數(shù)字指紋聲紋技術(shù)助力軍事反恐領(lǐng)域

孫立華+田武洲

所謂數(shù)字指紋，是指將不同的標(biāo)志性識(shí)別代碼—指紋，利用數(shù)字水印技術(shù)嵌入數(shù)字媒體，再將嵌入指紋的數(shù)字媒體分發(fā)給各個(gè)用戶。起初，數(shù)字指紋技術(shù)主要運(yùn)用于版權(quán)保護(hù)，如開(kāi)發(fā)商將用戶指紋密碼以不可見(jiàn)的方式嵌入多媒體。當(dāng)某個(gè)用戶將其非法拷貝傳播到外界后，版權(quán)所有者就可以通過(guò)提取拷貝中的指紋來(lái)追蹤非法用戶。數(shù)字指紋體制主要用于對(duì)嵌入指紋的文件進(jìn)行拷貝和分發(fā)的體制，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)非法分發(fā)者進(jìn)行跟蹤和取證。

數(shù)字指紋技術(shù)有望進(jìn)一步有效控制極端主義分子

為了對(duì)抗用戶的聯(lián)合攻擊，通常情況下，發(fā)行商將對(duì)用戶的指紋進(jìn)行編碼，以增加該指紋方案的安全性，這種編碼被稱(chēng)之為合謀容忍編碼。合謀容忍編碼由兩個(gè)部分組成，指紋的編碼算法和跟蹤算法。指紋編碼算法是指在一定假設(shè)下，將獲得的與用戶有關(guān)的信息按照一定的規(guī)則進(jìn)行編碼，生成具有一定抗攻擊能力的碼字的過(guò)程。

2013年7月，美國(guó)國(guó)防部率先研發(fā)一種可智能識(shí)別用戶身份的數(shù)字指紋，它由用戶的打字節(jié)奏、習(xí)慣性重?fù)艉洼p敲的按鍵等個(gè)人特點(diǎn)所組成。對(duì)長(zhǎng)期使用電腦的用戶來(lái)說(shuō)，敲擊鍵盤(pán)的風(fēng)格因人而異，而且相對(duì)固定，運(yùn)用此技術(shù)就能通過(guò)記錄和分析用戶使用鍵盤(pán)時(shí)手指肌肉的活動(dòng)完成對(duì)其身份識(shí)別。截至2013年7月，數(shù)字指紋已獲得許可，并在多家歐洲銀行的手機(jī)應(yīng)用中投入使用。

最近又有媒體報(bào)道，美國(guó)開(kāi)發(fā)數(shù)字指紋進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)反恐。目前，臉譜、推特、微軟以及Youtube等美國(guó)主要社交媒體網(wǎng)站宣布，建立一個(gè)共享數(shù)據(jù)庫(kù)，使用獨(dú)特的“數(shù)字指紋”技術(shù)來(lái)甄別帶有恐怖主義特征的網(wǎng)絡(luò)發(fā)布，以加快清除網(wǎng)絡(luò)上涉及恐怖主義宣傳及招募等違規(guī)內(nèi)容。

隨著IS遭受?chē)?guó)際反恐力量打擊壓力的不斷加大，其戰(zhàn)場(chǎng)由地面開(kāi)始轉(zhuǎn)移到網(wǎng)上，大力炫耀極端主義思潮，誘惑激進(jìn)分子為其效力，制造恐怖活動(dòng)。IS還經(jīng)常采取換電腦、手機(jī)和應(yīng)用程序等手段，躲避網(wǎng)絡(luò)攻擊。即使某些網(wǎng)站被取締、賬號(hào)被關(guān)閉，他們?nèi)钥筛鼡Q網(wǎng)站和賬號(hào)卷土重來(lái)。IS成立之初就在互聯(lián)網(wǎng)上發(fā)表聲明稱(chēng)，將在橫跨敘伊邊境的廣大區(qū)域建立一個(gè)伊斯蘭教國(guó)家，推薦巴格達(dá)迪為該國(guó)家的領(lǐng)導(dǎo)人，并呼吁全世界的穆斯林效忠巴格達(dá)迪。2015年12月2日，加利福尼亞州南部圣貝納迪諾市一所名為“內(nèi)陸地區(qū)中心”的殘障康復(fù)中心發(fā)生惡性槍擊事件，導(dǎo)致14人遇難、21人受傷。經(jīng)查證實(shí)，此次槍擊案的罪魁禍?zhǔn)资荌S的兩名追隨者。其中一名男性嫌疑犯在多年前與美國(guó)聯(lián)邦調(diào)查局“恐怖分子”名單上的其他嫌疑人有過(guò)聯(lián)系。另外一名女性嫌犯疑似在社交網(wǎng)站上用別名發(fā)布信息向IS表示忠心。目前，美國(guó)境內(nèi)約有300個(gè)社交媒體賬號(hào)正在極力向美國(guó)人傳播IS思想，IS支持者呈現(xiàn)不斷擴(kuò)大趨勢(shì)。從2014年以來(lái)，奧巴馬政府先后在臉譜、推特等主要社交媒體平臺(tái)上展開(kāi)地毯式網(wǎng)絡(luò)清理活動(dòng)。2015年至今，推特所關(guān)閉的涉恐賬號(hào)總數(shù)超過(guò)36萬(wàn)個(gè)。與此同時(shí)，美國(guó)網(wǎng)絡(luò)戰(zhàn)部隊(duì)還采取主動(dòng)的網(wǎng)絡(luò)攻擊方式，致癱、屏蔽恐怖組織創(chuàng)辦的數(shù)百個(gè)社交平臺(tái)。然而，恐怖分子讓美國(guó)網(wǎng)絡(luò)防不勝防，美國(guó)啟動(dòng)數(shù)字指紋網(wǎng)上反恐怖技術(shù)。警方可以強(qiáng)迫嫌疑犯用指紋解鎖iPhone，方便查找證據(jù)，但是無(wú)法強(qiáng)迫他人交出密碼。

智能手機(jī)廠商為手機(jī)引入了新的進(jìn)入模式，但同時(shí)也為黑客留下另一個(gè)攻擊點(diǎn)。如果黑客拿到了指紋的數(shù)字復(fù)制樣本，就可以進(jìn)行各類(lèi)破壞活動(dòng)。所以，還必須與聲紋結(jié)合并用，才能進(jìn)一步提高安全性。

所謂聲紋，是指用電聲學(xué)儀器顯示的攜帶語(yǔ)言信息的聲波頻譜。語(yǔ)音識(shí)別技術(shù)主要有聲紋識(shí)別、內(nèi)容識(shí)別、語(yǔ)種識(shí)別、語(yǔ)音標(biāo)準(zhǔn)識(shí)別。語(yǔ)音識(shí)別過(guò)程實(shí)際上是一種認(rèn)識(shí)過(guò)程。就像人們聽(tīng)語(yǔ)音時(shí)，并不把語(yǔ)音和語(yǔ)言的語(yǔ)法結(jié)構(gòu)、語(yǔ)義結(jié)構(gòu)區(qū)分開(kāi)來(lái)，因?yàn)楫?dāng)發(fā)音模糊時(shí)人們可以通過(guò)知識(shí)來(lái)指導(dǎo)對(duì)語(yǔ)言的理解過(guò)程，但是對(duì)機(jī)器來(lái)說(shuō)，識(shí)別系統(tǒng)也要利用這些方面的知識(shí)，只是如何有效地描述這些語(yǔ)法和語(yǔ)義仍有困難。在實(shí)際生活中，每個(gè)人說(shuō)話時(shí)的語(yǔ)聲，都有自己的特點(diǎn)。聲紋不僅具有特定性，而且有相對(duì)穩(wěn)定性的特點(diǎn)。基于聲紋的這兩個(gè)特征，偵查人員就可將獲取的犯罪分子的聲紋和嫌疑人的聲紋，通過(guò)聲紋鑒定技術(shù)進(jìn)行檢驗(yàn)對(duì)比，迅速認(rèn)定罪犯，為偵查破案提供可靠的證據(jù)。

美國(guó)EP一3電子偵察機(jī)安裝有聲紋識(shí)別偵聽(tīng)模塊

從理論上講，聲紋同指紋一樣具有身份識(shí)別的作用。雖然由于技術(shù)和經(jīng)驗(yàn)的問(wèn)題，暫時(shí)不能說(shuō)完全達(dá)到了指紋那樣的精確程度，但它已經(jīng)被越來(lái)越多的國(guó)家認(rèn)可為一種證據(jù)。1981年，在美國(guó)密執(zhí)安州成立了“國(guó)際聲紋鑒定學(xué)會(huì)”，旨在進(jìn)一步完善聲紋鑒定技術(shù)，加強(qiáng)推動(dòng)、培訓(xùn)和宣傳，促使聲紋鑒定成為世界公認(rèn)的一種人身識(shí)別的科學(xué)方法。目前，許多國(guó)家都己把聲紋鑒定作為辨認(rèn)犯罪嫌疑人的重要手段。如通過(guò)收集嫌疑人語(yǔ)音樣本進(jìn)行聲紋鑒定，為認(rèn)定或否定犯罪人提供鑒定結(jié)論等。

科學(xué)的聲紋研究是以完善的錄音設(shè)備為基礎(chǔ)的，而且最先是為戰(zhàn)爭(zhēng)服務(wù)的。二戰(zhàn)中，為了提高軍事通訊效率，美國(guó)電話電報(bào)公司的貝爾實(shí)驗(yàn)室研究和發(fā)明了音響光譜圖象顯示器，把聲波用光譜圖像加以顯示。戰(zhàn)后，這項(xiàng)研究被中止。到了20世紀(jì)60年代，美國(guó)紐約市的綁架、電話恐嚇案件驟增，貝爾實(shí)驗(yàn)室受執(zhí)法部門(mén)委托，恢復(fù)對(duì)聲紋的研究。20世紀(jì)70年代，日本、羅馬尼亞、西德等都相繼開(kāi)展了聲紋鑒定技術(shù)，以對(duì)付恐怖犯罪活動(dòng)。美國(guó)國(guó)家安全局已掌握了移動(dòng)電話聲音識(shí)別術(shù)，如果蘇聯(lián)領(lǐng)導(dǎo)人勃列日涅夫乘車(chē)行駛在莫斯科的某條大街上，用移動(dòng)電話跟其他人說(shuō)話，美國(guó)國(guó)家安全局的聲音識(shí)別系統(tǒng)就會(huì)立即確認(rèn)出勃列日涅夫的身份，他的談話內(nèi)容就會(huì)立即被國(guó)家安全局工作人員記錄下來(lái)。到20世紀(jì)90年代初，美國(guó)電話電報(bào)公司想用計(jì)算機(jī)技術(shù)促進(jìn)通訊業(yè)的發(fā)展，于是組織力量研究出一種語(yǔ)音識(shí)別軟件。1992年3月，世界上第一套語(yǔ)音識(shí)別系統(tǒng)在美國(guó)誕生。當(dāng)時(shí)這套系統(tǒng)的主要任務(wù)是代表公司向用戶詢問(wèn)采用何種付款方式。由于該軟件處于試驗(yàn)階段，存在不少問(wèn)題，也鬧出不少笑話。西方人“請(qǐng)”“謝謝”總不離口，當(dāng)計(jì)算機(jī)詢問(wèn)時(shí)，用戶總免不了要說(shuō)聲“請(qǐng)”和“謝謝”。但是計(jì)算機(jī)可不知道這只是客套話，并無(wú)實(shí)際意義。正是這些客套話妨礙了計(jì)算機(jī)對(duì)有用指令的正確執(zhí)行，為此計(jì)算機(jī)時(shí)常出錯(cuò)。經(jīng)過(guò)幾個(gè)月的試用后，美國(guó)電報(bào)電話公司對(duì)用戶提出以下要求：用戶和計(jì)算機(jī)對(duì)話時(shí)要口齒清楚，發(fā)音準(zhǔn)確;不得說(shuō)“請(qǐng)”“謝謝”之類(lèi)的客套話，以免干擾計(jì)算機(jī)的正確判斷。1992年下半年， 世界計(jì)算機(jī)業(yè)的巨子IBM公司對(duì)這套系統(tǒng)進(jìn)行了改進(jìn)，研制出能識(shí)別2.2萬(wàn)個(gè)單詞的語(yǔ)音識(shí)別合成系統(tǒng)。1997年，IBM在國(guó)內(nèi)首次推出了第一套中文語(yǔ)音識(shí)別系統(tǒng)，讓我們看到人和機(jī)器用自然語(yǔ)言交流成為現(xiàn)實(shí)，為漢字輸入帶來(lái)了一股新鮮的潮流。

語(yǔ)音識(shí)別中的聲紋識(shí)別技術(shù)，在軍事保密中有著重要的應(yīng)用價(jià)值。據(jù)美國(guó)《華盛頓時(shí)報(bào)》披露，美國(guó)國(guó)家安全局一直將聲音識(shí)別技術(shù)當(dāng)作研究重點(diǎn)。比如，敵對(duì)國(guó)家領(lǐng)導(dǎo)人是美國(guó)情報(bào)機(jī)構(gòu)重點(diǎn)識(shí)別的對(duì)象，只要其利用國(guó)內(nèi)通信網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行通話，聲音識(shí)別系統(tǒng)就會(huì)立即提醒工作人員，某國(guó)領(lǐng)導(dǎo)正在通話，請(qǐng)注意。最近，美國(guó)前情報(bào)官詹姆士·巴姆福德在其新著《秘密》一書(shū)中透露的一些內(nèi)幕消息也證實(shí)了這套聲音識(shí)別系統(tǒng)的存在。書(shū)中說(shuō)，美國(guó)情報(bào)部門(mén)開(kāi)始聲音識(shí)別技術(shù)的研究已經(jīng)有很多年了，最近幾年，這套系統(tǒng)的功能不斷完善，可以準(zhǔn)確地識(shí)別出具體的聲音。他指出：“監(jiān)聽(tīng)員甚至可以說(shuō)出被監(jiān)聽(tīng)者是否感冒了?！彼€透露，國(guó)家安全局擁有大量被監(jiān)聽(tīng)者的資料，有時(shí)候監(jiān)聽(tīng)員在監(jiān)聽(tīng)時(shí)，旁邊就放著這些被監(jiān)聽(tīng)者的照片。據(jù)報(bào)道，曾迫降在我國(guó)海南機(jī)場(chǎng)的美軍EP-3偵察機(jī)中就安裝了聲紋識(shí)別偵聽(tīng)模塊。這一聲紋識(shí)別系統(tǒng)功能強(qiáng)大，只要被偵察者通過(guò)無(wú)線電進(jìn)行對(duì)話，該系統(tǒng)便能查明通話者的身份，尤其是高層領(lǐng)導(dǎo)者的身份。美軍正是靠著這套功能強(qiáng)大的系統(tǒng)，掌握了其他國(guó)家大量絕密情報(bào)。五角大樓曾專(zhuān)門(mén)邀請(qǐng)語(yǔ)言學(xué)家，對(duì)被偵察國(guó)家的語(yǔ)言進(jìn)行了全面深入的研究，開(kāi)發(fā)出了一套獨(dú)特的電子監(jiān)聽(tīng)系統(tǒng)，只要美軍截獲到對(duì)方的通話，這套系統(tǒng)能立即識(shí)別出通話者的身份，從而判斷出從中掌握到的情報(bào)的價(jià)值到底有多大。當(dāng)截獲到對(duì)方通話后，監(jiān)聽(tīng)系統(tǒng)能自動(dòng)刪除雜音，通過(guò)與聲音數(shù)據(jù)庫(kù)相對(duì)照，準(zhǔn)確識(shí)別出通話者身份。

在軍事計(jì)算機(jī)系統(tǒng)和核心要害部位的封閉管理中，應(yīng)用聲紋識(shí)別技術(shù)進(jìn)行身份認(rèn)證，具有很高的精確度，可進(jìn)一步增加系統(tǒng)的安全性。一些應(yīng)用了聲紋識(shí)別技術(shù)的新型計(jì)算機(jī)安全產(chǎn)品，可以在普通的USB加密鑰匙基礎(chǔ)上，增加聲紋認(rèn)證功能，并對(duì)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)進(jìn)行加密，保護(hù)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中的重要文件不被非法竊取、瀏覽、篡改、刪除或破壞。在一些軍事要地的核心部位，應(yīng)用語(yǔ)音識(shí)別技術(shù)實(shí)施門(mén)禁管理，可以有效辨識(shí)合法進(jìn)出者。保密管理系統(tǒng)根據(jù)輸入的自然語(yǔ)音信號(hào)，進(jìn)行聲紋身份認(rèn)證，并自動(dòng)開(kāi)啟或閉合門(mén)禁設(shè)施。

應(yīng)用聲紋識(shí)別技術(shù)，可以對(duì)發(fā)出命令者進(jìn)行身份確認(rèn)，避免出現(xiàn)敵方利用我方信道偽裝我指揮員發(fā)出假命令，干擾我方軍事行動(dòng)的情況。由于在計(jì)算機(jī)信息處理中，錄音的過(guò)程要經(jīng)過(guò)模擬到數(shù)字的信號(hào)轉(zhuǎn)換，放音的過(guò)程還要經(jīng)過(guò)數(shù)字到模擬的信號(hào)轉(zhuǎn)換，因此，即使竊密者使用錄音設(shè)備錄下合法用戶的聲音進(jìn)行聲紋身份認(rèn)證，經(jīng)過(guò)從模擬到數(shù)字、再?gòu)臄?shù)字到模擬的兩次信號(hào)轉(zhuǎn)換，聲音頻譜會(huì)有明顯衰減和失真，這種失真很容易被認(rèn)證程序分辯出來(lái)。所以，依靠錄音登錄也不能通過(guò)聲紋認(rèn)證。適當(dāng)調(diào)節(jié)聲紋認(rèn)證嚴(yán)格程度的閾值，聲紋認(rèn)證的錯(cuò)誤接受率和錯(cuò)誤拒絕率可以有所下降。

責(zé)任編輯：彭振忠