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为何你是世界上独一无二的:七种身体特征与70亿人区分开来

科技资讯  2017年1月13日 08:33  来源:新浪科技
摘要:你耳朵里的细绒毛就像微小的音叉一样,在受到刺激时会发出微弱的嗡嗡声,形成完全属于你自己的声音标志一年一度的美国俄亥俄州双胞胎节已经举办了超过40届随着双胞胎数量的稳步增加,许多科学家开始热衷于在这些长得一模一样的人身上检验他们的生物识别方法
你耳朵里的细绒毛就像微小的音叉一样,在受到刺激时会发出微弱的嗡嗡声,形成完全属于你自己的声音标志  你耳朵里的细绒毛就像微小的音叉一样,在受到刺激时会发出微弱的嗡嗡声,形成完全属于你自己的声音标志
一年一度的美国俄亥俄州双胞胎节已经举办了超过40届一年一度的美国俄亥俄州双胞胎节已经举办了超过40届
随着双胞胎数量的稳步增加,许多科学家开始热衷于在这些长得一模一样的人身上检验他们的生物识别方法  随着双胞胎数量的稳步增加,许多科学家开始热衷于在这些长得一模一样的人身上检验他们的生物识别方法

  新浪科技讯 北京时间1月13日消息,据国外媒体报道,从你行走的步态到你的体味,再到你的耳朵形状,科学家正在寻找多种意想不到的方法,将你与世界其他70亿人区分开来。

  第一眼看过去,埃琳·纳尔逊(Erin Nelson)和奥德丽·纳尔逊(Audri Nelson)长得一模一样:同样的巧克力色头发,同样的深色杏仁状眼睛,还有一样顽皮的微笑。从出生开始,家人、朋友和老师同学都一直把她们搞混。当高中舞会的舞伴来到她们位于德克萨斯州东部小镇的家中时,两个男孩都无法认出自己想要带走的是哪个姑娘。

  虽然长得非常相似,但仍然有一些可以区分她们的特征。“我们觉得自己要比别人认为的更加不同,”埃琳解释道,“我们的脸有一些细微差别——奥德丽有一张稍微圆一点的脸,可能是因为她笑的比较多。我们的嘴唇也有稍微不同的轮廓,但只有我们并排在照片里出现时才能被注意到。”

  这些细微的差别往往被面部识别软件忽略。计算机在识别人脸时会自动探测那些独特的特征,然后与数据库中的海量图片进行比对。正因为如此,美国印第安纳州圣母大学的计算机科学家凯文·鲍耶(Kevin Bowyer)找到了埃琳和奥德丽,希望她们能帮助把自己的面部识别和其他“生物测定鉴别”技术变得更加完善。

  不久前,凯文·鲍耶和圣母大学的同事帕特里克·弗林(Patrick Flynn)前往俄亥俄州特温斯堡,参加那里一年一度的“双胞胎节”,并看下最新的一些技术达到了什么程度。“随着时间推移,人口中的同卵双胞胎数量正缓慢增长,因此双胞胎之间的鉴别很可能成为一个真正的问题,”鲍耶说,“指纹是区分同卵双胞胎的不错方法,但并没有像在普通大众中的效果那么好。面部识别就不是很有效。这也是我们实验室在研究的东西——无论是痣、面部疤痕,还是其他痕迹,都可以用来区分长得很像的人。目前,虹膜识别是迅速区分双胞胎的最好方法。”

  这方面的工作,以及其他尝试识别人群的新方法,正在向我们揭示:每个人跟另一个人在某些令人出乎意料的方面都存在着差异。以下就是几个最能让你变得与众不同的身体特征。

  你的耳朵

  对大多数人来说,耳朵只是头部两侧主要由软骨组成的器官。在我们看来,它们有的太大,有的太小,有的甚至看起来非常怪异。但是,或许是时候给予耳朵稍微多一点尊重了。复杂的外耳形状及其凹凸不平的结构对每个人来说都是独一无二的。

  从20世纪50年代开始,法医科学家就利用嫌疑犯的耳朵测量数据与犯罪现场留下的印记进行比对。到了1998年,研究者展示了用计算机就能准确地区分出不同耳朵的图片。目前已经有研究者用3D扫描技术建立了耳朵的精细模型,还有新的方法可以提取耳朵的独特几何特征。通过对多种特征——包括耳垂到耳廓上缘两端的距离等——的综合分析,研究者可以在0.02毫秒内通过一张模糊的耳朵图片辨认出一个人,准确率达到99.6%。

  英国南安普顿大学的计算机视觉专家、耳朵识别领域的权威研究者马克·尼克松(Mark Nixon)解释道:“随着你的成长,你的耳朵并不会改变——它只是变大了,但比例还是保持不变。”

  耳朵的独特性还不止于此,它们“听起来”也不一样。在我们的内耳耳蜗上,长有极其微小的外毛细胞,它们能探测到声波并将其转化为电信号传递给大脑,另外,这些绒毛自己也会发出微弱的声音。

  这是耳朵在放大微弱声音时的副产物,受到声音刺激时,外毛细胞也会振动并产生无法被人耳听到的声音,但是能够被灵敏的扩音器探测到。这种机制被称为“耳声传射”(otoacoustic emission),已经被医生用于婴幼儿的听力筛检。研究人员发现,每个人的耳声传射都存在着细微差别。

  每个人的外毛细胞会产生略有不同的声音,这种声音在内耳、中耳和耳道中沿骨骼传播时会发生进一步的改变。这些发现也引出了新的可能性,或许有一天,你只要把手机放到耳边,或者戴上耳机,就能把手机解锁。事实上,日本电气公司(NEC)在去年宣布,他们开发了一种带内置扩音器的耳机,能够提取出在耳道内共鸣的声音,从而辨别出不同的个人,准确率达99%以上。

有哪种生物识别标记是完美的,但多种不同的识别特征使每个人都独一无二有哪种生物识别标记是完美的,但多种不同的识别特征使每个人都独一无二

  你的体味

  无论喜欢与否,你的体味也与众不同。在各种香水、除臭剂之下,我们自身的天然体味似乎更有吸引力。美国陆军研究机构资助的一些研究指出,通过分析人在走动时遗留的气体化学物质,可以鉴别出不同的个人。英国布里斯托尔大学的科学家研究发现,他们可以通过分析人体分泌的44种化合物——围绕在人体周围并形成了“热力学烟气”——来鉴别不同个体。

  嗅觉灵敏的搜索犬正是根据这种独特的气体尾迹进行追踪,而有些研究者也在尝试开发“电子鼻”,可以“嗅”出某种气味中的化学组成。英国法律鉴定中心(Forensic Science Service)还探索了利用犯罪现场遗留的汗液气味进行调查的可能性。

  西班牙科技公司 Ilía Sistemas已经开发了一种技术,能够通过体味对群体中的个人进行识别,准确率达到85%。更最近的例子是,来自马其顿共和国科学信息与技术大学“圣保罗使徒”和日本九州大学的研究者宣称,他们利用仪器使某种气味产生原子级的“指纹”,然后将数据输入计算机的人工神经网络进行运算,达到了100%的个人识别准确率。

  主持这项工作的生物信息工程师Sunil Jha称,在未来的“生物识别护照”中,气味将成为一种鉴别的指标。“体味在生物测定应用中具有巨大的潜力,”他说,“例如,我相信我们的方法能够区分出单纯的体味和带有除臭剂的气味。”

你的步态和坐姿都可以作为识别你的特征你的步态和坐姿都可以作为识别你的特征

  你走路的方式

  关于用运动方式来区分人群的说法已经存在了几十年,并且在安全服务中变得越来越流行。虽然走路只是很简单的动作——不过就是把一只脚放到另一只脚前面嘛——但每个人都会有自己微小的变化,体现在独特的落地、起脚和摆腿方式上。

  这些差异源自我们每个人在骨骼结构、肌肉和平衡感上的细微差别。对大多数人而言,这些差别非常微小,很难被肉眼发觉,但对机器来说,这些都是个体独有的指示标志。利用计算机将行走动作分解为一系列的点,或者使用更最近的3D动态模型,我们可以将某人行走时的视频与数据库中的数据进行对比,并达到惊人的准确率。

  南安普顿大学的马克·尼克松是最早进行这项工作的研究者之一,他发现,不但我们走路的姿态很个性化,我们跑起来的时候更是如此。“行走是相当被动的动作,而跑步是用力推动的动作,因此更加特别,”他解释道,“计算机能将你运动的方式分解成一组独一无二的数字。我们能从你行走的方式,你跑步的方式和你从走路变成跑步的方式中把你认出来。”

  有手机制造商正在一种新的技术,可以通过使用者移动的方式识别出是否为手机用户。在上个月于伦敦举行的2016生物识别会议上,有一家厂家做了演示。他们要求使用者用手拿着手机在空中写一个单词,之后手机内置的传感器会探测出使用者的特殊动作,以确认他们的身份。还有人希望只要把手机放在口袋里,就能通过探测行走方式来识别出是否是注册的用户。

  不过,这其中也存在问题。“如果你换了一双鞋,或者穿了一件更紧的裤子,情况会怎样,”凯文·鲍耶说,“如果是雨天,你在草地和在混凝土地面上的行走方式也会有所不同。”

  你的屁股

  有些人的屁股大得有点“蛮横无礼”,有些人的屁股则“小巧精致”,但无论是谁,他/她的屁股其实都相当了不起。根据日本研究者的报道,他们可以单纯通过你的臀部辨认出你是谁。这些研究者开发了一种对压力敏感的坐垫,可以放在汽车座椅或办公桌座椅上。利用总共360个感受器,这个坐垫能够探测出人们坐下时屁股的轮廓,以及所受到的压力差异——例如某一侧受力更多——和身体接触坐垫的面积大小。所以,喜欢瘫坐的人和喜欢正襟危坐的人,在坐垫上的轮廓是完全不同的。

  之后,从传感器上得到的信息将被输入计算机,与数据库进行比对。日本产业技术大学院大学的研究者Shigeomi Koshimizu认为,他的系统可以用于汽车的防盗设备中,或者让电脑用户只需要坐下来就能解锁计算机,不需要记住复杂的密码。

每个人的颅骨在声音传播上都不相同,这使科学家通过颅骨对个体进行鉴别的准确率高达97%。 图6每个人的颅骨在声音传播上都不相同,这使科学家通过颅骨对个体进行鉴别的准确率高达97%。

  你的颅骨

  把你的手指放在耳朵里,然后把你的手肘放在桌面或者座椅的扶手上,此时你可能会听到来自周围环境的低沉噪音从你的手臂传来,当你把手肘提起来时这种声音又消失了。这种声音其实就是周围的声音振动直接通过颅骨传递到了你的内耳而产生的。

  骨骼具有十分出众的传声效果。但是,颅骨大小、颅骨周围的软组织数量,以及颅骨空腔的大小,都意味着每个人听到的声音都不一样。研究者已经发现,通过先播放一小段白噪音,然后检测声音经过人颅骨之后发生的改变,可以准确地辨认出人的身份(准确率达97%)。换句话说,我们自己的脑袋里就自带着专属的音叉。

  或许在不久的未来,研究者开发的“SkullConduct”(颅骨传声)系统就能用在手机或其他电子设备(如Google眼镜)的解锁上,你只需要把设备放在头上然后播一段声音就可以了。“我们向颅骨内发送了一个已知的信号,然后分析会有什么‘发出来’,”主持该研究的德国马克斯·普朗克计算机科学研究所工程师安德烈亚斯(Andreas Bulling)解释道,“这一方法也可能用在其他部分的骨骼上。”

即使是双胞胎也可以通过皮肤表面的微小痕迹进行分辨即使是双胞胎也可以通过皮肤表面的微小痕迹进行分辨

  你的指甲

  手指上的指纹或许是最广为人知的鉴证工具,但就在指纹的背面,还有另一种让你独一无二的特征。研究者对数以千计的样品分析后发现,在闪亮的指甲盖表面,存在着一系列与众不同的脊纹。在合适的光线下,指甲盖表面的纹路清晰可见。

  印度理工学院的研究人员甚至宣称,他们能在人们涂指甲油的情况下辨认出图片中指甲的独特纹路。他们指出,通过扫描三根手指——尾指、无名指和中指——的指甲,可以准确地辨认出不同的个人。

  不过,人的手指甲一直在生长和替换,意味着这些纹路每隔六个月左右就会改变。所以,有些科学家决定把关注点放在指甲盖下面的皮肤上。脆弱的粉红色甲床具有独特的“通道”,可以让外层细胞像木工中的舌和凹槽一样嵌入其中。在人的一生中,这些“凹槽”的间隔比例保持不变,而且每个人都有所不同。有一家公司开发了一个名为“Nail-ID”的系统,利用低能量激光对甲床进行测量,从而开发出识别个人身份的新方法。

  你鼻子上的毛孔

  在你的鼻子上存在着数以百计的毛孔——就像草莓上遍布的种子一样。这些毛孔是美容师的重点照顾对象,因为它们非常容易堵塞或变得粗大。虽然经常让人烦恼,但鼻子上的毛孔确确实实是又一种能将你与其他人区分开来的特征。山东大学和日本近畿大学的研究者指出,人鼻子上的毛孔分布在一生中都很稳定。

  研究者开发了一个从图片中识别鼻子毛孔,然后与数据库进行比对的系统。他们宣称,单纯根据参与者鼻子上的毛孔,他们能够达到88%的识别准确率。

  在日常生活中,大多数人都需要记住许多密码,以开启手机、电脑和各种网上服务。许多大公司也经常受到黑客的侵扰,使得这些密码变得非常脆弱。很显然,我们需要更加简便和安全的个人识别方式。如今新款的手机上已经普遍应用了指纹解锁,但仍有一些黑客有能力绕过它进入手机。

  一些专业人士认为,我们需要综合采用多种生物识别特征来证明自己的身份。目前的选择很多——我们打字的方式、我们的心跳甚至我们头发里的蛋白质,这些都是独一无二的。“我们一直主张,相比使用密码,生物识别会让你的生活更加便捷和安全,”马克·尼克松说,“因为你的身体是独一无二的。我们所发现的结果表明,它甚至要比我们预想的更加独特。”

  埃琳和奥德丽已经找到了帮助他人分辨她们的新方法。“小的时候我们很讨厌那些注视的目光,但现在我们毫不在意,”奥德丽说,“我们甚至会努力尝试让自己看起来更像,穿同样的衣服,同样的发型,化同样的妆。但是,如果你仔细看的话,就会发现我们走路的方式十分不一样。”(任天)