指尖上的黑科技

文|马迪   2017-03-13 23:03:00

若要评选我们生活中最不可或缺的电子设备,相信手机肯定会高票当选。回顾手机的发展,从可有可无的“奢侈品”,到如今人人似乎都患上“手机依赖症”,这种产品正深刻地改变着人类的生活方式。

若是再评选一下手机上使用最频繁的功能,指纹识别一定是必不可少的一个,从最早的指纹解锁到指纹支付,这种便捷而安全的功能越来越被用户所接受。在搭载Touch ID的iPhone 5s问世后,手机的指纹识别功能迎来了井喷式的发展,现在已经成为标配—中高端手机没有指纹识别简直是不敢想象的,就连国产的599元人民币廉价机也不甘人后。

指纹,由于具有终身不变性、唯一性和方便性,已几乎成为生物特征识别的代名词。人们很早就发现了指纹的妙处—你没法将指纹改成另一个样子,也很难找到两个人指纹特征完全一致,对指纹的记载至少可以追溯到公元前2200年。

纸张和墨水可以被称为最早的指纹图像采集设备,在契书上按指印是具有法律效力的。人眼可以比较纹路的形状,但是很显然这是个非常费力且准确度很低的工作,一来是人眼对纹路的辨认性能也比较糟糕,二来纸墨记录不够精确,模糊不全是常有的事。

真正数字化的指纹识别始于近代,一开始借助了光学技术,即在光源照射下,将指纹投射在CCD图像传感器上,CCD上有许多排列整齐的光电二极管,能够把光学影像转化为电信号。它的作用就像胶片一样,瞬息之间就能将指纹记录下来,形成数字化的、可被指纹设备算法处理的多灰度图像。

光学指纹采集技术作为“老大哥”,已经过较长时间的应用考验,它价格低廉、应用广泛,但也有明显的缺点。由于光不能穿透皮肤表层,光学采集只能够扫描手指皮肤的表面,不能深入真皮层,因此要求指纹的表面必须清晰、干净。任何过于干燥、油腻、布满灰尘的手指都可能造成识别出错,脱皮、受损等情况也爱莫能助。另外,易被仿制也是一个大问题,淘宝上售价100元左右的硅胶指模,可以轻易地骗过光学指纹机,不知有多少上班族曾经这样请人代刷考勤。

20世纪90年代后期,基于半导体硅电容效应的技术趋于成熟,成为第二代指纹识别的主流技术。其中,硅传感器为一极,手指的皮下电解液则是另一极,二者之间形成电场,指纹的高低起伏会形成不同的电容值,以此探测、形成指纹图像数据。

半导体硅感技术最重要的优点是够深入,电子信号能穿过手指的表面和死皮,直达真皮层读取最真实的指纹数据,不易受手指表面尘污的影响,从而大大提高了辨识准确率。电容指纹传感器虽然制造工艺复杂,但体积小、精度高,耗电少,因此非常适合放在手机上。

第一部真正拥有指纹识别的手机来自西门子,并且早在1998年就已问世,遗憾的是它仅仅是一部原型机,没有量产。2000年,法国品牌SAGEM推出了第一部量产的指纹识别手机MC9 59;2003年开始,富士通陆续推出了数十款支持指纹识别的手机;2011年4月摩托罗拉发布的MOTO MB860是第一部支持指纹识别的智能手机……这些先行者如今都已经湮灭在行业发展的大潮中,几乎再难看到它们的踪影。

真正重新定义指纹识别的转折点是2013年9月,iPhone 5s正式发布。Touch ID影响了整个手机行业的风向,此后各种支持指纹识别的智能手机相继出现,指纹识别迎来了一个发展的高潮—安卓阵营中正面、背面、侧面指纹识别的产品层出不穷,苹果则是继续完善Touch ID的体验。

前面说到的各种指纹识别手机都需要在机身上留一个相应的孔,不过随着技术的进步,全屏指纹识别浮出水面。2 015年,高通推出了超声波指纹识别技术S en se I D,被公认为是第三代指纹识别技术。

具体一点讲,是利用超声波具有穿透材料的能力,通过传感器本身发射出微量射频信号,穿透手指的表皮层,利用反射回来的声波探测真皮层的立体纹路,从根本上杜绝了伪造指纹的可能。相比于第一代和第二代,超声波指纹识别技术优点明显:不需要电容传感器或者按钮,也不受手指污垢、油脂以及水的影响,甚至无需与手机直接接触。另外,超声波能穿透多种材质,如玻璃、塑料,甚至铝、不锈钢等,这就意味着手机厂商可以把指纹识别做得更加灵活,不但不用再单独设孔,而且可以设置在手机的任何位置上,比如屏幕、边框上等。

因为可实现3D指纹识别技术,超声波技术的安全性要大幅领先,这意味着除了手机,它还可以应用在更多、更严格的身份验证场景里,比如智能门锁、车锁、保险箱等。虽然人脸识别、虹膜识别也被业界寄予厚望,但超声波指纹识别技术无疑能保证指纹继续坐稳“江湖老大”的位子。

当然没有什么技术是百分百安全的。对于指纹识别技术来说,最大的安全隐患是每个人只有一套指纹,不像密码那样可以随时换,一旦泄露就无法挽回。另外就是“日防夜防,身边的人最难防”,劝大家不要太依赖指纹解锁—曾经听说过老婆趁老公喝醉,用指纹解锁了手机找到出轨证据的故事。无论怎样的高科技,也有聪明反被聪明误的时候啊。

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