□ 文/本刊記者 何遙

人體生物特征識(shí)別技術(shù)在公共安全監(jiān)控和服務(wù)中有著廣泛應(yīng)用。如，人臉識(shí)別系統(tǒng)能借助高清攝像機(jī)在不被人察覺的情況下，從人群中提取出犯罪分子的臉部信息，指紋識(shí)別技術(shù)是目前集安全性和可實(shí)現(xiàn)性最具性價(jià)比的生物識(shí)別解決方案，等等。有數(shù)據(jù)顯示全球生物識(shí)別市場(chǎng)的規(guī)模到2020年總市場(chǎng)規(guī)模達(dá)到百億美元，其中航空應(yīng)用占有一席之地。

人體生物特征識(shí)別技術(shù)在公共安全監(jiān)控和服務(wù)中有著廣泛應(yīng)用。如，人臉識(shí)別系統(tǒng)能借助高清攝像機(jī)在不被人察覺的情況下，從人群中提取出犯罪分子的臉部信息，指紋識(shí)別技術(shù)是目前集安全性和可實(shí)現(xiàn)性最具性價(jià)比的生物識(shí)別解決方案，等等。有數(shù)據(jù)顯示全球生物識(shí)別市場(chǎng)的規(guī)模到2020年總市場(chǎng)規(guī)模達(dá)到百億美元，其中機(jī)場(chǎng)應(yīng)用占有一席之地。

航空業(yè)無疑是監(jiān)管嚴(yán)格、容錯(cuò)率極低的行業(yè)，自從人類實(shí)現(xiàn)沖上云霄的夢(mèng)想以來，航空人從未停止在創(chuàng)新上不斷求索的腳步。對(duì)于航空業(yè)而言，引入或研發(fā)新技術(shù)的門檻更高，對(duì)于準(zhǔn)確性和可靠性的要求也近乎苛刻。

霍尼韋爾一直在研究如何在航空領(lǐng)域運(yùn)用這些新科技，以提升飛行安全和效率。大華技術(shù)、海康威視、川大智勝等國(guó)內(nèi)企業(yè)在機(jī)場(chǎng)安防這一領(lǐng)域也都有很好的表現(xiàn)。

生物特征識(shí)別技術(shù)的發(fā)展階段

生物識(shí)別技術(shù)經(jīng)歷了四個(gè)發(fā)展階段：第一階段是萌芽期（20世紀(jì)60年代），標(biāo)志事件是1965年 Chan 和 Bledsoe 設(shè)計(jì)的人臉識(shí)別系統(tǒng)；第二階段是起步期（20 世紀(jì) 90 年代開始），標(biāo)志事件是1991 年美國(guó) MIT 的 Turk 和Pentland 提出的特征臉人臉識(shí)別方法；第三階段是發(fā)展期（從2001 年開始），標(biāo)志事件是2001 年美國(guó) 911 事件；最后一階段就是：成熟期（2015 年），以深度學(xué)習(xí)的人臉識(shí)別方法為標(biāo)志。深度學(xué)習(xí)技術(shù)很大程度取決于測(cè)試環(huán)境和訓(xùn)練數(shù)據(jù) ，隨硬件資源和運(yùn)算能力提升，比以往表現(xiàn)得好。

生物識(shí)別技術(shù)的特點(diǎn)和風(fēng)險(xiǎn)

人體生物特征是先天形成的生理特征和多年養(yǎng)成的行為特征的總稱。

人體生物特征種分為很多種類。

生理特征：指紋、人臉、靜脈、虹膜、聲紋、掌紋、手形、顱像、唇紋、舌苔、足跡、牙齒、耳廓、骨骼、身形、視網(wǎng)膜、指節(jié)紋、DNA 等等。

行為特征：步態(tài)、語音、筆跡、書寫、擊鍵等等。

人體生物特征具有普遍性、唯一性、穩(wěn)定性、可采集性和不具有傷害性。同時(shí)，生物特征也有造假的可能，這種風(fēng)險(xiǎn)不能忽視。

生物識(shí)別在航空業(yè)的應(yīng)用與發(fā)展

指紋識(shí)別應(yīng)用

在機(jī)場(chǎng)、出入境、海關(guān)這類場(chǎng)所，身份識(shí)別是不可或缺的一環(huán)。

在全球，電子身份證(e-ID)已經(jīng)成為一種趨勢(shì)。跟傳統(tǒng)身份證比起來，電子身份證更安全，因其智能卡安全芯片、非接觸的特點(diǎn)。電子身份證所采用的生物特征一般包括指紋、人像、虹膜、簽名等等。通過電子身份識(shí)別，實(shí)現(xiàn)人證核驗(yàn)、大庫比對(duì)。

根據(jù)公安部技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)要求，指紋識(shí)別等錯(cuò)率應(yīng)達(dá)到0.1%，錯(cuò)誤拒絕率 0.5%時(shí)，錯(cuò)誤接受率0.05%，比對(duì)時(shí)間0.5s。在采訪中發(fā)現(xiàn)，深圳市亞略特生物識(shí)別科技有限公司的在指紋識(shí)別的指標(biāo)達(dá)到了等錯(cuò)率0.003%，錯(cuò)誤拒絕率0.5%時(shí)，錯(cuò)誤接受率0%，比對(duì)時(shí)間為0.0728s。

人臉識(shí)別應(yīng)用

一般而言，無論一個(gè)機(jī)場(chǎng)的大小，乘客從安檢到登上飛機(jī)，這個(gè)過程的繁鎖程度都是差不多的。排隊(duì)、安檢，在登機(jī)口排隊(duì)等待，這些在所有機(jī)場(chǎng)都是無法避免的，唯一差別只在于旅客在此過程中感受到的壓力高低。但在2040年，這種情況有可能有所改變。新加坡樟宜國(guó)際機(jī)場(chǎng)通這應(yīng)用人臉識(shí)別及人工智能技術(shù)提高效率與安全，從中我們可以一窺未來20年機(jī)場(chǎng)將會(huì)如何演變。

新加坡樟宜機(jī)場(chǎng)是亞洲最繁忙的機(jī)場(chǎng)，2016年接待了創(chuàng)紀(jì)錄的5870萬人次。而隨著該地區(qū)經(jīng)濟(jì)進(jìn)一步繁榮，航空旅行的需求仍在直線上升。2017年年底，新建成的T4航站樓開放，增加了1600 萬人次的接待能力。

T4航站樓的大小足足有27個(gè)足球場(chǎng)大，充滿各種新興的高科技及人工智能元素：清潔機(jī)器人、運(yùn)用面部識(shí)別的自動(dòng)值機(jī)等等，開始正式為旅客服務(wù)。

對(duì)新加坡來說，自動(dòng)化很重要，因?yàn)樵S多行業(yè)均面臨著勞動(dòng)力短缺的問題。自動(dòng)化對(duì)于樟宜機(jī)場(chǎng)來說也是如此。因?yàn)橐試?guó)際客流量來衡量，樟宜機(jī)場(chǎng)是全球第六繁忙機(jī)場(chǎng)，它的旅客吞吐量已經(jīng)快要接近設(shè)計(jì)容量。樟宜機(jī)場(chǎng)上一次新建航站樓差不多是在十年前。

樟宜機(jī)場(chǎng)已在新的T4航站樓使用人臉識(shí)別技術(shù)，向旅客提供值機(jī)、行李托運(yùn)、移民與登機(jī)的自助服務(wù)。據(jù)交通研究公司Crucial Perspective首席執(zhí)行官Corrine Png表示，樟宜機(jī)場(chǎng)是亞洲首家這樣做的機(jī)場(chǎng)。

樟宜機(jī)場(chǎng)預(yù)計(jì)，長(zhǎng)期來看，T4航站樓實(shí)現(xiàn)流程自動(dòng)化將能夠節(jié)約20%左右的人力。另外，T4航站樓還將讓樟宜機(jī)場(chǎng)的年旅客吞吐能力增加1600萬人次至8200萬人次。

樟宜機(jī)場(chǎng)稱，9家航空公司將進(jìn)駐T4航站樓，包括亞洲航空集團(tuán)、國(guó)泰航空、宿霧太平洋航空、大韓航空、春秋航空和越南航空。

T4航站樓總占地面積為225000平方米，是樟宜機(jī)場(chǎng)T3航站樓的一半，但其旅客吞吐能力將能達(dá)到T3航站樓的三分之二。樟宜機(jī)場(chǎng)集團(tuán)副總裁Poh Li San指出：“T4航站樓的目的之一就是作為新概念、新技術(shù)和新設(shè)備的試驗(yàn)田。”

虹膜識(shí)別應(yīng)用

人眼睛的外觀圖由鞏膜、虹膜、瞳孔三部分構(gòu)成。鞏膜即眼球外圍的白色部分，約占總面積的30%；眼睛中心為瞳孔部分，約占5%；虹膜位于鞏膜和瞳孔之間，包含了最豐富的紋理信息，占據(jù)65%。虹膜區(qū)域由凹點(diǎn)、放射紋、色素點(diǎn)和其他斑點(diǎn)等構(gòu)成，具有高達(dá)266個(gè)獨(dú)立特征點(diǎn)。

虹膜識(shí)別概念1987年由眼科專家提出，1993年首次實(shí)現(xiàn)高性能自動(dòng)化的原型設(shè)備。

虹膜識(shí)別的技術(shù)特點(diǎn)：

（1）獨(dú)特性強(qiáng)：虹膜區(qū)域有266個(gè)獨(dú)立特征點(diǎn)，遠(yuǎn)高于其他生物特征的14-60個(gè)。

（2）穩(wěn)定性好：虹膜自嬰兒胚胎期第3個(gè)月開始發(fā)育，第8個(gè)月成形，不再變化

（3）比對(duì)速度快：虹膜特征大都為二值特征，可利用異或進(jìn)行比對(duì)，速度快。

（4）防偽性高：虹膜難以被盜取和仿造，且具有極強(qiáng)的生物活性。

（5）普遍存在：虹膜不易磨損，人人都有。

虹膜識(shí)別在國(guó)際上的應(yīng)用較為成熟。1991年，美國(guó)Johnson實(shí)現(xiàn)最早的虹膜識(shí)別應(yīng)用系統(tǒng)，1993年，John Daugman實(shí)現(xiàn)高性能自動(dòng)虹膜識(shí)別原型系統(tǒng)。

美國(guó)的四大生物識(shí)別工程都使用了虹膜識(shí)別。美國(guó)國(guó)防部的自動(dòng)生物特征識(shí)別系統(tǒng)（ABIS）為軍隊(duì)安全提供全方位的身份管理服務(wù)，如軍事基地訪問、疑犯管理等，建于2006年，2011年啟動(dòng)系統(tǒng)升級(jí)計(jì)劃。美國(guó)聯(lián)邦調(diào)查局的下一代身份識(shí)別系統(tǒng)（NGI）將基于生物特征識(shí)別的身份管理和犯罪歷史信息相結(jié)合，減少恐怖襲擊和犯罪活動(dòng)，提高國(guó)家和公共安全（僅Lockheed公司合同額達(dá)$10億）。美國(guó)國(guó)土安全部的出入境管理系統(tǒng)（USVisit），在外國(guó)訪客在進(jìn)入美國(guó)時(shí)錄入指紋、虹膜、人臉等生物特征信息，用于罪犯、恐怖分子的排查。美國(guó)聯(lián)邦政府的國(guó)土安全第12號(hào)總統(tǒng)令（HSPD-12)）為1200萬聯(lián)邦政府雇員建立生物特征識(shí)別管理系統(tǒng)。

在國(guó)內(nèi)，2005年，虹膜識(shí)別國(guó)際核心專利到期后，發(fā)展較快，目前已形成完成的產(chǎn)業(yè)鏈。公安部第一研究所是虹膜技術(shù)的行業(yè)應(yīng)用典型。涉及虹膜識(shí)別的模組和鏡頭供應(yīng)商有信利光電、舜宇光學(xué)等等；設(shè)備和算法供應(yīng)商有中科虹霸、思源科安、天誠(chéng)盛業(yè)、航天203所，等等。

虹膜識(shí)別技術(shù)在航空、機(jī)場(chǎng)安防中主要是與其他識(shí)別方式混合使用?；旌仙镒R(shí)別利用多種生物特征或相同生物特征的多種采集、多種表達(dá)、多種匹配等方式恰當(dāng)?shù)娜诤?，進(jìn)行個(gè)體身份的識(shí)別及驗(yàn)證。這些生物識(shí)別技術(shù)包括近紅外人臉、可見光人臉、虹膜、指紋、手掌、指靜脈識(shí)別等，將它們組合使用，為用戶提供基于自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的混合生物識(shí)別技術(shù)。例如，將指紋和指靜脈，面部和指紋、面部和虹膜、掌紋和掌靜脈等多種識(shí)別方式結(jié)合起來進(jìn)行身份的判定。

混合生物特征識(shí)別技術(shù)融合了多種模態(tài)的特征，通過技術(shù)融合提高了識(shí)別系統(tǒng)的安全性和抗攻擊能力，同時(shí)降低了錯(cuò)誤率，使得多模生物特征識(shí)別技術(shù)能夠有效緩解單模生物特征識(shí)別技術(shù)的缺陷，帶來更好的識(shí)別性能。例如，“人臉+掌紋靜脈+指紋”不僅具有多模態(tài)識(shí)別以及復(fù)合識(shí)別優(yōu)勢(shì)，而且識(shí)別準(zhǔn)確率高，安全系數(shù)高。

聲音識(shí)別應(yīng)用

霍尼韋爾的先進(jìn)技術(shù)研發(fā)團(tuán)隊(duì)正著力于開發(fā)一系列語音識(shí)別工具，并結(jié)合機(jī)器學(xué)習(xí)以減少錯(cuò)誤概率，幫助機(jī)組克服語言和口音障礙。

正如大家所知，在飛行過程中，空管人員（ATC）需要與飛行員保持溝通，以確保飛機(jī)沿正確的航線飛行。雖然不同機(jī)型情況不同，但在飛行中的駕駛艙內(nèi)進(jìn)行通話，和你在車?yán)锎螂娫捒赏耆灰粯印w行員既要克服艙內(nèi)噪音，又要判斷無線電或電話那頭不同國(guó)家地區(qū)空管人員的語音指令，壓力也不小。

▲圖：嘈雜繁忙的駕駛艙

霍尼韋爾正在開發(fā)一項(xiàng)語音轉(zhuǎn)化工具，將飛行員與空管之間的語音轉(zhuǎn)化成文字顯示在屏幕上，從而輔助飛行員獲取明確的空管指令。

該工具的另一個(gè)強(qiáng)大之處在于，它也能識(shí)別不同地區(qū)的英語方言或口音。雖然英語是航空業(yè)的通用語言，但是方言或口音著實(shí)讓不少飛行員頭痛不已?；裟犴f爾的語音識(shí)別技術(shù)能夠有效排除方言或口音的影響，從而避免機(jī)組因口音問題造成的誤解，也節(jié)省飛行員反復(fù)確認(rèn)指令的時(shí)間，從容應(yīng)對(duì)全球各地空管伙伴們的挑戰(zhàn)。

有了這個(gè)工具，飛行員能在獲得語音指令的同時(shí)通過屏幕上的文字明確指令內(nèi)容，尤其在起飛和降落階段，以及在應(yīng)對(duì)飛行員不熟悉的語言或口音時(shí)，這份“雙重保險(xiǎn)”尤為重要。從長(zhǎng)遠(yuǎn)來看，這類技術(shù)能夠幫助減少如錯(cuò)降跑道這樣的重大事故，確保飛行安全并提

對(duì)于人工智能在航空領(lǐng)域的運(yùn)用，霍尼韋爾也進(jìn)行著很多激動(dòng)人心的探索，比如通過AI手段處理駕駛艙中的聲音?；裟犴f爾在駕駛艙中安裝麥克風(fēng)，收集并分析每個(gè)開關(guān)及按鈕所發(fā)出的不同聲音，這些信息對(duì)空難調(diào)查有巨大價(jià)值。

▲霍尼韋爾Mic'd Up識(shí)別駕駛艙不同按鈕及按鍵的聲音

發(fā)生空難后，監(jiān)管方、航空公司以及其他調(diào)查人員將查看飛行記錄器（黑匣子），并努力拼湊、獲知事件發(fā)生的具體情況。然而由于嘈雜的背景噪音，部分聲音信息的細(xì)節(jié)通常難以識(shí)別。在AI和機(jī)器學(xué)習(xí)的協(xié)助下，我們可以識(shí)別出每一個(gè)按鈕的聲音，判斷操作動(dòng)作及時(shí)間。

通過大量的聲音識(shí)別及事件分析，并與AI技術(shù)相結(jié)合，效果將會(huì)加倍：我們不僅可以更有效地進(jìn)行事故調(diào)查，更可以總結(jié)出規(guī)律，并在飛行員即將按下錯(cuò)誤按鈕時(shí)出警告。

將駕駛艙聲音作為一項(xiàng)獨(dú)立的調(diào)查對(duì)象，能更好地了解事故發(fā)生前、發(fā)生時(shí)駕駛艙內(nèi)的情況。這些認(rèn)知對(duì)我們的研發(fā)也有極大意義，能有效杜絕同類錯(cuò)誤的再次發(fā)生。

這一技術(shù)的應(yīng)用前景也十分廣闊，例如將該技術(shù)應(yīng)用到汽車上，能夠在發(fā)生事故后幫助明確駕駛員的責(zé)任，加快理賠進(jìn)程。同時(shí)，它還能夠通過收集數(shù)據(jù)加以分析總結(jié)，從而避免事故再次發(fā)生，加強(qiáng)對(duì)駕駛員的安全保護(hù)。

結(jié)束語

安防與航空業(yè)正通過結(jié)合人工智能（機(jī)器學(xué)習(xí)）、云計(jì)算以及生物識(shí)別技術(shù)（人臉識(shí)別、語音識(shí)別等等）進(jìn)行革新。如今，飛機(jī)的自動(dòng)駕駛技術(shù)更是日趨完善，再加上諸多航空安全技術(shù)的問世，比如霍尼韋爾的增強(qiáng)型近地警告系統(tǒng)、空中防撞系統(tǒng)，智能跑道及智能著陸系統(tǒng)，這些技術(shù)正幫助全球各類飛機(jī)輸送著億萬旅客以更安全、更高效、更舒適的方式地前往目的地。