試論信息安全領(lǐng)域中生物識(shí)別技術(shù)和人工智能的應(yīng)用

摘? 要：生物識(shí)別技術(shù)是一項(xiàng)涵蓋多學(xué)科知識(shí)的身份驗(yàn)證技術(shù)，隨著大數(shù)據(jù)技術(shù)以及云計(jì)算技術(shù)等的發(fā)展，人工智能技術(shù)在實(shí)際生活中的應(yīng)用也越來越廣泛。利用生物識(shí)別技術(shù)和人工智能技術(shù)進(jìn)行識(shí)別驗(yàn)證，在多個(gè)領(lǐng)域中都有體現(xiàn)，本文主要對(duì)信息安全領(lǐng)域中生物識(shí)別技術(shù)和人工智能技術(shù)應(yīng)用進(jìn)行了分析，以供參考。

關(guān)鍵詞：人工智能;生物識(shí)別;信息安全

中圖分類號(hào)：TP18;TP391.41? ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：2096-4706（2019）23-0142-03

The Application of Biometrics and Artificial Intelligence

in the Field of Information Security

LI Yafang

（Suzhou Chien-shiung Institute of technology，Taicang? 215411，China）

Abstract：Biometrics technology is an authentication technology that covers multi-disciplinary knowledge. With the development of big data technology and cloud computing technology，artificial intelligence technology is more and more widely applied in real life. The use of biometrics and artificial intelligence technology for identification verification has been reflected in many fields. This paper mainly analyzes the application of biometrics and artificial intelligence in the field of information security for reference.

Keywords：artificial intelligence;biometric identification;information security

0? 引? 言

在計(jì)算機(jī)技術(shù)以及網(wǎng)絡(luò)技術(shù)快速發(fā)展的同時(shí)，信息安全問題也越來越重要，利用生物識(shí)別技術(shù)來進(jìn)行身份驗(yàn)證，能夠增加信息的安全性，最大程度地避免信息泄露問題，如今在很多領(lǐng)域中都有應(yīng)用，而且生物識(shí)別技術(shù)已經(jīng)進(jìn)入全面應(yīng)用發(fā)展時(shí)代。

1? 生物識(shí)別技術(shù)的應(yīng)用發(fā)展

生物識(shí)別技術(shù)主要是利用計(jì)算機(jī)與生物學(xué)、光學(xué)、聲學(xué)等的結(jié)合，通過人體的生物特征來鑒別個(gè)人身份信息。人體的生物特征包括生理特征和行為特征。利用生理特征進(jìn)行識(shí)別的技術(shù)有人臉識(shí)別、指紋識(shí)別、虹膜識(shí)別、掌紋識(shí)別、靜脈識(shí)別等。利用行為特征進(jìn)行識(shí)別的技術(shù)有聲音識(shí)別、步態(tài)識(shí)別、字跡識(shí)別等。在眾多的生物識(shí)別技術(shù)中，人臉識(shí)別、指紋識(shí)別、虹膜識(shí)別、掌紋識(shí)別技術(shù)的發(fā)展較為成熟，應(yīng)用也比較多。對(duì)生物識(shí)別技術(shù)進(jìn)行簡(jiǎn)單比較如表1所示。

我國最早開始進(jìn)行人臉、虹膜、字跡、步態(tài)等生物識(shí)別技術(shù)研究的單位有中科院研究所，并且在步態(tài)識(shí)別技術(shù)方面取得了很好的研究效果。如今，生物識(shí)別技術(shù)已經(jīng)在很多領(lǐng)域中得到了應(yīng)用。在公共安全方面，可以使用相關(guān)的生物識(shí)別技術(shù)進(jìn)行罪犯信息識(shí)別、刑偵追擊等，為公安系統(tǒng)的安全提供更好的保障;在計(jì)算機(jī)信息安全方面，可以使用生物識(shí)別技術(shù)進(jìn)行文件加密、登錄以及解密等;在商業(yè)企業(yè)信息安全方面，可以使用生物識(shí)別技術(shù)進(jìn)行電子商務(wù)、電子貨幣的交易，保障資金信息安全;在門禁系統(tǒng)安全方面，可以使用生物識(shí)別技術(shù)保障軍事機(jī)構(gòu)、金融機(jī)構(gòu)等的信息安全。

2? 基于人臉識(shí)別的生物識(shí)別技術(shù)算法研究

人臉識(shí)別技術(shù)在使用時(shí)流程通常如圖1所示。在整個(gè)識(shí)別流程中，圖像的預(yù)處理是非常重要的一個(gè)環(huán)節(jié)，因?yàn)樵谌四樧R(shí)別中，圖像的質(zhì)量會(huì)影響對(duì)人臉的檢測(cè)和對(duì)比識(shí)別，而人臉圖像的取得大都是使用攝像頭來拍攝的，這樣得到的圖像就會(huì)受到很多環(huán)境因素的影響，導(dǎo)致圖像與原物之間的差異過大，不能夠進(jìn)行有效識(shí)別，所以要在人臉識(shí)別前進(jìn)行圖像預(yù)處理，使圖像的質(zhì)量得到改進(jìn)，這樣就能夠使人臉識(shí)別更好地進(jìn)行。通常使用的人臉圖像預(yù)處理的方法包括灰度歸一與直方圖均衡、圖像二值化、圖像濾波去噪等。

在灰度歸一與直方圖均衡方法中，灰度歸一主要是指經(jīng)過一定的處理后，彩色圖像轉(zhuǎn)化成灰度圖像。如果直接使用彩色圖像，會(huì)需要很長時(shí)間的處理，影響系統(tǒng)的處理速度，而把彩色的圖像轉(zhuǎn)化成灰度圖像后，信息能夠更好地得到體現(xiàn)，并且也不會(huì)使圖像失真。在取得人臉圖像之后，可以對(duì)其進(jìn)行灰度歸一處理，減少光度的影響，使圖像的對(duì)比度能夠進(jìn)一步加強(qiáng)，保證人臉識(shí)別的關(guān)鍵信息，這樣才能更好地進(jìn)行后續(xù)識(shí)別工作。在處理圖像時(shí)通常使用RGB圖像格式，使用這種方式來進(jìn)行處理時(shí)，由于受到光線影響，需要將RGB顏色模型進(jìn)行灰度歸一處理。如果把RGB作為原圖像的某像素值，將RGB作為灰度歸一后的像素值，那么計(jì)算公式為：

另外，直方圖均衡主要是將圖像局部的對(duì)比度進(jìn)一步加強(qiáng)，通過直方圖讓局部圖像的亮度均衡分布，使局部圖像對(duì)比度增強(qiáng)而不影響整體圖像的對(duì)比度。

圖像預(yù)處理完成后，需要對(duì)人臉特征進(jìn)行提取，通常人臉圖像特征表示的方法有Haar特征、Gabor特征、LBP特征等。圖像預(yù)處理和人臉特征表示這兩部分的工作做好后，才能夠使人臉檢測(cè)更好地進(jìn)行。人臉檢測(cè)主要是利用計(jì)算機(jī)技術(shù)來處理圖像信息，檢測(cè)目標(biāo)中有沒有人臉以及人臉圖像的實(shí)際位置，這也是識(shí)別技術(shù)中最關(guān)鍵的部分。然后是對(duì)人臉進(jìn)行識(shí)別，并與人臉數(shù)據(jù)庫進(jìn)行比對(duì)，識(shí)別人臉圖像信息與數(shù)據(jù)庫的匹配程度，從而實(shí)現(xiàn)識(shí)別的目的。在研究完人臉識(shí)別技術(shù)的關(guān)鍵流程后，使用攝像頭進(jìn)行人臉圖像拍攝，在獲取到圖像后，對(duì)人臉進(jìn)行檢測(cè)，檢測(cè)有人臉信息后進(jìn)行識(shí)別，識(shí)別成功后就會(huì)讀取到人臉?biāo)鶎?duì)應(yīng)的信息。在人臉識(shí)別技術(shù)中，對(duì)人臉的圖像預(yù)處理、人臉特征表示、人臉檢測(cè)及識(shí)別是其中最主要的內(nèi)容，確保人臉圖像的收集質(zhì)量，并做好人臉檢測(cè)和識(shí)別，才能夠使該項(xiàng)技術(shù)順利地完成身份驗(yàn)證。

3? 在保障安全方面生物識(shí)別技術(shù)的應(yīng)用

3.1? 金融信息安全應(yīng)用

根據(jù)有關(guān)研究報(bào)告顯示，在全球金融無現(xiàn)金化交易中，中國已經(jīng)位居第六位，僅次于美國。而在國內(nèi)的金融交易中，手機(jī)支付交易占據(jù)較高的比重，美國的無現(xiàn)金化交易主要是使用信用卡，而中國則是手機(jī)支付最多。在美國金融行業(yè)中，很多大型的銀行都在使用人臉識(shí)別、指紋識(shí)別等生物識(shí)別技術(shù)來確保金融交易信息的安全。例如，美國銀行在手機(jī)賬戶登錄方面使用指紋識(shí)別技術(shù)，客戶通過指紋識(shí)別才能夠進(jìn)入該銀行的賬戶登錄界面。花旗銀行使用聲音識(shí)別技術(shù)來驗(yàn)證信用卡客戶達(dá)到80萬人以上，通過不同的生物識(shí)別技術(shù)提高金融交易信息的安全。在國內(nèi)，中科博宏科技有限公司將人工智能和生物識(shí)別技術(shù)進(jìn)行融合應(yīng)用在金融安全上。如今很多銀行及金融機(jī)構(gòu)在使用生物識(shí)別技術(shù)進(jìn)行交易安全認(rèn)證，包括工商銀行、平安銀行、廊坊銀行等單位。將人臉識(shí)別技術(shù)應(yīng)用在中國工商銀行中，如今，可以在自助取款機(jī)上進(jìn)行刷臉取款、進(jìn)行生物識(shí)別建檔、自助業(yè)務(wù)辦理等方面實(shí)現(xiàn)。生物識(shí)別技術(shù)的應(yīng)用，使金融交易信息安全進(jìn)一步得到保障，同時(shí)也提高了金融業(yè)務(wù)交易的效率。

3.2? 個(gè)人身份信息安全認(rèn)證應(yīng)用

在航空信息安全認(rèn)證方面，生物識(shí)別技術(shù)已經(jīng)逐漸受到重視，利用生物識(shí)別技術(shù)，美國已經(jīng)將人臉識(shí)別系統(tǒng)應(yīng)用在多個(gè)機(jī)場(chǎng)中。2018年，美國航空公司與海關(guān)保護(hù)局、運(yùn)輸安全管理局合作，全面使用生物識(shí)別技術(shù)在亞特蘭大國際機(jī)場(chǎng)，是首個(gè)全面使用生物識(shí)別技術(shù)的航站樓。而在我國，利用生物識(shí)別技術(shù)進(jìn)行信息安全認(rèn)證，2014年是最重要的轉(zhuǎn)折點(diǎn)，到2018年，生物識(shí)別技術(shù)的應(yīng)用已經(jīng)進(jìn)入全面發(fā)展階段，比如智能手機(jī)與生物識(shí)別技術(shù)的融合，人們可以利用人臉識(shí)別技術(shù)進(jìn)行個(gè)人身份信息的安全認(rèn)證，在線上交易進(jìn)行時(shí)，以往個(gè)人信息的安全認(rèn)證要通過密碼，使用生物識(shí)別技術(shù)后，可以利用指紋識(shí)別和人臉識(shí)別更快地完成信息驗(yàn)證，防止密碼外泄的情況發(fā)生，而且生物識(shí)別技術(shù)的優(yōu)勢(shì)就是不可復(fù)制的唯一性，不怕忘記，不會(huì)丟失，能夠保障個(gè)人信息的安全。

3.3? 門禁系統(tǒng)安全應(yīng)用

在很多安全級(jí)別較高的機(jī)構(gòu)中，門禁系統(tǒng)的安全是非常重要的，涉及到很多機(jī)密信息的安全問題，因此會(huì)使用生物識(shí)別技術(shù)來驗(yàn)證進(jìn)出人員的身份合理性，以防止重要信息泄露情況的發(fā)生。利用生物識(shí)別技術(shù)進(jìn)行門禁識(shí)別，大都是使用人臉、掌紋、虹膜、聲音等進(jìn)行身份識(shí)別，或者是多種識(shí)別技術(shù)同時(shí)使用進(jìn)行多重驗(yàn)證，確保信息的安全性。例如，在一些重要的實(shí)驗(yàn)研究場(chǎng)所，為了確保核心資料數(shù)據(jù)不被盜取，門禁系統(tǒng)的進(jìn)出需要核心技術(shù)人員的虹膜識(shí)別或者是掌紋識(shí)別，這樣可以控制好重要場(chǎng)所人員的進(jìn)出，保證信息數(shù)據(jù)的安全性。

4? 生物識(shí)別和人工智能的結(jié)合應(yīng)用

4.1? 智能設(shè)備與生物識(shí)別技術(shù)的結(jié)合

如今，智能手機(jī)已經(jīng)成為人們生活中普遍應(yīng)用的移動(dòng)終端設(shè)備，而生物識(shí)別技術(shù)也已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了與智能手機(jī)之間的結(jié)合，尤其是指紋識(shí)別技術(shù)和人臉識(shí)別技術(shù)。到2018年，智能手機(jī)中生物識(shí)別技術(shù)的使用率已經(jīng)達(dá)到55%左右，主要用于手機(jī)的安全解鎖以及隱私文件的解密還有手機(jī)支付的身份安全驗(yàn)證等。如今，大多數(shù)品牌智能機(jī)的安全解鎖都有指紋識(shí)別技術(shù)和人臉識(shí)別技術(shù)，并且還增加語音識(shí)別技術(shù)來增強(qiáng)人工智能體驗(yàn)。例如，華為Mate10手機(jī)系統(tǒng)使用海思970處理器和EMUI8.0，能夠增加語音識(shí)別的信息交互體驗(yàn)，蘋果iPhone X使用仿生處理器實(shí)現(xiàn)了人臉識(shí)別解鎖功能。

4.2? 生物識(shí)別技術(shù)在智能化場(chǎng)景中的應(yīng)用

生物識(shí)別技術(shù)在信息安全方面的應(yīng)用能夠防止信息外泄，確保信息的安全，與人工智能技術(shù)結(jié)合，在很多智能化的場(chǎng)景中也得到了很好的應(yīng)用。在汽車使用中，生物識(shí)別技術(shù)的體現(xiàn)主要在開關(guān)啟動(dòng)、車鎖使用、監(jiān)測(cè)等方面。

5? 結(jié)? 論

從有關(guān)資料數(shù)據(jù)顯示中可以看出，生物識(shí)別技術(shù)的應(yīng)用已經(jīng)逐漸變得廣泛，未來的應(yīng)用市場(chǎng)還會(huì)不斷地?cái)U(kuò)大，這些都源于生物識(shí)別技術(shù)的良好特點(diǎn)，而且隨著人工智能化程度的不斷加深，生物識(shí)別技術(shù)的發(fā)展也會(huì)逐漸多元化，應(yīng)用空間會(huì)更廣。尤其是在大數(shù)據(jù)技術(shù)以及云計(jì)算技術(shù)等快速發(fā)展的時(shí)代，信息安全越來越受人們的重視，為了進(jìn)一步確保信息的安全性，生物識(shí)別技術(shù)也會(huì)不斷地創(chuàng)新，實(shí)現(xiàn)多方式的生物識(shí)別。

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作者簡(jiǎn)介：李亞方（1972-），男，漢族，江蘇太倉人，碩士，講師，主要研究方向：計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)及信息安全技術(shù)。