐使用指纹系统，追踪每个进入罐装车间的卡车司机的活动。

就面向消费者而言，许多餐饮公司都在使用面部识别技术来创造更好的客户体验。如肯德基允许中国客户使用阿里巴巴提供的人脸识别支付系统来付款。

各大餐厅也开始使用生物识别来记住顾客的订餐偏好。如位于达拉斯的 BurgerFi 和 Malibu Poke 使用面部识别功能，通过提供客户喜欢的选项加快订购过程。

酒店刷脸入住和智能点单

作为一种为客户提供个性化服务的新方法，从即时入住到基于身份的个性化首选服务，酒店行业的人脸识别正日趋流行。

万豪国际集团已在中国的两家酒店对其人脸识别登记亭进行了测试，整个入住办理过程可以缩短至不到一分钟。

零售业用户偏好追踪及广告

零售业的大公司已在尝试使用生物识别系统进行支付，以及进行从而更精准地的进行定位目标人群促销促和减少盗窃。

亚马逊在零售生物识别支付系统方面处于领先地位。目前，它正在测试一种扫描仪，使用计算机视觉加上深度数据来识别人的手，从而完成购物过程中的付款。这家零售巨头计划到 2020 年初在美国部分 Whole Foods 商店推出非接触式手动扫描付款系统，如果成功，将布设到美国所有 Whole Foods 商店。

来源：The Verge

各大零售公司也在探索使用其优化店内的广告和促销。将店内的安防摄像头进行升级为智能摄像头，以追踪购物者了解他们更关注哪些产品，以及店内的投放广告效果。据报道，Home Depot 已在使用摄像头来追踪购物者的情况。

目前，中国的线下门店也已有所尝试。如阿里巴巴旗下的盒马鲜生就可通过人脸识别进行支付，京东便利店等也都引入了刷脸支付系统。

店内的面部识别技术也可用于防范入店行窃和欺诈行为。Target、沃尔玛和 Lowe's 等都在进行尝试。但这也存在风险。据布鲁金斯学会（Brookings Institution）称，美国只有 27％的消费者表示赞成使用面部识别技术来防盗，有 50% 一半的消费者表达了不喜欢使用面部识别技术来防盗，只有 27％的消费者表示赞成。

识别犯罪的边境利器

来源：AARP

边境海关的指纹扫描仪已经使用了多年。将扫描的指纹与自动生物特征识别系统（ABIS）进行比较，可以快速识别有犯罪记录的任何人。

但如前所述，指纹的误识率和拒识率很高。泰国、英国、加拿大和美国等都在探索如何使用虹膜扫描和面部识别更可靠地识别旅行者。

目前在中国，计算机视觉公司依图研发的“蜻蜓眼”人像大平台，就在为海关总署及中国边检等提供人像比对系统。

随着机场内自助值机亭的日益普及，国防部正收集越来越多的面部、虹膜和指纹扫描数据，以更好地识别恐怖分子和犯罪分子。因而，当护照遗失或出现伪造时，生物识别很有可能成为下一代身份验证方法。

DNA和指纹作为执法秘钥

生物识别为执法部门所用已有很长的历史。DNA 和指纹是刑事案件中最可靠使用的两种证据类型。执法者可以通过随身携带的个人设备快速扫描嫌疑人的指纹，并立即与自动指纹识别系统（AFIS）比对。

在世界范围内，目前使用面部识别进行视频监控的趋势正在增长。如伦敦的全市面部扫描监视系统已经帮助执法人员抓获了 3 名暴力罪犯。

而 TrustStamp 作为一种生物特征识别系统，还可防止美国和墨西哥墨边境之间的人口贩运。通过面部识别辨别受害者，并将信息同步和确认给当局，以便更有效地发出传票和逮捕令。

从用于测谎专家的神经生物学，到在城市和机场大规模快速识别已知的恐怖分子和罪犯，面部识别在执法中的应用越来越广泛。

而中国作为世界最大的安防市场，将人脸识别应用于视频领域，已成为安全防护的一大趋势。包括人脸识别在内的其他 AI 技术，与行业相结合，正为安防领域带来新的变革。

从考勤到考试的校园方案

面部识别或指纹可以应用于需要身份验证的任何场景内容，从午餐程序到宿舍访问。学校教师可以使用系统来访问学生成绩和个人信息。

在美国，学校内部的安全性最近已成为一个日益严重的问题。面部识别可以快速识别出未经许可就进入校园的人。

借助能阅读肢体语言和面部特征的人工智能，还能保持学术诚信。这在大学或标准考试中，尤为有用，人工智能能识别出监考人不一定会注意到的应试者作弊迹象。

学生还可以进行在线考试，因为生物特征识别系统将大大方便考试认证过程。

而中国的一些企业也在提出方案建设“智慧校园”，将人脸识别、行为识别等相结合，打通考勤、校园安防与宿舍管理等权限，提供完整的校园服务。

即便如此，人们对于未成年人的数据采集和监控依然有一些担忧。这可能是生物识别在教育领域推行的一大阻力。

生物识别技术面临的挑战

尽管各大企业对生物识别都很感兴趣，但挑战和争议也与之相伴。

欧洲最大的黑客协会 Chaos Computer Club，设法制造出假手指解锁使用 TouchID 的 iPhone。该协会的发言人弗兰克·里格（Frank Rieger）表示：“正如我们多年来已经说过的那样，不应使用指纹来保护任何东西。人们会在任何地方留下指纹，只需将指纹提取出来，就可以轻而易举地制作出假指纹手指。”

这些黑客还通过将隐形眼镜放在打印出的用户眼睛照片上，来欺骗三星 S8 虹膜识别系统。

与密码或信用卡不同，身体特征标识不可被替换。因而，如果黑客获取了某位用户的生物特征信息，那么问题就会变得将很棘手难解决。

另一个问题在于，生物识别系统可能出现拒识或误识。正如同使用过手机的指纹扫描仪的人感受到的，很多情况下都可能被拒识。

结论

随着世界范围内，企业和消费者的双重驱动，生物识别的市场还在不断扩大。但企业需要拿出更多精力应对挑战和风险，如果发生数据泄露，将严重损害消费者的信心，对企业造成灾难性影响。

目前已有的一些提高安全性及减轻风险的方案，比如多因素综合的身份验证，将生物识别技术与其他身份验证技术（例如基于 PIN 的方法）相结合。如将人脸识别、指纹识别与密码结合起来，许多专攻不同生物识别技术的公司也在寻求互相合作。

如美国银行（Bank of America）就表示，其虹膜扫描技术只是其多重元素身份证中的一部分，并非唯一的帐户访问方式。

当谈及生物识别的未来时，我们还能看到一个趋势：生物识别已从目前很常见的移动应用，逐步转向网站和桌面应用程序。其有可能取代许多在线网站目前采用的双因素识别方式，从而使计算机的登录更顺畅、更和快捷。

身份识别的下一个纪元，我们可能不再需要将身份证等塞满钱包，因为 ATM 机、支付系统和 IoT 设备将能仅通过生物识别技术来处理交易，从而更便捷地的出入健身房或办公室。