遠程生物識別通過心跳識別身份

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與虹膜和指紋一樣，每個人的心跳信號都是獨特的。當五角大樓的這款遠距離心跳識別設備運行時，你會在不知情的情況下被識別和記錄，整容、戴面具也將無法隱藏你的身份。

撰文 | 魯婧涵

在遠程生物特徵識別領域，面部識別是應用最為廣泛的技術，但它也存在一定的局限性：面部識別往往需要良好的正面視角，這在實際應用中（尤其在無人機上）難以獲得。同時，被探測者也很容易通過粘鬍子、戴墨鏡或者頭巾等方式進行偽裝。

另一項遠程生物識別技術是步態分析，它通過一個人走路的方式來識別身份。目前，這種方法已經被五角大樓用於識別ISIS恐怖分子。不過，與面部識別一樣，步態也可以發生改變或進行偽裝。

於是，為了更精準地識別目標，美國特種部隊要求五角大樓開發更精確的遠程識別技術。這時，五角大樓將目光投向了人的心臟。研究人員開發了一款遠程心跳識別設備，可以通過心跳特徵來識別人的身份。

200米遠程識別

五角大樓開發的這款設備名為Jetson。它可以在200米外捕捉到獨特的心臟信號。

Jetson使用了激光振動儀（laser vibrometry）來檢測由心跳引起的肌膚表層運動，然後運用演算法從激光信號中提取心臟信號。

激光振動儀是一種用於表面非接觸振動測量的科學儀器。儀器發射的激光束直接對準待測的表面，通過反射的激光束隨表面運動的頻移，可以提取出待測表面的振幅和頻率。

不過，Jetson目前的使用還是有限制條件的。為了獲得較好的感應信號，Jetson發出的激光信號點需要在目標上停留30秒左右，因此這項設備只對靜止的人有效。此外，激光信號可以穿透襯衣和夾克，但不適用於厚衣服（例如冬襖）。

五角大樓反恐技術支持辦公室的Steward Remaly告訴MIT Technology Review，在良好的條件下，Jetson的準確率可以達到95%以上，並且其準確率仍在進一步提高。在實踐中，Jetson可能會與面部識別等其他識別方法協同使用。

比人臉識彆強大

除了人臉、指紋、虹膜等已經得到廣泛應用的生物識別技術，近年來的一系列研究發現，由於心電圖特徵主要取決於心臟和身體的解剖學結構，每個人在心電圖（ECG）上的心跳特徵也具有唯一性，可以作為識別個體的要素。在近期的一項研究中，加州大學伯克利分校的Nikita Samarin和愛丁堡大學的Donald Sannella就在55名自願者中驗證了心電圖驗證身份的穩定性：ECG識別的準確率超過了97%。

不過，心電生物識別技術也面臨著一些挑戰。Nikita Samarin和Sannella就指出，由於人的心臟及身體結構會隨時間發生緩慢的變化，心電生物測定能力會隨著時間的推移而「退化」。在上段研究中，採樣4個月後，ECG識別的準確率就下降至90%。因此，使用者必須對目前人群定期進行心電圖數據採樣，以抵抗正常的生理變化。而且，目前還沒有用於心電生物特徵研究的標準化數據集。

對於五角大樓的Jetson而言，它目前也缺乏一個心臟信號資料庫。不過，這一問題正在得到解決。美國駐伊拉克和阿富汗的武裝部隊會定期收集生物特徵數據，而心臟數據也將被添加到該資料庫中。

即便在缺乏數據的情況下，Jetson當前依然能夠發揮作用。例如，當他們在人群中監測到一位在安裝簡易爆炸裝置的恐怖分子時，即使此人的姓名和面容未知，此後也可以通過心臟信號確定這個人的身份。

除了五角大樓使用的Jetson，紐約州立大學布法羅分校華人科學家許文曜團隊研製出一種利用雷達遠距離掃描，分析心臟的結構及跳動特徵的身份識別系統，掃描距離為30米。許文曜認為心臟識別比面部識別更有效：「與人臉相比，心臟生物測量學更加穩定，準確率可以達到98%以上。」

目前，基於心跳識別的安全認證已被用於商業用途。

Nymi是一家專門從事生物特徵認證的公司，它提供一種腕帶，可以將使用者的心電圖作為指紋識別的替代品。NASA也開發了一項新技術，可以根據一個人的心電圖信號來驗證身份，但這兩種方法都需要直接接觸受試者的皮膚。

來自B-Secur的心電圖生物特徵識別方案有望在2020年的車型中得到應用，用於駕駛員身份驗證和駕駛狀態監控。

隱患

儘管心跳信號識別技術得到了驗證，它仍面臨著與任何生物識別安全系統相同的挑戰——它們收集的數據可能成為犯罪分子有興趣竊取的目標。而且，一旦投入使用，生物識別數據不易撤銷，因為它們追蹤了個體的持久生理或行為特徵。

因此，在保護這些有價值的數據方面，政府和科技公司還需制定一套更嚴密、更先進、能夠讓公眾信服的數據保護策略，以防止數據的濫用與竊取。

當生物識別技術成為智能認證時代不可避免的基礎設施時，公眾也需要讓自己適應網路安全帶來的好處，以及所伴隨的風險。

參考資料：

https://www.technologyreview.com/s/613891/the-pentagon-has-a-laser-that-can-identify-people-from-a-distanceby-their-heartbeat/

https://arxiv.org/pdf/1906.09181.pdf

https://nakedsecurity.sophos.com/2019/06/27/are-heart-electrocardiograms-the-next-big-thing-in-biometrics/

https://www.biometricupdate.com/201906/ecg-biometrics-explored-for-high-tech-military-and-low-cost-home-applications

https://gcn.com/articles/2019/06/28/jetson-biometric-heartbeat-id.aspx

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