你走到一家自助銀行前，攝像頭通過(guò)“刷臉”，自動(dòng)識別你的身份為你開(kāi)門(mén)；你站到ATM機前輸入密碼，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，在現實(shí)中應用越來(lái)越多。
今年4月，馬云在德國漢諾威IT博覽會(huì )上當眾演示刷臉支付；上月號稱(chēng)全球第一臺具有人臉識別功能的ATM機在杭州誕生。而廣州繼養老金認證使用人臉識別技術(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年齡的應用刷了屏。
“刷臉”時(shí)代真的要來(lái)了？作為眾多生物識別技術(shù)的一種，為什么“刷臉”這么熱？有中科院專(zhuān)家認為，相較于其他生物識別技術(shù)，人臉識別技術(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定性較弱。
刷臉取錢(qián)：從愚人節玩笑到現實(shí)
“一個(gè)空付的時(shí)代就要到了。”一段時(shí)長(cháng)1分鐘54秒的視頻里，一位戴眼鏡的年輕人對著(zhù)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：用戶(hù)不帶錢(qián)包、手機，直接在商店刷臉、文身甚至寵物，就可以付錢(qián)購物。隨后，支付寶官方證實(shí)這只是愚人節的玩笑而已。
但僅僅過(guò)了兩年，這個(gè)玩笑在現實(shí)中上演了。今年5月，全球第一臺具有人臉識別功能的A T M機在杭州誕生。該機器由清華大學(xué)與某公司聯(lián)合研發(fā)，是我國首臺具有自主知識產(chǎn)權的金融安全設備。所謂A T M機的人臉識別，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機頂端攝像頭攝錄下來(lái)的取款人面容，進(jìn)行比對。它可與銀行、公安等系統聯(lián)網(wǎng)，從而遏制犯罪。
不僅可以認嫌犯 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)或將使用人臉識別技術(shù)。日前，公安部第一研究所開(kāi)發(fā)的名為“面向未來(lái)”的人臉識別系統，已經(jīng)正式向外界發(fā)布。系統在終端采集人臉信息后，與數據庫里的逃犯等資料進(jìn)行比對，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(fǎng)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)出非接觸式人臉識別技術(shù)，退休人員完成首次面部數據采集建模后，只要在有互聯(lián)網(wǎng)和攝像頭的地方“掃臉”，就可以完成年度認證。為了防止養老金冒領(lǐng)，退休人員每年都要進(jìn)行生存證明，以便確認資格。按照新辦法，退休人員首先要進(jìn)行數據建模采集，攜帶本人二代身份證等證件，到街鎮退管部門(mén)進(jìn)行面部數據采集建模，通過(guò)網(wǎng)上資格認證，就可以直接在網(wǎng)上操作，大大節約了時(shí)間。
金融支付和安防行業(yè)應用前景最廣
“這個(gè)市場(chǎng)未來(lái)會(huì )很龐大，未來(lái)將進(jìn)入野蠻擴張期。”上海逗點(diǎn)科技公司負責人張晰對南都記者說(shuō)。他認為，人臉識別技術(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(zhù)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。”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年北京奧運會(huì )和2014年的上海亞信峰會(huì )。在北京奧運會(huì )期間，觀(guān)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 )在兩秒內抓拍人臉，定位面部關(guān)鍵點(diǎn)，并提取特征，隨后將認證結果同時(shí)上傳到計算機，再通過(guò)計算機與觀(guān)眾的身份信息進(jìn)行比對。
除了安防行業(yè)，人臉識別技術(shù)的另一大應用場(chǎng)景，是在金融支付領(lǐng)域。快速發(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)身份識別，成為登錄征信系統的第一步。這正是人臉識別技術(shù)大規模商用的潛力所在。
2015年4月，馬云就在德國漢諾威IT博覽會(huì )上，當眾演示了刷臉支付。這項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)計劃在購物后的支付認證階段通過(guò)“掃臉”取代傳統密碼。螞蟻金服某負責人接受媒體采訪(fǎng)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)認證等業(yè)務(wù)領(lǐng)域。
比人的識別能力強，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為，目前的人臉識別技術(shù)上不完美，“如果脫離了密碼輸入，完全使用人臉識別技術(shù)進(jìn)行存取款操作，是不太可能的。”上海逗點(diǎn)科技負責人張晰也表示，他認為目前在銀行領(lǐng)域，人臉識別技術(shù)只能作為輔助手段，“銀行的要求是零容忍，不能出現任何問(wèn)題。”
雖然如此，“人臉識別技術(shù)比人的識別能力要強，而且強不少”，北京曠視科技市場(chǎng)與經(jīng)營(yíng)部總經(jīng)理謝憶楠對南都記者說(shuō)，“比如一個(gè)銀行柜員對人臉識別的精度可能達到萬(wàn)分之一誤識率，通過(guò)率可以超過(guò)90%；而我們最好的成績(jì)是十萬(wàn)分之一的誤識率，通過(guò)率可以超過(guò)97%-98%。”生物識別技術(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 )運算過(guò)程
人臉識別研究始于上世紀60年代末至70年代初，與指紋識別、掌紋識別、虹膜識別等都屬于生物識別技術(shù)的一種。早期人臉識別技術(shù)，是測量人臉上根據眼角、鼻孔、嘴巴、下巴幾個(gè)部位的幾何關(guān)系，通過(guò)圖像庫中的人臉模板，與待識別人臉在灰度上的相似程度，來(lái)實(shí)現人臉識別。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別能力很差。
進(jìn)入上世紀90年代，隨著(zhù)計算機技術(shù)的快速發(fā)展，在經(jīng)歷了技術(shù)的數次更新迭代之后，人臉識別技術(shù)已從最初對背景單一的正面灰度圖像的識別，發(fā)展到能識別不同側面的靜態(tài)人臉，目前能做到動(dòng)態(tài)進(jìn)行人臉識別。
國際上，比較領(lǐng)先的研究機構是美國的麻省理工學(xué)院和英國的劍橋大學(xué)。國內關(guān)于人臉自動(dòng)識別的研究始于20世紀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，在中國的互聯(lián)網(wǎng)創(chuàng )業(yè)浪潮下，一批有著(zhù)學(xué)術(shù)背景的新型生物識別創(chuàng )業(yè)團隊開(kāi)始崛起，如曠視科技下的face++團隊、騰訊下屬的優(yōu)圖團隊等，采用了更先進(jìn)的“深度學(xué)習”算法，用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò )模擬人的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò )運算過(guò)程，能達到更高精度。
成立于2012年的face+ +團隊，已經(jīng)與螞蟻金服及多家銀行開(kāi)展合作。該團隊所屬公司的市場(chǎng)與經(jīng)營(yíng)部總經(jīng)理謝憶楠對南都記者介紹，“比如有人在攝像頭前，用手捂住了半張臉，按照傳統回歸算法，系統認為他不是一張人臉。因為它不符合系統通過(guò)回歸運算得出的人臉標準結構；而深度學(xué)習算法，在判斷是人臉的基礎上，則會(huì )進(jìn)入第二層判斷，多重驗證。”
作為人工智能技術(shù)研究的新階段，深度學(xué)習算法相當于“教機器模仿人類(lèi)的學(xué)習機制”。采用此算法后，操作者可以給系統提供大量數據，使其自己具備學(xué)習能力。比如，深度學(xué)習算法機器人，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)習算法下，系統能夠更加智能地識別人臉。
因為時(shí)間原因，身份證照片和用戶(hù)當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恒定。傳統回歸運算可能會(huì )出現誤差，深度學(xué)習算法則把人臉?lè )譃?00多個(gè)關(guān)鍵點(diǎn)，盡量避免誤差。
對比
與其他生物識別技術(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：人臉識別技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)是采集比較直觀(guān)，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定性較弱。
具體來(lái)說(shuō)，人臉所蘊含的信息量較指紋、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)達到完全重合才可以。但如果是人臉的話(huà)，十幾個(gè)比特達到重合就可以了。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)有那么獨一無(wú)二。
另外，人自身內在的變化以及外在環(huán)境的變化都會(huì )影響采集時(shí)人臉的信息穩定度。相較于之前的人臉識別技術(shù)，目前的人臉識別技術(shù)有所提高，但是具體應用時(shí)還是不能達到完美狀態(tài)。比如在A(yíng) T M機上使用人臉識別技術(shù)，是在使用密碼信息的基礎上輔助的認證功能。如果脫離了密碼輸入，完全使用人臉識別技術(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：按照識別的精度排序，確實(shí)是虹膜、指紋、人臉的識別精度依次降低。但人臉可以根據攝像頭的提升而提升，這個(gè)上升空間很大。從應用性來(lái)看，你現在讓所有的中國人都去提取虹膜信息、指紋信息，這個(gè)很難，不現實(shí)。而我們每個(gè)人都有身份證照片，從對比庫的角度來(lái)看，人臉識別是有一定優(yōu)勢的。還有個(gè)問(wèn)題，就是設備。虹膜識別、指紋識別需要額外裝置，而進(jìn)行人臉識別，只要有一部手機就可以。從大規模推廣的角度來(lái)看，人臉識別的瓶頸比較少。
釋疑
A、如果人變老了，還能識別嗎？
孫哲南：目前的人臉識別技術(shù)，對于2至3年內的面部特征變化，是可以接受的。但是更長(cháng)的時(shí)間跨度后，人臉識別的準確性就會(huì )不太可靠。
上海逗點(diǎn)科技有限公司負責人張晰：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)龋覀兌伎梢宰R別。
B、目前的技術(shù)怎么分辨雙胞胎？
謝憶楠：雙胞胎，其實(shí)機器比人識別得要好。我們看雙胞胎，臉挺像，鼻子挺像，這是一種感性認識，而機器用的是邏輯算法，要給出一個(gè)相似度。當然，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，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(huà)，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，現在我們也做不到。
C、整容之后還能認出來(lái)嗎？假如有人化濃妝呢？
謝憶楠：整容之后，你應該先換身份證。因為我們要做的，是你和身份證上的照片一致。技術(shù)如果用在金融領(lǐng)域，要控制風(fēng)險，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)我們可以識別出來(lái)。
化濃妝這事……要看他干什么。如果你去金融機構開(kāi)戶(hù)，對方的審核員也會(huì )對你有所要求，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，我們都是可以識別的。另外，我們可以識別眼鏡。比如有人戴副黑框眼鏡，這個(gè)可以識別出來(lái)。
D、拿著(zhù)打印的照片會(huì )不會(huì )蒙混過(guò)關(guān)？
謝憶楠：我們驗證技術(shù)現在是分兩步。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。我們要求對方，連續做三段交互視頻。算法實(shí)時(shí)監測，能觀(guān)測到每個(gè)觀(guān)測點(diǎn)的細微動(dòng)作，然后對此判斷，比如對于一個(gè)正常的人，他的眼皮睜合程度應該是什么程度，我們是有一套規則的。如果不符合規則，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)有那么獨一無(wú)二。
——— 中科院自動(dòng)化研究所研究員孫哲南
你現在讓所有的中國人都去提取虹膜信息、指紋信息，這個(gè)很難，不現實(shí)。而我們每個(gè)人都有身份證照片，從對比庫的角度來(lái)看，人臉識別是有一定優(yōu)勢的。
——— 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
針對面部不易改變的部位，計算出它們在五官輪廓中的距離、角度和大小，形成數值數據進(jìn)行比對；所有生物識別技術(shù)中最不準確，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，具有極強穩定性；在刑偵中運用較多。
語(yǔ)音
不是簡(jiǎn)單聲音的比對，而是將采集來(lái)的聲音轉換成數值，是數值間的比對；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別，因此通過(guò)比較不同指紋的細節特征點(diǎn)，可用于身份鑒定，應用也比較多。但有人天生指紋特征較少，很難采集圖像；采集時(shí)對環(huán)境要求很高，對手指狀況很敏感，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)了指紋考勤機的檢測。
DNA指紋
指具有完全個(gè)體特異的DNA多態(tài)性，是DNA中最獨一無(wú)二的特征，利用DNA指紋進(jìn)行身份鑒定準確率高達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，再從數字圖像中提取出特征，存儲在數據庫中。因為靜脈隱藏在身體內部，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，辨識率很高，國外有應用于門(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，識別準確度非常高。但這項技術(shù)對盲人和眼疾患者無(wú)能為力；采集器材昂貴，不易推廣；而且目前對黑眼睛識別困難。
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(xiàn)仍按照原來(lái)樣子生長(cháng)，具有穩定性。
