◎陳 苑 張明吉 林修文

虹膜識別技術(shù)應(yīng)用于公共自行車租賃系統(tǒng)的可行性
——以杭州為例*

◎陳 苑 張明吉 林修文

本文針對杭州市公共自行車現(xiàn)有IC卡租賃系統(tǒng)的弊病，認(rèn)為可以運(yùn)用先進(jìn)的虹膜識別技術(shù)對其功能和系統(tǒng)進(jìn)行改造。通過對國內(nèi)外同行業(yè)現(xiàn)狀與問題的調(diào)研以及對各種租賃系統(tǒng)的分析比較，提出虹膜識別技術(shù)應(yīng)用于公共自行車租賃系統(tǒng)的方案，探討虹膜識別技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)和應(yīng)用的可行性，并提供虹膜識別服務(wù)系統(tǒng)及終端的技術(shù)預(yù)案。

虹膜識別 公共自行車 租賃系統(tǒng) 杭州

近年來，受西方城市公共自行車發(fā)展的影響以及我國政府對環(huán)保出行等理念的倡導(dǎo)，我國逐漸重視公共自行車的作用，加大了規(guī)劃和支持的力度。2008年5月1日，杭州在國內(nèi)城市中率先推出公共自行車出行系統(tǒng)，解決公交出行的“最后一公里”問題。杭州平均每天有31.27萬人次選擇公共自行車出行，7年多來租賃服務(wù)達(dá)6億人次。2015年1～10月，公共自行車出行為杭州減少二氧化碳排放量達(dá)12.69萬噸。2015年，為解決“租還車難”問題，方便市民出行，截至10月底，杭州共新增（改建）服務(wù)點(diǎn)100處，服務(wù)點(diǎn)總數(shù)達(dá)3354處；新增、更新公共自行車3000輛，車輛總數(shù)達(dá)8.41萬輛。截至2015年10月，全市公共自行車租用量達(dá)9537.19萬人次，累計(jì)租用量為6億人次；日最高租用量達(dá)到44.86萬人次，創(chuàng)歷史新高［1］。

杭州市公共自行車租賃服務(wù)系統(tǒng)是全國城市運(yùn)營最早、最成功的典型，成為全國各地市、縣、鄉(xiāng)鎮(zhèn)學(xué)習(xí)的榜樣。然而這個(gè)運(yùn)營了7年多的龐大服務(wù)系統(tǒng)，其相關(guān)技術(shù)、系統(tǒng)布局、硬件設(shè)施已經(jīng)出現(xiàn)陳舊、老化等各種問題。為配合杭州“智慧城市”建設(shè)發(fā)展規(guī)劃的實(shí)施，提升系統(tǒng)服務(wù)質(zhì)量和智能化水平的艱巨任務(wù)已經(jīng)擺在我們面前。探索全新的服務(wù)系統(tǒng)，建設(shè)更高層次的智能化租賃系統(tǒng)，提高服務(wù)終端使用的質(zhì)量水平，將成為杭州公共自行車系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)由量變到質(zhì)變的主要研究課題。在“2015智造”和“智慧城市”的背景下，探討虹膜識別技術(shù)支持下公共自行車租賃服務(wù)系統(tǒng)的可行性，提升杭州公共自行車租賃服務(wù)系統(tǒng)的安全性和便利性，為杭州公共自行車服務(wù)系統(tǒng)的智能化升級換代提供一種新的應(yīng)用技術(shù)，具有重要的現(xiàn)實(shí)意義和社會價(jià)值。

一 城市公共自行車租賃系統(tǒng)的國內(nèi)外現(xiàn)狀

公共自行車租賃系統(tǒng)，又稱公共自行車出行系統(tǒng)，或簡稱為公共自行車。通常情況下，該系統(tǒng)以城市為單位進(jìn)行部署、建設(shè)，由數(shù)據(jù)中心、管理信息系統(tǒng)（MIS）、分區(qū)運(yùn)營中心（發(fā)卡、充值、調(diào)度、維修等）、駐車站點(diǎn)、站點(diǎn)智能控制器、駐車電子防盜鎖（鎖止器／樁）、自行車（含隨車鎖具、車輛電子標(biāo)簽）、用戶租車介質(zhì)（IC卡或其他）及相應(yīng)的通信、監(jiān)控設(shè)備組成。根據(jù)需要，還可以配備停車棚、站點(diǎn)視頻監(jiān)控系統(tǒng)、互動網(wǎng)站等。鎖止器根據(jù)站點(diǎn)駐車設(shè)備的不同，可分為橫梁式、立柱式、龍門式等類型；根據(jù)駐車時(shí)自行車與駐車電子防盜鎖連接方式的不同，可分為硬連接、軟連接等類型。一個(gè)數(shù)據(jù)中心可管理幾百至幾千個(gè)站點(diǎn)，每個(gè)站點(diǎn)配備20～80個(gè)駐車電子防盜鎖（鎖止樁）。站點(diǎn)主要布局在居民生活工作集聚區(qū)出入口、公交車站附近，重點(diǎn)解決公交出行的“最后一公里”問題，是城市公共交通的組成部分。常見的城市公共自行車租賃方式有：用戶注冊后在服務(wù)站點(diǎn)投幣、刷卡或借用別的用戶信息識別手段（如手機(jī)掃碼、短信密碼等）租車；到達(dá)目的地后，將車歸還到就近的站點(diǎn)，根據(jù)使用時(shí)長和計(jì)費(fèi)標(biāo)準(zhǔn)收取一定的使用費(fèi)。公共自行車租賃系統(tǒng)在國外發(fā)展已有50年左右的時(shí)間，它給全社會帶來的好處已無須贅述，而暴露的問題則需要總結(jié)分析。

（一）國外城市公共自行車租賃系統(tǒng)的概況

發(fā)達(dá)國家自公共自行車出現(xiàn)至今，經(jīng)歷了多種租賃系統(tǒng)的發(fā)展與變革過程，大致情況如下。

1.無契約租賃系統(tǒng)

1965年（也有文獻(xiàn)稱1967年），荷蘭阿姆斯特丹的一個(gè)無政府主義組織將一些涂成白色、沒有上鎖的自行車放在公共區(qū)域，期望供人們長期免費(fèi)使用，稱為“白色自行車計(jì)劃”。然而，與倡議者的初衷相反，幾天之內(nèi)，所有的自行車都丟失或被破壞殆盡，計(jì)劃徹底失敗。這次嘗試被普遍認(rèn)為是歷史上最早的公共自行車系統(tǒng)的起源［2］。

2.投幣式租賃系統(tǒng)

真正具有租賃系統(tǒng)特征的，是1995年哥本哈根出現(xiàn)被命名為“GoBike”的第二代公共自行車租賃服務(wù)系統(tǒng)。這一代設(shè)計(jì)利用硬幣來實(shí)行管理，使用者需要將一定數(shù)額指定面額的硬幣（約值4美元）投入鎖止器后才能使用自行車。還車時(shí)鎖止器會如數(shù)退還4美元硬幣，也就是無償租用。4美元的約束力，在管理方面起到了很大的作用，人們會主動將車歸還到鎖止器中，以取回自己的硬幣。但是使用者是匿名的，這也帶來一定問題，如遇上心術(shù)不正的人，會想到用4美元換回一輛歸屬自己的自行車。

3.IC卡租賃系統(tǒng)

20世紀(jì)末，歐洲電子科技迅速發(fā)展，以電磁卡為標(biāo)志的第三代公共自行車系統(tǒng)誕生，以整個(gè)歐洲為基礎(chǔ)開始向全球推廣應(yīng)用［3］。磁卡對于用戶來說就是一個(gè)有效的身份認(rèn)證。消費(fèi)者在辦理公共自行車服務(wù)時(shí)，必須在卡中錄入自己的個(gè)人信息，如身份證號、電話號碼、家庭地址、信用卡卡號等。這一代公共自行車服務(wù)系統(tǒng)的約束力又增強(qiáng)了許多，用戶的個(gè)人信息成為最大的約束力，使之成為目前最為普遍、成熟的租賃系統(tǒng)。這種系統(tǒng)的問題，主要是IC卡的安全問題。一旦丟失，容易造成用戶個(gè)人信息走漏、信用卡被盜刷等。此外，隨身攜帶也時(shí)有不便并容易丟失［4］。

4.密碼租賃系統(tǒng)

英國自行車租賃業(yè)務(wù)很發(fā)達(dá)，許多外國游客使用自行車環(huán)游英國。首都倫敦推出了—項(xiàng)便捷租車業(yè)務(wù)——通過短信來實(shí)現(xiàn)租車服務(wù)。這項(xiàng)服務(wù)的注冊用戶只需給服務(wù)中心發(fā)送一條短信，就會收到一個(gè)開鎖密碼。通過這個(gè)密碼，用戶可在市內(nèi)任何一個(gè)租車服務(wù)點(diǎn)取車，半小時(shí)之內(nèi)歸還可免收租金。當(dāng)?shù)竭_(dá)距離目的地最近的一個(gè)租車停放處時(shí)，只需再次發(fā)送短信，便可得到上鎖密碼。鎖車后系統(tǒng)會自動計(jì)時(shí)，從注冊時(shí)捆綁的銀行卡上自動劃取租車費(fèi)用［5］。這種系統(tǒng)簡便易行，但如果不帶手機(jī)就無法收發(fā)短信進(jìn)行租借活動。

5.會員制租賃系統(tǒng)

2015年10月，韓國首爾推出了一種新型公共自行車租賃系統(tǒng)。需要使用租賃自行車服務(wù)的市民只需下載智能手機(jī)應(yīng)用程序“首爾自行車叮鈴鈴”，購買使用券即可。非會員可以購買1000韓元（約合人民幣6元）的一日使用券，會員則可以購買1日、7日、1個(gè)月、半年和1年的定期券。支付方式可以選擇手機(jī)支付、信用卡支付或T-Money交通卡支付。外籍居民及外國游客在首爾自行車租賃系統(tǒng)官網(wǎng)事先進(jìn)行會員注冊，或購買外國人專用交通定期券M-Pass，便可使用該項(xiàng)服務(wù)。用戶可選擇任一租賃點(diǎn)，在終端機(jī)上刷已經(jīng)綁定的卡，并輸入事先設(shè)置的密碼，即可租賃自行車［6］。英國也有與首爾類似的會員制租賃系統(tǒng)，以信用卡付費(fèi)。這個(gè)系統(tǒng)需要手機(jī)或信用卡等才能完成租賃。

6.車載平板電腦+手機(jī)支付

2013年初，丹麥?zhǔn)锥几绫竟鵊oBike的千余輛堪稱迄今世界上最新智能型高端公共自行車正式開始運(yùn)營。GoBike的自行車全都帶著一個(gè)宛如iPad的平板電腦，它不僅能夠?yàn)橛脩魧?dǎo)航線路，而且能夠幫用戶找到最近的停車點(diǎn)。用戶可以通過手機(jī)來支付租賃的費(fèi)用，也可以通過手機(jī)信息服務(wù)平臺獲取附近的租賃站點(diǎn)信息。而且GoBike的電子化程度很高，無須車鎖［7］。它通過屏幕設(shè)置密碼來實(shí)現(xiàn)鎖車，因此公共自行車服務(wù)點(diǎn)無須安裝大量防盜鎖止器。這種看似最為高大上的租賃系統(tǒng)，也仍然需要智能手機(jī)的配合才能完成租賃，并且自行車的硬件投資昂貴，非一般國家和城市所能普及。

從國外情況來看，目前采用較為普遍的是IC卡租賃系統(tǒng)，租賃時(shí)需要攜帶IC卡才能完成。而密碼租賃、會員制租賃或是車載平板電腦租賃等系統(tǒng)，即使擺脫了帶卡的不便，也無一例外地需要手機(jī)作為輔助工具才能完成租賃／支付工作，脫離手機(jī)就無法完成。

（二）國內(nèi)城市公共自行車租賃服務(wù)系統(tǒng)的現(xiàn)狀和問題

7年多來，中國城市公共自行車租賃服務(wù)基本采用IC卡租賃系統(tǒng)和“IC卡+手機(jī)掃碼”兩種系統(tǒng)，少見像上述發(fā)達(dá)國家那樣僅通過手機(jī)進(jìn)行的密碼租賃、會員制租賃或車載平板電腦租賃系統(tǒng)，也未發(fā)現(xiàn)完全不借助卡或手機(jī)進(jìn)行的其他智能租賃系統(tǒng)。

1.IC卡租賃系統(tǒng)的現(xiàn)狀及問題

借鑒西方城市公共自行車發(fā)展的經(jīng)驗(yàn)，杭州市公共自行車采用了IC卡租賃系統(tǒng)。近年來，國內(nèi)大大小小的城市、鄉(xiāng)鎮(zhèn)也基本采用IC卡租賃系統(tǒng)開展建設(shè)和運(yùn)營。據(jù)各地情況調(diào)查，國內(nèi)IC卡租賃系統(tǒng)的問題存在共性，因此通過杭州IC卡租賃系統(tǒng)基本可以窺見存在的共性問題。杭州IC卡租賃系統(tǒng)使用中的主要問題，在辦卡和租賃過程中最為突出。

公共自行車租車卡是最常用的租賃介質(zhì)。杭州公共自行車租賃卡與城市公交卡、地鐵卡、水上巴士卡合而為一，被稱為“杭州通”IC卡。杭州本地用戶辦理此卡較為劃算，一卡可以包攬杭州交通；只要繳納200元押金，便可使用城市公共自行車。但是由于IC卡可用于多種交通工具，充到卡內(nèi)的金額使用較快，需不時(shí)注意余額，并到指定網(wǎng)點(diǎn)充值。若一次性充值大量金額在卡內(nèi)，一旦丟失卡，所存金額盡屬他人，并且重新補(bǔ)卡費(fèi)時(shí)費(fèi)力。此外，公共自行車租賃必須刷卡也給廣大用戶帶來不便，如遇各種不利天氣攜帶IC卡租借的不便、忘帶IC卡無法租借的不便等。杭州作為全國著名的旅游勝地，每年大大小小的節(jié)日有大量游客前來游玩。對于外來人員來說，辦理公共自行車臨時(shí)租賃卡是一件煩心事。例如，2015年4月7日《杭州日報(bào)》報(bào)道，王女士與家人到太子灣游玩，辦理了一張公交Z卡（臨時(shí)卡），繳納300元押金后順利使用公共自行車游玩。王女士騎車來到市區(qū)，還車時(shí)想到自己今后不會再使用杭州公共自行車，便希望找個(gè)就近網(wǎng)點(diǎn)退卡，結(jié)果被告知必須回到景區(qū)才能退卡。如此，充有300元的卡就成了負(fù)擔(dān)。

據(jù)用戶反映，租賃過程中常出現(xiàn)讀卡錯誤、不能還／取車、不能識別卡等問題。杭州絕大多數(shù)鎖止器的使用時(shí)間已超過7年（破損、更新的除外），讀卡靈敏度逐漸降低。尤其是市區(qū)租賃頻率高的服務(wù)點(diǎn)，鎖止器的使用頻次特別高，失靈或誤讀的概率也逐年增高。市區(qū)盡管有很多服務(wù)點(diǎn)，但即使用戶發(fā)現(xiàn)問題及時(shí)報(bào)修，或服務(wù)公司主動維護(hù)檢測，也不可能做到讓所有鎖止樁都正常工作。此外，很多用戶反映，經(jīng)常攜帶IC卡也多有不便，還容易丟失，如果出門忘帶IC卡就無法租車。

2.“IC卡+手機(jī)掃碼”租賃系統(tǒng)的現(xiàn)狀及問題

隨著智能手機(jī)的推廣，手機(jī)支付漸漸成為一種潮流，已經(jīng)被一部分用戶所接受。近年來，全國各地已經(jīng)有很多城市公共自行車租賃服務(wù)系統(tǒng)推出手機(jī)APP掃碼的租賃方式，極大地方便了不愿意帶卡的用戶群體。已辦卡用戶臨時(shí)未帶卡或不愿帶卡，可以通過手機(jī)APP發(fā)出指令，完成租借公共自行車的程序，但前提是辦卡用戶才能用手機(jī)操作。而手機(jī)掃碼租賃的方式，只能成為IC卡租賃系統(tǒng)下的一種綁定支付形式，不能真正替代IC卡。

還有一些重要因素也限制了手機(jī)掃碼租賃方式的推廣應(yīng)用。其一是目前尚有很多用戶（特別是中老年用戶）的手機(jī)并不是智能手機(jī)；其二是免費(fèi)WIFI的覆蓋不是城市各處都能享用，這對用智能手機(jī)完成掃碼租賃也形成一種阻礙。此外，不帶手機(jī)無法完成租賃手續(xù)。由此看來，手機(jī)并不能完全替代IC卡而作為新的租賃介質(zhì)。

二 虹膜識別技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)與可行性

課題組在與承擔(dān)杭州公共自行車建設(shè)／運(yùn)營管理的杭州金通公共自行車股份有限公司接洽的過程中，對方多次提到，希望有一種高科技的用戶信息識別方式能替代當(dāng)前IC卡的運(yùn)用。一方面，使用戶不再受IC卡的限制，免除由卡帶來的諸多問題；另一方面，能提升杭州公共自行車系統(tǒng)的智慧程度。與此同時(shí)，擁有美國虹膜識別技術(shù)、回國創(chuàng)業(yè)的杭州康坦通生物科技有限公司提出一種設(shè)想：能否采用虹膜識別技術(shù)來全面替代現(xiàn)有的IC卡對用戶身份進(jìn)行識別管理，將杭州公共自行車租賃服務(wù)系統(tǒng)進(jìn)行升級換代？

如果嵌入虹膜識別技術(shù)后能使租賃系統(tǒng)的安全性大大提升，而且使用、維護(hù)的便利性超過現(xiàn)有的IC卡租賃系統(tǒng)，用虹膜識別替代IC卡進(jìn)行用戶身份識別的杭州公共自行車租賃新系統(tǒng)應(yīng)該具有可行性。

（一）虹膜識別技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)

虹膜識別技術(shù)是基于眼睛中的虹膜信息進(jìn)行身份識別的。作為生物識別技術(shù)之一，其用戶信息的識別出錯率與其他常見的生物識別技術(shù)比較的具體數(shù)據(jù)如下（數(shù)據(jù)由課題組技術(shù)支持方杭州康坦通生物科技有限公司提供）。

聲音識別技術(shù)：1／500（500次識別中會有一次出錯）。

人臉識別技術(shù)：1／1000（1000次識別中會有一次出錯）。

指紋識別技術(shù)：1／10000（10000次識別中會有一次出錯）。

蘋果TOUCH HD識別技術(shù)：1／50000（50000次識別中會有一次出錯）。

單眼虹膜識別技術(shù)：1／1500000（1500000次識別中會有一次出錯）。

雙眼虹膜識別技術(shù)：1／2250000000000（2250000000000次識別中會有一次出錯）。

DNA識別技術(shù)：1／800000000000000（800000000000000次識別中會有一次出錯）。

上述數(shù)據(jù)比較結(jié)果表明，虹膜識別技術(shù)的出錯率之低，幾乎處于各種生物識別技術(shù)的頂端，僅排在DNA識別技術(shù)之后。

在各種生物識別技術(shù)中，聲音識別技術(shù)出錯率最高，一般受眾面廣的民用產(chǎn)品不適用，僅用于公安刑偵等個(gè)案識別研究。人臉識別技術(shù)出錯率較高，加上還會受到發(fā)型、妝面、眼鏡、美瞳等變化的影響，而難以識別，年齡帶來的臉部變化也會影響識別成功率，因此較少應(yīng)用于受眾面廣的服務(wù)終端，一般僅用于手機(jī)這樣的個(gè)人終端（如阿里巴巴正在開發(fā)的人臉識別支付）以及公安刑偵對嫌犯的面部特征做個(gè)案比對。指紋識別技術(shù)出錯率較低，在安保、個(gè)人支付領(lǐng)域采用較多。但是指紋識別也存在一些問題，如指紋易被盜取、指紋采集的成功率受天氣變化的影響、有些用戶的指紋無法采集等。因?yàn)橹讣y識別存在種種局限，它同樣也不適用于受眾面廣的服務(wù)終端，僅適用于個(gè)人、家庭終端的用戶身份識別以及公司安保、考勤等場合。有關(guān)指紋識別典型的個(gè)人終端應(yīng)用，有蘋果手機(jī)自帶的指紋識別機(jī)主身份和支付寶指紋支付功能等。DNA識別技術(shù)雖然略勝虹膜識別技術(shù)一籌，但眾所周知，用NDA識別用戶身份樣本，采集和化驗(yàn)分析需要時(shí)間，因此用于受眾面廣且需要快速識別的場合尚不可能。

虹膜識別技術(shù)除信息識別出錯率極低外，還有其他四個(gè)方面的優(yōu)點(diǎn)。

1.穩(wěn)定性好

人類從出生后一年，虹膜特征就基本穩(wěn)定，不會隨著年齡的增長而發(fā)生變化，也基本不受環(huán)境因素的影響。

2.響應(yīng)速度快

目前，一個(gè)指紋識別儀上最多能夠存儲大約5000個(gè)指紋信息，信息量一旦超過1000個(gè)，其響應(yīng)速度甚至?xí)L達(dá)十幾秒鐘。而虹膜識別技術(shù)，用戶信息量達(dá)到2500個(gè)時(shí)，響應(yīng)速度不會超過2秒鐘。

3.誤識別率和拒識率低

就身份識別領(lǐng)域而言，存在兩個(gè)基本的參數(shù)，即誤識別率和拒識率，這兩個(gè)參數(shù)是衡量一種識別方式是否過硬的指標(biāo)。虹膜識別技術(shù)的誤識別率僅為1／1500000（單眼）、1／2250000000000（雙眼），也就是說幾近于“零”。而拒識率也僅為1.1%（用戶本人測試100次被判無法識別次數(shù)為1.1次）。

4.安全性高

由于虹膜識別技術(shù)具有極低出錯率和快速識別的特性，其安全性遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于傳統(tǒng)的身份識別方式。據(jù)杭州康坦通生物科技有限公司提供的信息，目前在國內(nèi)外，虹膜識別技術(shù)都已開始應(yīng)用于大規(guī)模用戶人群的身份識別，如應(yīng)用于安防設(shè)備（如門禁等），以及有高度保密需求的場所。國內(nèi)如山西、陜西、河北等省份的2000多個(gè)煤礦利用虹膜識別機(jī)對幾十萬名礦工進(jìn)行考勤管理，在酬勞核算和統(tǒng)籌控制上明顯提高了工作效率。美國是全球最主要的虹膜識別商用市場，特別是出入境安保管理及銀行的使用比較普及?！?·11”事件后，全美115座機(jī)場和14個(gè)主要港口設(shè)立了“美國訪客和移民身份顯示技術(shù)”系統(tǒng)，可以同時(shí)進(jìn)行虹膜識別、指紋識別、面部圖像掃描以及掌紋識別等生物識別程序；美國的Bank of America、Bank United也已經(jīng)采用了虹膜識別技術(shù)來進(jìn)行用戶身份識別。此外，很多發(fā)達(dá)國家也已建立了以虹膜識別為主的生物識別數(shù)據(jù)庫，用于安保和銀行用戶的身份識別等。

鑒于虹膜識別技術(shù)有諸多優(yōu)勢，技術(shù)也已日趨成熟，將虹膜（雙眼）識別技術(shù)應(yīng)用于公共自行車服務(wù)系統(tǒng)與終端，其應(yīng)用價(jià)值可以預(yù)期。

該技術(shù)的應(yīng)用會徹底改變租賃終端用戶信息的識別方式，其便利性十分明顯。首先，用戶租車／還車，只要站在終端機(jī)前雙眼正對識別窗口2秒左右，就能完成身份識別，操作簡便快捷；其次，終端機(jī)使用功能可以拓展到利用虹膜識別查詢賬戶、支付租借費(fèi)用等；最后，經(jīng)過系統(tǒng)設(shè)計(jì)，終端還可以采用語音、圖像提示幫助中老年用戶操作，做到老少無欺、易學(xué)易用。

虹膜是人一生中信息不變的器官，作為公共自行車租賃服務(wù)的身份識別介質(zhì)可以終身享用。通俗來說，個(gè)人虹膜就是一張可以伴隨一生、終身免保的生物IC卡，用戶再也不會受到普通IC卡或者手機(jī)的各種困擾。借助虹膜識別技術(shù)完成公共自行車租賃簡便易行，并且安全性極高。

（二）虹膜識別技術(shù)應(yīng)用的可行性

虹膜識別技術(shù)和信息網(wǎng)絡(luò)的建構(gòu)是該系統(tǒng)應(yīng)用的關(guān)鍵。本課題的合作伙伴——杭州康坦通生物科技有限公司擁有國際先進(jìn)的虹膜識別技術(shù)，先期已經(jīng)與課題組共同完成了可行性討論并確認(rèn)技術(shù)的可行性，所提供的虹膜識別技術(shù)的嵌入本身沒有問題。在數(shù)據(jù)構(gòu)架和操作上，只要在現(xiàn)有的公共自行車服務(wù)系統(tǒng)信息資料上增加相應(yīng)的虹膜信息便可。可以利用現(xiàn)有的服務(wù)平臺，逐步為用戶建立個(gè)人信息庫，或刪減滯后的平臺的參數(shù)信息，信息資源共享后還可逐步擴(kuò)展至同類服務(wù)的其他領(lǐng)域。虹膜識別技術(shù)應(yīng)用的可行性，具體表現(xiàn)在以下三個(gè)方面。

1.終端機(jī)設(shè)計(jì)應(yīng)用的可行性

經(jīng)過課題組一年多的反復(fù)設(shè)計(jì)研究，終端機(jī)的外觀和后臺技術(shù)支持已基本完成；用戶信息的錄入、使用與查詢等功能，在終端設(shè)計(jì)模型上都已經(jīng)通過實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證；其外觀與功能設(shè)計(jì)，已經(jīng)獲得國家知識產(chǎn)權(quán)局頒發(fā)的實(shí)用新型專利。2015年，在中國美術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)展上課題組展出的“潛入虹膜識別技術(shù)的公共自行車無卡租賃終端系統(tǒng)設(shè)計(jì)”，獲得杭州市委宣傳部到場領(lǐng)導(dǎo)的高度重視，成為新聞媒體關(guān)注的焦點(diǎn)。

2.手機(jī)APP嵌入的可行性

在互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用高度普及的今天，手機(jī)APP可以作為虹膜識別無卡租賃系統(tǒng)的智能化補(bǔ)充，用以進(jìn)行各種相關(guān)信息的查詢和支付手段的修改、補(bǔ)充。杭州金通科技服務(wù)有限公司前期已經(jīng)開發(fā)了手機(jī)APP的應(yīng)用軟件，用戶反映良好。嵌入虹膜識別技術(shù)后，該手機(jī)APP只要稍作修改就可以繼續(xù)使用。

3.系統(tǒng)推行和運(yùn)營管理的可行性

嵌入虹膜識別技術(shù)的系統(tǒng)推行更替，可以分兩步走。第一步，將虹膜識別技術(shù)添加進(jìn)去，作為另一種終端用戶識別方式，與現(xiàn)有IC卡識別方式并存一個(gè)時(shí)期，其間進(jìn)行虹膜識別終端的試運(yùn)營和技術(shù)消化租賃系統(tǒng)硬件設(shè)施的重新設(shè)計(jì)。第二步，完全替代IC卡租賃系統(tǒng)，所有硬件設(shè)施更新?lián)Q代。具體需要多少時(shí)間，根據(jù)現(xiàn)有硬件的使用壽命和系統(tǒng)軟硬件設(shè)計(jì)試驗(yàn)的進(jìn)度而定。

系統(tǒng)推行的運(yùn)營管理，按杭州目前公共自行車服務(wù)點(diǎn)數(shù)量約3000個(gè)、每個(gè)服務(wù)點(diǎn)1個(gè)終端、每個(gè)終端約4000元計(jì)算，總共需要投入約1200萬元。加上整個(gè)軟件系統(tǒng)的費(fèi)用約100萬元（含系統(tǒng)調(diào)試、后期維護(hù)等），全部改造為嵌入虹膜識別技術(shù)租賃系統(tǒng)的軟硬件費(fèi)用，估算需要約2000萬元（未計(jì)人工費(fèi)用：虹膜信息錄入、硬件安裝等。數(shù)據(jù)由杭州金通公共自行車股份有限公司提供）。杭州市公共自行車租賃服務(wù)系統(tǒng)是在杭州市委、市政府的大力支持下得以實(shí)施的。杭州金通公共自行車股份有限公司承擔(dān)杭州公共自行車服務(wù)系統(tǒng)的主要設(shè)計(jì)、開發(fā)、維護(hù)，是杭州市公共自行車交通服務(wù)發(fā)展有限公司的重要合作伙伴。公司擁有先進(jìn)的智能化管理系統(tǒng)、豐富的建設(shè)經(jīng)驗(yàn)、強(qiáng)大的研發(fā)隊(duì)伍及運(yùn)營經(jīng)驗(yàn)，是新三板上市公司。目前，在公交集團(tuán)母公司的支撐下，公司無論是在軟硬件設(shè)施的開發(fā)、生產(chǎn)及其系統(tǒng)建設(shè)方面，還是在維護(hù)管理和資本運(yùn)營方面，在行業(yè)內(nèi)都擁有絕對領(lǐng)先的優(yōu)勢，有能力也有意愿完成該系統(tǒng)的添加與更新。而作為技術(shù)輸出方的杭州康坦通生物科技有限公司，對于將從美國引進(jìn)的高科技技術(shù)應(yīng)用于杭州公共自行車系統(tǒng)的智能化升級，具有足夠的信心和實(shí)力。

三 虹膜識別系統(tǒng)及終端的技術(shù)預(yù)案

虹膜識別系統(tǒng)及終端的技術(shù)預(yù)案，包括終端用戶各種自助服務(wù)的操作流程預(yù)案、終端原型的設(shè)計(jì)預(yù)案、服務(wù)系統(tǒng)平臺模式預(yù)案以及用戶注冊與賬戶管理方式預(yù)案四個(gè)方面的內(nèi)容。詳細(xì)預(yù)案如下。

（一）終端用戶各種自助服務(wù)的操作流程預(yù)案

將虹膜識別（雙眼）作為公共自行車租賃服務(wù)系統(tǒng)用戶個(gè)人身份識別的技術(shù)支持，并通過網(wǎng)絡(luò)信息庫的管理來實(shí)現(xiàn)這一服務(wù)平臺運(yùn)作的操作流程預(yù)案設(shè)計(jì)，包括租車、付費(fèi)、還車等環(huán)節(jié)的服務(wù)工作。在公共自行車租賃流程中，終端用戶自助服務(wù)流程預(yù)案如下。

流程1：自行車租賃過程—虹膜識別—個(gè)人身份信息顯示—在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)取出車輛—取出成功，流程結(jié)束（若未取出，則重新上鎖）。

流程2：個(gè)人身份信息查詢—虹膜識別—個(gè)人身份信息顯示（或者使用記錄查詢）—確認(rèn)，流程結(jié)束（若是修改則繼續(xù)流程）—退出，流程結(jié)束。

流程3：個(gè)人賬戶余額／詳細(xì)支付信息查詢—虹膜識別—個(gè)人身份信息顯示—綁定賬戶余額／詳細(xì)支付信息顯示——退出，流程結(jié)束。

流程4：聯(lián)系客服幫助—虹膜識別—語音對話—退出，流程結(jié)束。

流程5：自行車報(bào)修—虹膜識別—選擇報(bào)修車號—默認(rèn)車號，則確認(rèn)流程結(jié)束（若是修改車號，則繼續(xù)流程）—確認(rèn)，流程結(jié)束。

（二）終端原型的設(shè)計(jì)預(yù)案

根據(jù)前期對用戶群租賃活動的行為、需求調(diào)研分析，以及對各種終端機(jī)用戶操作界面可用性和易用性的分析研究，結(jié)合工業(yè)設(shè)計(jì)關(guān)于公共設(shè)施設(shè)計(jì)的理論與方法，課題組進(jìn)行了針對虹膜識別的終端機(jī)設(shè)計(jì)。終端原型的設(shè)計(jì)預(yù)案包括以下四個(gè)方面的內(nèi)容。

1.租賃點(diǎn)安裝終端機(jī)的平面位置預(yù)案

對于一個(gè)租賃服務(wù)點(diǎn)來說，虹膜識別終端只需要安裝一個(gè)?？紤]到所有用戶操作和取車的便利性，識別終端的最佳安裝位置是整個(gè)租賃點(diǎn)中間的墻上，便于照顧到租賃點(diǎn)兩頭的鎖止樁。據(jù)調(diào)查，如果像目前的租賃點(diǎn)用以查詢的壁掛式終端機(jī)那樣，將虹膜識別終端安裝在租賃點(diǎn)頭部或尾部服務(wù)亭的側(cè)墻上，去另一頭取車或還車的用戶則需花費(fèi)較多的時(shí)間。

2.終端機(jī)的立面高度預(yù)案

虹膜識別裝置的安裝高度很有講究，最佳高度位置能夠節(jié)省對焦識別的時(shí)間。為此，課題組用經(jīng)過預(yù)設(shè)距離和高度的模擬終端裝置進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)?！吨腥A人民共和國道路交通安全法實(shí)施條例》第七十二條規(guī)定，在道路上駕駛自行車、三輪車、電動自行車、殘疾人機(jī)動輪椅車應(yīng)當(dāng)遵守下列規(guī)定：駕駛自行車、三輪車必須年滿12周歲。根據(jù)中國人口身高統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，分段選取身高為1.45（12周歲平均身高）～1.88米（成人較高身高，涵蓋95%的成人）的受測者樣本共100人，對預(yù)設(shè)高度安裝的終端進(jìn)行了識別速度實(shí)測，大部分用戶身份識別在2秒左右便可以完成。實(shí)驗(yàn)證明，終端機(jī)的立面高度預(yù)案符合使用要求。

3.終端界面操作區(qū)域預(yù)案

課題組已對終端機(jī)的操作界面按鍵排布做了實(shí)驗(yàn)研究。對預(yù)先設(shè)定的9個(gè)操作界面按鍵排布的設(shè)計(jì)方案進(jìn)行了可用性和易用性的比對實(shí)驗(yàn)，最終選擇的預(yù)案是通過一定樣本數(shù)人群的實(shí)際操作實(shí)驗(yàn)結(jié)果篩選出來的相對最符合用戶操作行為、比較方便舒適的預(yù)案。在后期，課題組還對選定的預(yù)案進(jìn)行進(jìn)一步的細(xì)節(jié)優(yōu)化。

4.產(chǎn)品原型外觀造型預(yù)案

產(chǎn)品原型基本框架采用長方形側(cè)壁帶裝飾弧線造型，色彩以典雅的半透明褐色和銀白色金屬色為主色。設(shè)置的功能模塊包括識別模塊（雙眼識別模塊）、屏幕顯示區(qū)、鍵盤操作區(qū)、IC卡識別區(qū)。在杭州康坦通生物科技有限公司的技術(shù)支持下，可操作終端機(jī)實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ驮O(shè)計(jì)已經(jīng)完成。

（三）服務(wù)系統(tǒng)平臺模式預(yù)案

服務(wù)系統(tǒng)平臺模式預(yù)案需要很高的技術(shù)性和縝密性。課題合作方杭州康坦通生物科技有限公司經(jīng)過三個(gè)月的幾輪研究設(shè)計(jì)，最終給出了合理的設(shè)計(jì)預(yù)案，具體包括以下四個(gè)部分。

1.基本組成部分

整個(gè)平臺由三個(gè)關(guān)鍵模塊組成：自行車服務(wù)站虹膜采集／匹配交互系統(tǒng)、門戶網(wǎng)站模塊／內(nèi)部業(yè)務(wù)模塊、硬件同步模塊。

2.數(shù)據(jù)分布部分

內(nèi)部業(yè)務(wù)模塊和硬件通信同步模塊的業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)在A8業(yè)務(wù)平臺上實(shí)現(xiàn)；門戶網(wǎng)站模塊的業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)自行保存，并且定時(shí)同步傳輸?shù)紸8業(yè)務(wù)平臺的相關(guān)數(shù)據(jù)表中。

3.軟件部分

系統(tǒng)軟件部分主要包括門戶網(wǎng)站、內(nèi)部業(yè)務(wù)、硬件同步、A8業(yè)務(wù)平臺、數(shù)據(jù)庫、演示／開發(fā)環(huán)境等八個(gè)方面。門戶網(wǎng)站：租用阿里云服務(wù)器，或自購服務(wù)器。內(nèi)部業(yè)務(wù)：租用阿里云服務(wù)器，或自購服務(wù)器。硬件同步：租用阿里云服務(wù)器，或自購服務(wù)器。A8業(yè)務(wù)平臺：租用阿里云服務(wù)器，或自購服務(wù)器。數(shù)據(jù)庫：SQL Server 2008（企業(yè)版）。演示／開發(fā)環(huán)境：高性能筆記本電腦數(shù)臺（I7處理器，16G內(nèi)存，500G固態(tài)硬盤）。

4.硬件部分

系統(tǒng)硬件部分主要包括門戶網(wǎng)站、內(nèi)部業(yè)務(wù)、硬件同步、A8業(yè)務(wù)平臺四個(gè)方面，其包含內(nèi)容如下。

門戶網(wǎng)站：第一塊內(nèi)容為租賃功能，包含租車人員信息管理（注冊、登錄、修改）、自行車信息（注冊、登錄、修改）、自行車租賃信息（申請、查詢狀態(tài)、撤銷）、自行車修理（申請、查詢狀態(tài)、修改）、A8業(yè)務(wù)平臺的接口；第二塊內(nèi)容是網(wǎng)上交易，包含網(wǎng)上支付（付款、退款、補(bǔ)款、短信提醒等）、網(wǎng)上查詢／預(yù)約自行車、網(wǎng)上服務(wù)評價(jià)。

內(nèi)部業(yè)務(wù)：第一塊內(nèi)容為基本功能，包含各服務(wù)站自行車租賃、自行車管理（租賃審核管理、使用時(shí)管理、自行車信息管理、自行車返回管理、自行車保修管理）、自行車車站之間管理（車輛信息管理、應(yīng)急輸送管理）、統(tǒng)計(jì)查詢功能（車輛使用統(tǒng)計(jì)，包括車輛數(shù)量、車輛位置、消費(fèi)結(jié)算）、虹膜信息管理（租賃人、系統(tǒng)管理人員、運(yùn)政管理人員、其他相關(guān)行政部門）、設(shè)備數(shù)據(jù)管理；第二塊內(nèi)容為擴(kuò)展功能，包含網(wǎng)上交易流程審批、網(wǎng)上投訴處理流程設(shè)計(jì)、車輛實(shí)時(shí)信息管理。

硬件同步：基本功能包含連接系統(tǒng)平臺中需要使用的相關(guān)硬件（身份證讀卡器、虹膜識別系統(tǒng)、車輛識別系統(tǒng)），實(shí)時(shí)同步硬件反饋數(shù)據(jù)到A8業(yè)務(wù)平臺中（虹膜識別系統(tǒng)）。

A8業(yè)務(wù)平臺：第一塊內(nèi)容為基本功能，包含A8-V5.6、60并發(fā)數(shù)、業(yè)務(wù)生成器；第二塊內(nèi)容為擴(kuò)展功能，包含電子簽名認(rèn)證、電子簽章、致遠(yuǎn)DLP數(shù)據(jù)防泄露應(yīng)用（預(yù)防數(shù)據(jù)拷貝、截屏等）［按客戶端數(shù)銷售，計(jì)算公式為40000+4000×n］、短信接口、CA接口（電子簽章必須選配）、調(diào)度管理、公文管理、UC中心（內(nèi)部實(shí)時(shí)通信）、綜合辦公。

（四）用戶注冊與賬戶管理方式預(yù)案

課題組在杭州現(xiàn)有公共自行車用戶注冊和賬戶管理方式的基礎(chǔ)上，根據(jù)虹膜識別的技術(shù)要求進(jìn)一步做了優(yōu)化。用戶注冊與賬戶管理方式預(yù)案，包括用戶信息錄入與個(gè)人管理以及租賃信息查詢兩個(gè)方面的內(nèi)容。其中，用戶信息錄入與個(gè)人管理有兩種方式。無論本地用戶還是臨時(shí)用戶（游客），都可以選擇上述方式之一來進(jìn)行注冊，特別靈活方便。

方式一：用戶可在人工注冊服務(wù)點(diǎn)現(xiàn)場通過虹膜識別錄入個(gè)人信息，并關(guān)聯(lián)其一個(gè)支付賬戶（如市民卡賬戶）。愿意使用智能手機(jī)下載客戶端的，也可以自行綁定某一金融賬戶（市民卡賬戶、信用卡、手機(jī)銀行、支付寶、微信支付、財(cái)付通、手機(jī)可用余額等）。用戶每次的租賃活動，通過虹膜識別就可以進(jìn)行自動結(jié)算。這種注冊方式跟目前沒有市民卡的用戶辦卡流程沒有太大差別，只需要在服務(wù)點(diǎn)錄入個(gè)人虹膜信息并關(guān)聯(lián)支付賬號信息即可。此外，手機(jī)APP應(yīng)用可以作為個(gè)人賬戶智能化管理手段，為廣大智能手機(jī)用戶提供便利的附加服務(wù)。

方式二：用戶可在租賃點(diǎn)利用虹膜識別終端自助注冊，并根據(jù)提示用手機(jī)綁定個(gè)人支付賬戶完成注冊。

在租賃信息查詢方面，按照前文所述的各種自助服務(wù)操作流程，用戶完成租賃活動后，可以通過虹膜識別終端直接進(jìn)行查詢，對于沒有智能手機(jī)的用戶來說具有很大的便利性；對于那些習(xí)慣使用手機(jī)APP的用戶，也可以自行查詢個(gè)人賬戶明細(xì)。

杭州公共自行車目前采用的IC卡租賃系統(tǒng)，是國內(nèi)外大部分城市采用的系統(tǒng)。即便是世界上堪稱最先進(jìn)、最昂貴的哥本哈根智能公共自行車系統(tǒng)，也得依賴手機(jī)APP才能完成租賃支付手續(xù)。到目前為止，全世界尚未出現(xiàn)完全不需要IC卡或手機(jī)的智能租賃系統(tǒng)。而嵌入虹膜識別技術(shù)的租賃服務(wù)系統(tǒng)，經(jīng)過課題組前期完成的終端功能設(shè)計(jì)和后臺技術(shù)設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，已經(jīng)證明完全可以獨(dú)立應(yīng)用；即使沒有手機(jī)，也能夠順利完成租借手續(xù)。該系統(tǒng)的應(yīng)用，將給廣大用戶帶來極大的便利性和安全性。只要用戶在采集虹膜信息注冊時(shí)一次性綁定支付卡，后期租借公共自行車就可以空手完成。因此，它應(yīng)該被視為可以替代IC卡的新一代租賃系統(tǒng)。當(dāng)然，手機(jī)APP的附加也能夠進(jìn)一步提升系統(tǒng)的智慧程度，符合年青一代的使用習(xí)慣。對于該租賃系統(tǒng)推行和運(yùn)營管理的可行性，已經(jīng)從各個(gè)方面進(jìn)行了論證并給出了具體預(yù)案。將虹膜識別技術(shù)運(yùn)用于杭州公共自行車服務(wù)系統(tǒng)，符合李克強(qiáng)總理提出的高新“智造”及“智慧城市”的思路，也符合“十二五”總體規(guī)劃和產(chǎn)業(yè)跨越式發(fā)展的目標(biāo)。該系統(tǒng)的應(yīng)用不僅可以提高杭州公共自行車租賃服務(wù)系統(tǒng)智能化管理水平，而且可以提升杭州作為智慧城市的整體形象，并可推動高新技術(shù)在公共社會服務(wù)中的應(yīng)用。只要杭州市委、市政府和各相關(guān)職能部門能夠繼續(xù)大力支持，中國美術(shù)學(xué)院就會與杭州金通科技服務(wù)有限公司、杭州康坦通生物科技有限公司等相關(guān)單位密切合作，積極推進(jìn)該租賃服務(wù)系統(tǒng)的研發(fā)和杭州地區(qū)的試點(diǎn)工作，爭取早日在杭州市城區(qū)推廣應(yīng)用。

注釋

［1］《7年服務(wù)6億人次 杭州人身邊的小紅車享譽(yù)全國》，杭州公共自行車官網(wǎng)，2015年12月6日，http：／／www.ggzxc.cn／news_details.aspx？ID=4460＆p_kind=＆c_kind=521＆c_kind2=523＆c_kind3=537。

［2］《公共自行車》，百度百科，http：／／baike.baidu.com／link？url=um0yTp3S8ldXo38RaiH-RKmVhSmRdIZnaQEjcHxb52p8D_cTtghmH6W854zGV6r9C6CvGW2iZCOvSKVBJq9gZq。

［3］姚曉文：《中小城市慢行交通系統(tǒng)規(guī)劃策略研究》，華中科技大學(xué)碩士學(xué)位論文，2011。

［4］王志高、孔喆、謝建華、尹立娥：《歐洲第三代公共自行車系統(tǒng)案例及啟示》，《城市交通》2009年第4期。

［5］《淺析國外公共自行車租賃發(fā)展之路》，智能交通網(wǎng)，2015年10月21日，http：／／www.itscps.com／thread-30381-1-1.html。

［6］《首爾公共自行車租賃系統(tǒng)今起運(yùn)營 外國游客也可騎車逛首爾》，亞洲經(jīng)濟(jì)中文網(wǎng)，2015年10月30日，http：／／china.ajunews.com／。

［7］《2013年，哥本哈根全新智能型公共自行車》，百度貼吧，http：／／tieba.baidu.com／p／2019958531／。

李偉：《哥本哈根自行車交通政策（2002～2012）》，《北京規(guī)劃建設(shè)》2004年第2期。

洪英強(qiáng)：《淺析公共自行車項(xiàng)目建設(shè)與運(yùn)營投資平衡》，《現(xiàn)代經(jīng)濟(jì)信息》2013年第8期。

李康：《國內(nèi)外城市公共自行車建設(shè)比較研究》，《現(xiàn)代城市》2012年第3期。

楊波霞、鄧衛(wèi)、胡啟洲：《大城市自行車交通發(fā)展的理性引導(dǎo)及對策研究》，《現(xiàn)代交通技術(shù)》2006年第4期。

〔唐〕唐納德·A.諾曼：《設(shè)計(jì)心理學(xué)》，梅瓊譯，中信出版社，2010。

王兵：《多重優(yōu)勢引領(lǐng)生物識別與門禁融合發(fā)展》，《中國安防》2013年第5期。

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〔美〕阿爾文.R.蒂利等：《人體工程學(xué)圖解——設(shè)計(jì)中的人體因素》，中國建筑工業(yè)出版社，朱濤譯，1998。

劉植榮：《外國公共自行車發(fā)展經(jīng)驗(yàn)值得借鑒》，共識網(wǎng)，2013年10月17日。

（責(zé)任編輯 王立嘉）

作者陳苑，中國美術(shù)學(xué)院設(shè)計(jì)藝術(shù)學(xué)院副教授（郵政編碼 310024）；張明吉，中國美術(shù)學(xué)院設(shè)計(jì)藝術(shù)學(xué)院在讀碩士研究生（郵政編碼 310024）；林修文，中國美術(shù)學(xué)院設(shè)計(jì)藝術(shù)學(xué)院2015屆碩士研究生（郵政編碼 310024）。