如今,科技的發(fā)展,指紋識別的應用越來越廣泛,指紋門鎖,指紋解鎖手機,身份證也將指紋信息錄入納入范圍。那么,指紋技術究竟從何而來,未來將有怎樣的發(fā)展呢?
古代指紋技術的應用
古老而神秘的東方巨龍,是公認的“指紋”發(fā)源地。早在秦漢時期,中國就開始盛行一種名為“封泥”的土法子:官員們?yōu)榱朔乐刮臅凰讲穑瑫懹形臅哪緺┯美K子捆住,封以粘土,再按上自己的印章或指紋,接收的官員只要看到粘土上的指紋完好無損,就知道中途無人拆過。當人們每天照常拆開封上泥的文書時,并沒有意識到,指紋身上的歷史車輪,已經悄然轉動。
唐代時期,指紋被官員和百姓們廣泛用于文書、契約的落款上,開始初步具備“證明我是我”的作用;時至宋代,已經出現鄉(xiāng)村豪強通過偽造指紋來霸占良家田地的“高智商犯罪”。而這起惡性案件,最終也因為“指紋”這一關鍵證據而被偵破。這意味著,當時的指紋識別技術(人眼),已經足以分辨出“是誰按的”以及“是不是當時按的”這兩個關鍵維度的差異。
在中國將指紋利用得越來越廣泛的同時,外國人也沒閑著。1892年,遠在大西洋沿岸的阿根廷,警方也根據留在門上的血污拇指印作為證據成功抓獲了兇手,并將“指紋”作為定罪的重要憑據。很遺憾,在這方面,他們比中國整整晚了800年。
在“指紋識別”乘上現代技術的高鐵之前,還被中國人開發(fā)出一個非常有趣的“土用法”。
1936年,寧夏省在省內推行居民證制度。但當時的相機技術還未進入民用領域,給每個居民都拍張照片實在是太燒錢,怎么辦呢?機智的官員想出一個妙招:辦理證件時,讓居民把雙手交給工作人員查看,工作人員按順序記下每只手指的特征。手指肚的紋路是同心圓的,記為“O”,紋路不是同心圓的,記為“X”;將這樣得到的一組XXXOOXOOXO數據記錄在身份證上,作為居民的身份識別工具。在這里,指紋僅僅通過數量的累計,就讓“差異性”達到了指數級的暴增,得以成為居民們最早期的“身份證號”。
然而,和很多古代技術一樣,指紋的廣泛應用雖然是從中國開始,但相關現代技術的積累和爆發(fā),全都是拜西方人的功勞。19世紀,英國人收集了大量中國和日本的陶器文書,對上面的手指印產生興趣并展開了研究。在19世紀末,英國人首次提出了“指紋具有唯一性”這一重磅觀點。在此之外,他們還順手證實了另一位學者在二十年前提出的一個理論:指紋終身不會變。
如果說,日后指紋技術的發(fā)展速度如火箭一般迅速的話,那么在這一刻,它的燃料已經裝填完畢了。
現代指紋技術的飛速發(fā)展
果然沒過多久,標志著現代指紋學誕生的《指紋學》正式出版了;次年,另一個英國人以《指紋學》為依據建立了“指紋分類規(guī)則”,并在短短十幾年間被英德美法多個國家納為規(guī)范,不久后FBI(美國聯(lián)邦調查局)也參與進來,主導將美國公民的指紋印上卡片并建立指紋庫。到了1969年,僅FBI收集的指紋就覆蓋了1600萬人。而經驗豐富的FBI也開始意識到人工搜集指紋太過繁瑣,于是申請與美國國家標準局共同研發(fā)指紋識別技術,目前許多大型的自動指紋識別系統(tǒng)(AFIS)的公司也在此時創(chuàng)立和發(fā)展起來。20世紀90年代初,我國也成功研制出了指紋識別系統(tǒng)。
在當時的世界范圍內,指紋識別暫時只應用于刑偵領域,并沒有人意識到,這項新技術將如后來的智能手機一樣席卷全球。
進入21世紀,指紋漸漸進入民用領域。2003年,富士通推出了第一款帶有指紋識別的手機,但由于傳感器限制,只能采用刮擦式的識別方式,意義大于實際,沒有在市場引起波瀾。不過值得注意的是,富士通采用的技術正是來自之后你我熟知的AuthenTec。
2012年,蘋果收購AuthenTec公司,業(yè)界震動;一年后iPhone5s正式發(fā)布,將真正“好用”的指紋識別帶到了大眾面前——這一次,指紋識別終于回到了最初的樣子,像“在文書上按手印”一樣方便、自然,無需任何學習成本。
兩年后,華為Mate7作為第一款Android指紋識別手機正式發(fā)布,這一次的方案來自瑞士公司FPC,但由于指紋模塊被放在了背面,受到不少吐槽。
2014年12月,魅族發(fā)布了第一款國內帶有正面按壓式指紋的Android手機MX4Pro,這一次,指紋識別技術來自國內的匯頂科技。
其實MX4Pro的指紋識別在實現過程上與iPhone并不相同;然而在實現結果上卻和iPhone相差無幾,MX4Pro上優(yōu)秀的表現一時間為兩家公司帶來空前關注。至此,指紋識別技術已成AuthenTec、FPC、匯頂三足鼎立之勢,搭載指紋識別的智能手機也如春筍相繼冒出。
2016年6月,魅藍3s通過699的售價把指紋識別帶進了百元機時代,為指紋識別“從土辦法的廣泛應用,到化為電子技術并再次被廣泛應用,最終走進千家萬戶、成為一項人人都能用上的技術”的歷程畫上了圓滿的句號。
指紋識別的未來
前面說到,20世紀時,FBI不堪統(tǒng)計之重負,敦促大家一起研發(fā)自動指紋識別技術,一路剎不住車地從刑偵領域飆到了民用領域,進入民用領域之后,指紋識別技術在硬件方面主要經歷了四個階段。
▲光學識別
光學是最早期的指紋識別技術,只需要簡單地將傳感器的光線照射到手指表面獲取紋路,作為識別的數據。公司打卡和門禁系統(tǒng)大都采用這種技術。在使用這種技術的機器面前,你可以看到一個綠色或紅色的小底燈照射在采集區(qū)域。
由于光學識別只能止步于皮膚的表皮層,受手指是否干凈的影響比較大。更嚴重的是,光學傳感器可以接受偽造的指紋。目前,缺陷纏身的光學識別開始逐漸被淘汰。
▲半導體識別
半導體識別是目前最主流和成熟的識別技術,分為“電容識別”和“射頻識別”。前者利用電容檢測指紋的凹凸,雖然還是對手指的干凈程度有較高要求,但好在已經具備了分辨活體/偽造指紋的能力,是目前指紋識別手機普遍采用的方案;后者使用微量的射頻信號穿透手指的表皮層獲取里層的紋路,是各家手機廠商下一步進化的方向。
▲超聲波識別
超聲波識別是去年由高通發(fā)起的方案,通過超聲波對手指紋路采樣,帶來了兩個令人振奮的新特性:一、直接滲透到皮膚之下識別3D特征和血液流動情況。這意味著識別過程中不需要再保持手指干凈,順便大幅度提升了偽造指紋的門檻(血液流動)。二、不需要手指直接接觸。這意味著可以將識別模塊沉到玻璃之下,不需要實體按鍵就足以完成識別。
基于這兩點我們有理由認為,在可見的未來里,高通的超聲波識別最有可能成為指紋識別的終極方案。而在軟件上,人類現在對指紋的利用也還遠遠不夠——甚至可以說,還處在早期開拓的蠻荒時代。因為每個人都明白,指紋的唯一性并不是以“個人”為單位,而是以“單個指紋”為單位。這意味著,對于一個人來說,指紋并不是一把鑰匙,而是十把。順著這條思路,指紋識別的應用便無形中增加了無數的想象空間。
當陌生人來借用手機時,你可以使用中指解鎖,手機直接調出訪客模式供他使用;當你需要給親愛的發(fā)送消息時,用無名指解鎖,一秒鐘進入聊天頁面;當家里熊孩子要玩游戲的時候,用小拇指解鎖,自動進入游戲模式,只能訪問游戲文件夾里的App內容;甚至可以給孩子買一個iPad,平時他自己的手指只能解鎖學習內容,唯有你才可以解鎖游戲和上網功能……
這些想象空間,很大程度上正囿于“電容式識別”的技術瓶頸的限制,當未來超聲波識別成為主流,當識別深入到手指內部的3D特征,當個體識別準確率無限接近于100%的指紋技術再一次像今天這樣被普及到百元機,更多充滿想象力的指紋應用,將再一次近在你我眼前。