不可能的任務系列中主角伊森.亨特，總會借助各種的高科技武器瞬間逆轉，成功拯救人類。 正在熱映的《不可能的任務 5》又給伊森·亨特升級了三件新武器：步態分析、視網膜掃描、語音辨識。這三種是最精確、最有前途的生物特徵辨識技術嗎？本文為你一窺真相。
步態分析 —— 辨識距離最遠的生物辨識技術
《不可能的任務 5》中，駭客班基起初並沒把三重保險的門禁放在眼裡，但當他得知必須穿越一套“步態分析系統”時，班基徹底絕望了，最後只能靠伊森·亨特屏息3分鐘，通過自由式潛水強行入侵後臺資料才得以攻破步態分析系統。
（《不可能的任務 5》中的步態分析系統）
步態，指人行走的姿態，是一種人類的行為特徵。步態分析，就是通過記錄、觀察、分析身體運動方式，建立步態模型，並提取穩定的參數特徵，通過電腦去辨識的過程。
步態分析的理論假設：如同每個人擁有一幅獨特的面孔，每個人也擁有一種與眾不同的步態。這種觀點也得到了醫學研究的認同，即“每個人的步態都是唯一的”。
從解剖學的角度分析，步態唯一性的物理基礎是每個人生理結構的差異性，不一樣的腿骨長度、不一樣的肌肉強度、不一樣的重心高度、不一樣的運動神經靈敏度，共同決定了步態的唯一性。
步態分析最突出的優勢是“遠距離辨識”，有效距離可達幾百米。荒郊野外的核電站入口，一台監控攝影機記錄下遠處一個黑影閃過，那是企圖製造恐怖事件的危險分子嗎？步態分析系統告訴你：別擔心，那只是一頭正在散步的棕熊。除了區分人與動物，步態分析也能夠很輕易地區分出人的不同行為模式，如行走、跑動、跳躍、負重、匍匐等複雜行為。
步態分析的有效距離雖然遠，但精度卻很低，無法用於身份辨識，因為步態很不穩定，它會受到疾病、衰老、受傷、體重等一系列因素的影響。如果你打籃球一不小心扭了腳踝，那麼用步態分析來判斷：“這個一瘸一拐的傢伙已經不是你了”，除非你休息半個月養好腳踝。
此外，衣服的遮擋、鞋跟的高低也會引起步態變化。一位女性穿著長褲和平底鞋上街購物，換上新買的長裙和高跟鞋款款歸來，長裙遮擋了她的雙腿，高跟鞋使她看上去更修長，於是步態分析陷入了困惑：“這人是誰呢？”
視網膜掃描 ——
隱藏最深的生物辨識技術
絕大多數生物特徵都直接暴露在身體表面，如指紋、人臉、掌紋等；只有少數生物特徵隱藏在身體內部，如手指靜脈、視網膜、虹膜。這兩者的差異是，內部特徵比外部特徵更穩定、更難以盜取和偽造，也更適用于高安全性的身份辨識。
視網膜，堪稱“隱藏最深的生物特徵”。眼球平均直径 24
毫米，而視網膜位於眼球的最後方，前面還有眼瞼、角膜、晶狀體、玻璃體等一連串器官保護它。如果將瞳孔比作一扇窗子，晶狀體比作窗玻璃，那麼視網膜辨識，就是採用紅外線攝影機透過這扇窗子拍攝視網膜的血管圖像，並利用血管分佈的獨特性進行身份辨識的過程。
正因為視網膜如此“深藏不露”，視網膜圖像要在半英寸（1.27cm）的近距離內採集，而且只能採用單攝影機，即一次採集一隻眼睛。影片《碟中諜 5》對視網膜採集過程的描繪幾乎是完全準確的：摘掉使用者的眼鏡，將採集設備對準某一隻眼睛，接近到幾乎貼在眼睛上，保持靜止 2~3 秒，才可以完成視網膜掃描過程。
（《不可能的任務5》中的視網膜辨識系統）
雖然深藏於身體內部，但視網膜卻是一層非常脆弱的薄膜，一旦眼睛收到衝擊，如遭遇一次並不嚴重的交通事故，就可能造成血管出血甚至視網膜脫落。青光眼、糖尿病、血管硬化也會因為對視網膜血管造成的壓迫和改變，從而影響視網膜辨識的精度。
語音辨識 —— 成本最低的生物辨識技術
語音，是成本最低的生物辨識技術。因為不需要依賴昂貴的成像晶片和光學鏡頭，也沒有桌上型 PC 和行動終端的限制，只需要一枚麥克風即可採集語音，因此在各種身份認證產品中，都可以整合該功能。使用者對著麥克風說出特定的短語，系統將使用者的語音樣本過濾後，與先前儲存的語音樣本比較，達到一定的近似度閾值，用戶就通過了身份認證。
語音辨識，是一種結合了生理和行為兩種成分的生物認證技術。氣管、鼻腔、咽喉、舌頭等組織的相互配合，影響了聲音的音調、音強和音色，從而形成了每個人聲音的獨特性。
早期的聲音辨識精度很低，只能判斷一個人的種族。二戰時，美日雙方經常夜戰，黑暗中無法判斷對方是敵是友。美國人根據日本人對“l 和 r”發音不準確這一聲音特性，製訂了一個口令“lollapalooza（意為：非常出色的人）”，一旦對方發音不準確，就直接開火。今天的語音辨識精度，已可以判斷一個人的身份。但語音是一維線性特徵，與指紋、人臉、虹膜等二維圖像特徵相比，資料量更少，精度也更低。
（《不可能的任務5》中的語音辨識系統）
語音的擷取成本雖然低，但語音辨識技術並未大規模應用，因為語音是一種較易模仿的生物特徵，如果口技演員改行做聲音竊取，破解成功率將非常驚人。此外，錄音是攻破語音系統的另一種常用方法，《不可能的任務5》對此有準確描繪：伊森·亨特重複播放由若干單詞組成的一小段英國首相的錄音，就輕鬆騙過了語音辨識系統。
為防止錄音攻擊，一些語音辨識系統從較小的詞彙表中隨機產生一個變化的短語讓用戶朗讀。這種方式能夠阻擋一般的攻擊者，但經驗豐富和準備充分的老手僅需多花一點時間而已。語音辨識的性能，還會受到外界環境的影響，如同時有多個說話者，或者環境噪音嘈雜，也會導致語音辨識精度降低。
以上，我們分析了《不可能的任務5》中三個生物特徵辨識“之最”：距離最遠、隱藏最深、成本最低，但這三項並不是生物特徵辨識技術最關鍵的評估標準，只有“精度最高”，才是生物特徵辨識領域的王冠。
虹膜辨識 —— 精度最高的生物辨識技術
虹膜位於眼球前部，表面覆蓋著角膜，是另一種隱藏在身體內部的特徵。虹膜是瞳孔周圍具有多種顏色的環狀組織，呈現出一種複雜的放射狀紋理。這些紋理由很多皺褶、凹陷和突起組成，具有高度多樣性。虹膜在出生之前隨機發育產生，因此所有的虹膜都是獨一無二的。在正常健康情況下，虹膜從出生 6 個月直到死亡都保持不變。
多樣性和穩定性的組合，使虹膜被公認為“精度最高”的生物特徵，目前最優秀的虹膜辨識演算法甚至能夠將誤識率降低到 1/500 萬以下。虹膜辨識，也是“不可能的任務”系列中曝光率最高的生物辨識技術，伊森·亨特曾多次用虹膜解鎖 U 盤中的絕密任務。
英國米德爾賽克斯郡的數學和科學計算國家物理實驗室（NPL）中心曾經發表一份針對 200 個物件的技術測試報告，最終得出結論“虹膜辨識的性能幾乎是沒有缺陷的，比測試中涉及的指紋、手形、語音和人臉系統更好。”
生物特徵融合 —— 即將到來的未來
如同《不可能的任務5》所展現出的未來，生物特徵辨識技術顯示出一種發展趨勢：將不同特點的生物特徵組合起來，根據應用場景、使用者條件、安全等級自動切換，即生物辨識的多模態技術。多模態技術把辨識精度、採集距離、設備成本、防盜防偽、簡單易用等多種特點融為一體，將比任何單一生物特徵更具競爭優勢。
在多模態技術的幫助下，以上四種各具特點的生物特徵，能產生怎樣的神奇組合？
步態 + 虹膜：步態可以從降低用戶主動配合的要求，虹膜可以提供安全性的保障。比如高檔公寓的門禁，當用戶從停車場走向電梯時，步態分析可以遠距離判斷他是不是該公寓的住戶，如果是，將自動觸發電梯開關，減少住戶等待電梯的時間；當住戶來到家門前時，採用虹膜辨識這種安全性更高的辨識方式來開啟房門。
視網膜 + 虹膜：視網膜與虹膜都是眼部的生物特徵，都被眼瞼和角膜所保護，比指紋、人臉等外部特徵具有更高的穩定性，不容易受到外界環境的影響和傷害；視網膜與虹膜的採集，都需要借助專用的紅外照明和成像設備，不可能被輕易地複製和仿造。視網膜+虹膜的組合辨識方式，可以增加特徵量，進一步提高識別精度，打造出一種“超級”生物認證手段。
語音 + 虹膜：將易用的語音辨識與精確的虹膜辨識組合，可以依據不同的需要進行精度調整，使系統安全等級具有更大的彈性。中國市場上已經推出整合虹膜和語音兩種辨識技術的社會保險支付終端，使用者可以根據支付金額及環境情況，選擇更具靈活性的身份認證方式，如小額支付用語音辨識，大額支付用虹膜辨識；安靜環境使用語音辨識，嘈雜環境使用虹膜辨識。
隨著多模態生物辨識技術將進一步發展，在《不可能的任務6》中伊森·亨特和他的朋友們又會展示出怎樣的潮科技呢？我們拭目以待。
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