生物特征識(shí)別技術(shù)需從應(yīng)用中逐步完善——訪清華大學(xué)電子工程系蘇光大教授

本刊記者 苗雪 李月成 攝影記者 龍思羽

蘇光大簡(jiǎn)介

清華大學(xué)教授、全國安防報(bào)警系統(tǒng)標(biāo)委會(huì)人體生物特征識(shí)別應(yīng)用分技術(shù)委員會(huì)顧問、生物識(shí)別產(chǎn)業(yè)技術(shù)創(chuàng)新戰(zhàn)略聯(lián)盟副理事長(zhǎng)。獲得中國科學(xué)人年度人物、建國六十周年百名優(yōu)秀發(fā)明家等榮譽(yù)稱號(hào)。7次獲省部級(jí)科技成果獎(jiǎng)，獲得發(fā)明創(chuàng)業(yè)獎(jiǎng)，獲得發(fā)明展金獎(jiǎng)，3次獲得清華大學(xué)先進(jìn)個(gè)人稱號(hào)，先后發(fā)表了140余篇學(xué)術(shù)論文，著有《微機(jī)圖像處理系統(tǒng)》和《并行圖像處理技術(shù)》專著，獲得14項(xiàng)發(fā)明專利。提出了圖像鄰域計(jì)算理論、圖像1∶1采樣理論，發(fā)明了低分辨率人臉圖像重建方法、基于人臉部件的人臉識(shí)別方法和鄰域圖像并行計(jì)算機(jī)。

研制成功人臉識(shí)別綜合技術(shù)，成功應(yīng)用于2008北京奧運(yùn)會(huì)，獲得了第29屆奧運(yùn)會(huì)組委會(huì)安保部和票務(wù)中心的聯(lián)合表彰。研制成功的人臉識(shí)別綜合技術(shù)獲得了大規(guī)模推廣應(yīng)用，破獲了大量刑事案件，為維護(hù)國家安全做出了突出貢獻(xiàn)。新華社、中新社、人民日?qǐng)?bào)、科技日?qǐng)?bào)、中央電視臺(tái)、北京電視臺(tái)等眾多媒體進(jìn)行了相關(guān)報(bào)道，在國內(nèi)外產(chǎn)生了較大影響。

編者按：一扇緊閉的房門，卻沒有鑰匙孔。當(dāng)你站在門旁的一個(gè)小型設(shè)備前，盯著機(jī)器某個(gè)地方看上一秒或是伸出你的手指，門就會(huì)“噠”地一聲自動(dòng)彈開……這樣的場(chǎng)景，或許只在電影中出現(xiàn)過，但隨著現(xiàn)今生物特征識(shí)別技術(shù)的逐漸普及與應(yīng)用，這些科幻場(chǎng)景或?qū)⒊蔀楝F(xiàn)實(shí)。

為了更加深刻地了解生物特征識(shí)別技術(shù)，本刊采訪了清華大學(xué)電子工程系蘇光大教授，請(qǐng)他為我們簡(jiǎn)單介紹生物特征識(shí)別技術(shù)在我國的發(fā)展近況，并就人臉識(shí)別技術(shù)的成功應(yīng)用，為我們講解生物特征識(shí)別技術(shù)是如何融入到我們的生活。

IB記者：首先請(qǐng)您介紹一下生物特征識(shí)別技術(shù)在我國的發(fā)展及應(yīng)用情況？

蘇光大：在我國，生物特征識(shí)別最早發(fā)展的是指紋識(shí)別技術(shù)，比如在古代我們就已經(jīng)有了按手印的行為。歸納來說，指紋識(shí)別的發(fā)展是從人工識(shí)別逐步到計(jì)算機(jī)識(shí)別。所以，無論是從歷史、應(yīng)用、成熟度來看，指紋識(shí)別的發(fā)展都比較快。人臉識(shí)別技術(shù)是從協(xié)助辦案方面開始，從2001年起，被公安部認(rèn)為是防范打擊重大刑事犯罪的關(guān)鍵技術(shù)之一并得到國家支撐；到2008年奧運(yùn)會(huì)期間得到很好的應(yīng)用，并被媒體譽(yù)為是人臉識(shí)別在華發(fā)展的里程碑；再到2010年世博會(huì)，人臉識(shí)別技術(shù)繼續(xù)被應(yīng)用，許多公司也開始介入，實(shí)現(xiàn)了大規(guī)模應(yīng)用。而指靜脈識(shí)別、虹膜識(shí)別相較上述技術(shù)也具有較高的識(shí)別率，且在“云”技術(shù)方面也有很多延伸，符合了市場(chǎng)多模態(tài)融合的趨勢(shì)，但在具體的應(yīng)用中還需要逐步完善。

IB記者：生物特征識(shí)別技術(shù)分類繁多，對(duì)于不同行業(yè)的應(yīng)用，應(yīng)如何選用這些技術(shù)？

蘇光大：生物特征識(shí)別技術(shù)包括指紋識(shí)別、虹膜識(shí)別、人臉識(shí)別、靜脈識(shí)別、聲音識(shí)別等，應(yīng)用于各個(gè)領(lǐng)域。指紋識(shí)別應(yīng)用最為廣泛，在民用方面發(fā)展也很多，如考勤等。人臉識(shí)別技術(shù)應(yīng)用發(fā)展很快，主要應(yīng)用于重要場(chǎng)館（奧運(yùn)會(huì)、世博會(huì)等）、戶籍查重、案件處理及社保卡應(yīng)用等方面。靜脈

識(shí)別、虹膜識(shí)別技術(shù)多用于安防行業(yè)。但隨著技術(shù)水平的不斷提高，也許在不久的將來，鑰匙、門卡等設(shè)備或許被生物特征識(shí)別技術(shù)所逐漸取代。

IB記者：人臉識(shí)別技術(shù)在我國如此成功的原因是什么？

蘇光大：人臉識(shí)別技術(shù)在全球都有應(yīng)用，而在我國卻得到了更大規(guī)模的應(yīng)用。其原因在于我國的二代身份證應(yīng)用以及視頻監(jiān)控的發(fā)展。我國居民在辦理二代身份證時(shí)需要采集人臉圖像，這有利于建立人臉識(shí)別數(shù)據(jù)庫，這就基本實(shí)現(xiàn)了全民人臉識(shí)別。其次，隨著平安城市的建設(shè)，我國各地安裝了大量的攝像頭，這樣規(guī)模化的優(yōu)勢(shì)及高隱秘性，都為人臉識(shí)別技術(shù)的應(yīng)用做好了鋪墊。

IB記者：在國外的生物特征識(shí)別技術(shù)和市場(chǎng)中，各類生物識(shí)別技術(shù)的發(fā)展和推廣應(yīng)用比較均衡，而在我國市場(chǎng)中，指紋識(shí)別和人臉識(shí)別技術(shù)一直占有很高的份額，各類技術(shù)之間發(fā)展速度嚴(yán)重失衡，造成這個(gè)現(xiàn)象的原因是什么？

蘇光大：一項(xiàng)好的技術(shù)并不等于一個(gè)好的產(chǎn)品，一個(gè)好的產(chǎn)品也不一定就會(huì)有好的市場(chǎng)，要根據(jù)應(yīng)用的情況出發(fā)。指紋識(shí)別技術(shù)之所以占據(jù)國際市場(chǎng)，因?yàn)樗l(fā)展的比較早，可以說是生物識(shí)別技術(shù)中的“元老”，其發(fā)展?fàn)顩r較為穩(wěn)定，而且還在繼續(xù)解決發(fā)展過程中出現(xiàn)的問題，如形變、殘留指紋等，所以更易被大眾接受。而人臉識(shí)別技術(shù)因反恐的需要，以及其獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)，被大眾所接觸，隨即引入熱點(diǎn)區(qū)研究，因此，這兩者的應(yīng)用就很自然的引入到中國市場(chǎng)。我國是世界人口大國，為保證信息準(zhǔn)確，又進(jìn)行了二代身份證的信息采集，這是在世界上都少有的大規(guī)模人臉采集行動(dòng)，正因?yàn)槿四樧R(shí)別庫的存在，人臉識(shí)別技術(shù)在我國才得以站住腳跟。

IB記者：在生物特征識(shí)別技術(shù)發(fā)展的過程中，有一個(gè)關(guān)鍵性的問題亟需解決，就是如何降低或解決因生物特征信息丟失或被不法分子移作他用而出現(xiàn)的風(fēng)險(xiǎn)，這類問題該如何處理？

蘇光大：這個(gè)問題非常重要。當(dāng)一些技術(shù)出現(xiàn)了漏洞，相對(duì)的生產(chǎn)企業(yè)就要再去研究對(duì)策，尋找解決方案，并不能因?yàn)橐恍┨厥馇闆r，就否定這些技術(shù)。當(dāng)出現(xiàn)損失后，應(yīng)該冷靜地考慮損失后可能存在的收益，從而權(quán)衡利弊。所以我相信，隨著技術(shù)水平進(jìn)展的加快，大量資源的投入，生物特征識(shí)別的防御措施將做得更加精細(xì)。

總而言之，偽造者終究是歪門邪道，少之又少；研究防偽的人才是正道，正者如云；邪不勝正，寡不敵眾，只不過是時(shí)間性的問題。所以，當(dāng)這些個(gè)例出現(xiàn)，大家應(yīng)該正確對(duì)待，這未必是一件壞事，因?yàn)橹挥袀€(gè)例出現(xiàn)了，才能去研究如何解決，以彌補(bǔ)漏洞。我們的智能化技術(shù)正趨于成熟，只有經(jīng)歷磨難才能去檢驗(yàn)它的成功與否，這是一個(gè)不可逾越的事實(shí)。

IB記者：生物特征識(shí)別技術(shù)的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)均是以公安業(yè)務(wù)的刑事偵察、證照管理或出入口控制系統(tǒng)的應(yīng)用環(huán)境為基礎(chǔ)而制定，對(duì)于不同行業(yè)，如金融服務(wù)、社保醫(yī)保、教育考試、電子商務(wù)以及司法領(lǐng)域等方面，是否也要建立相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)，不同的方面和行業(yè)會(huì)有什么區(qū)別嗎？或者說是否要建立一個(gè)共用的標(biāo)準(zhǔn)？

蘇光大：這是個(gè)很有深意的問題。關(guān)于標(biāo)準(zhǔn)問題，我們?cè)?003年就提出建立人臉識(shí)別標(biāo)準(zhǔn)，2004年公安部給我們提出一個(gè)項(xiàng)目——研究人臉識(shí)別標(biāo)準(zhǔn)起草，后來清華大學(xué)作為第一起草單位起草了《安防生物特征識(shí)別應(yīng)用術(shù)語》，公安部于2010年12月2日發(fā)布實(shí)施，這是我國最早的有關(guān)人臉識(shí)別技術(shù)的標(biāo)準(zhǔn)。隨著安防行業(yè)中的指紋、虹膜、人臉產(chǎn)品的相繼問世，我國又頒布了多項(xiàng)生物特征識(shí)別技術(shù)的標(biāo)準(zhǔn)。直到現(xiàn)在，許多標(biāo)準(zhǔn)草案還在討論之中，因?yàn)闃?biāo)準(zhǔn)對(duì)于技術(shù)發(fā)展來說是十分重要的。

為何標(biāo)準(zhǔn)這么重要？我國指紋在標(biāo)準(zhǔn)方面一直落后于應(yīng)用，舉例來說，一個(gè)單位在使用A家的指紋系統(tǒng)，然后根據(jù)需要換成了B家系統(tǒng)，結(jié)果數(shù)據(jù)等資源就需要全部更換、重新錄入，大量的資金、時(shí)間、勞動(dòng)力被浪費(fèi)；但如果有統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)去規(guī)范，或許只要更換一下核心技術(shù)或其他程序就可使用。相關(guān)部門也注意到了這一點(diǎn)，所以正在全力研究，希望統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)能夠走在大規(guī)模應(yīng)用的前面，這對(duì)整個(gè)行業(yè)的進(jìn)步會(huì)起到積極作用。

至于標(biāo)準(zhǔn)能否適用于各行各業(yè)，這就涉及到國家標(biāo)準(zhǔn)的情況了。我們也在討論如何使其上升到國家標(biāo)準(zhǔn)的層面，使標(biāo)準(zhǔn)的內(nèi)容涵蓋各個(gè)方面，包括安防行業(yè)，乃至全國通用。

就標(biāo)準(zhǔn)來說還有一個(gè)嚴(yán)重的問題，就是眾多標(biāo)準(zhǔn)已起草并頒布實(shí)施，但在標(biāo)準(zhǔn)的應(yīng)用上依舊存在一些問題。一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)出臺(tái)后到底能規(guī)范多少廠家、行業(yè)及各類應(yīng)用？這一部分才是各個(gè)標(biāo)委會(huì)最需要注意的問題。不是說我們只要做一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)放在那就行了，還應(yīng)該去檢查這些企業(yè)是否符合這個(gè)標(biāo)準(zhǔn)？同時(shí)，還要強(qiáng)調(diào)標(biāo)準(zhǔn)的正確應(yīng)用，這才是標(biāo)準(zhǔn)化應(yīng)該關(guān)注的問題。各個(gè)行業(yè)都會(huì)創(chuàng)建自己的標(biāo)準(zhǔn)，它們之間可以相互借鑒、互相彌補(bǔ)不足、尋找特殊性，然后再將其共同的部分上升為國家標(biāo)準(zhǔn)，指導(dǎo)、規(guī)范行業(yè)發(fā)展。

IB記者：您認(rèn)為未來生物識(shí)別技術(shù)應(yīng)用創(chuàng)新和突破的主要趨勢(shì)是什么？

蘇光大：就我國現(xiàn)狀來看，首先，缺少一些原創(chuàng)的東西。比如，MIT曾創(chuàng)造PCA方法，相較我們?cè)谶@些方法的創(chuàng)新上還是略遜一籌。當(dāng)然，我們也有一些原創(chuàng)的技術(shù)，如低分辨人臉圖像的重建等，但就全球的突破來說，還是要看能不能找到一些新的方法可以又快又好地去應(yīng)用。

其次，應(yīng)該關(guān)注一些實(shí)際的問題。就好比，算法再好，后續(xù)沒有設(shè)計(jì)好，也是白費(fèi)。這兩年人臉識(shí)別技術(shù)發(fā)展很穩(wěn)定，尤其是在三維方面，將來能不能更好地去運(yùn)用、去解決大規(guī)模視頻監(jiān)控的問題，還值得深思。尤其是人臉姿態(tài)不固定，光照、分辨率變化大，在這種復(fù)雜的情況下如何去支撐大型網(wǎng)絡(luò)，這是目前亟待解決的問題。

將來建設(shè)智慧城市，我認(rèn)為，最重要的一點(diǎn)就是怎樣把“看”轉(zhuǎn)換為“認(rèn)知”，即人工查看轉(zhuǎn)變?yōu)樽詣?dòng)瀏覽，這是一個(gè)飛躍。城市擁有數(shù)十萬的攝像頭，人工無法全部掌控，所以只能靠抽取檢查，就像周克華案件時(shí)，公安部曾向我們提出“如何解決需要花費(fèi)上千人力去查看監(jiān)控的問題”。這個(gè)體系結(jié)構(gòu)應(yīng)該怎么辦，就需要去研究更大的體系結(jié)構(gòu)，才能做到平安城市真正意義上的深度和有效應(yīng)用，這才是我們接下來做智慧城市要解決的問題，即要規(guī)?；瘧?yīng)用。

結(jié)束語

采訪結(jié)束后，蘇光大教授在其辦公室為我們演示了關(guān)于圖像提取的事例，一張張肉眼無法看清且較小的畫面，通過超低分辨率人臉圖像重建技術(shù)，從而實(shí)現(xiàn)和還原圖像，助力公安部門破案。一個(gè)個(gè)鮮明的事例足以證實(shí)人臉識(shí)別技術(shù)在其應(yīng)用中的地位。就像蘇光大教授所說的，生物特征識(shí)別技術(shù)雖然存在一些缺陷，而解決這些缺陷只不過是時(shí)間問題，所以，生物特征識(shí)別技術(shù)將在未來智能家居市場(chǎng)、智慧城市建設(shè)的應(yīng)用中涉及更多，這就需要我們更好的去開展、研究、解決出現(xiàn)的問題，讓生物特征識(shí)別技術(shù)在實(shí)踐中逐步完善。