七個讓你與眾不同的特點

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乍看之下艾琳·納爾遜和奧德麗·納爾遜(Erin and Audri Nelson)長得一摸一樣。她們的頭髮都是褐色,眼睛很深,像杏仁的形狀,還有淘氣的笑容。

自她們出生起,家人、朋友和老師都常常把她們弄混。當她們的高中舞會舞伴來到德克薩斯東部的一個小鎮她們家時,兩個男孩無法分辨他們要接的是雙胞胎中的哪個。

雖然她們長得很像,但還是有一些特徵可以把她們區分開來。"我們感覺我們兩人之間的區別比別人看到的更多,"艾琳解釋道,"我們的臉部有一些細微的區別——奧德麗的臉稍微圓一點,可能因為她笑的更多。我們的嘴唇的輪廓也稍有不同,但這點只有在我們肩併肩站在一起的照片裏才會被注意到。"

這些細微的差別通常會被面部識別軟件漏掉。這種軟件可自動偵測面部特徵並與龐大的面部數據庫進行匹配。正是因為這個原因,所以艾琳和奧德麗正在幫助印第安納州聖母大學(University of Notre Dame)的凱文·鮑耶(Kevin Bowyer)等計算機科學家對面部識別和其他生物特徵識別技術展開終極測試。

鮑耶和他同一學校的同事帕特里克·弗林(Patrick Flynn)最近前往俄亥俄州特文斯堡(Twinsburg)參加年度雙胞胎節。他們驗證了一些最新技術的效果。"人口中同卵雙胞胎的比例正在逐漸增加,所以分辨雙胞胎可能會成為一個現實的問題,"鮑耶說。

"指紋是一種區別雙胞胎的不錯的方法,但是它並不像在普通人群中那麼有效。"

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Image caption 俄亥俄州的雙胞胎節已經有超過40年的歷史(圖片來源:Getty Images)

"面部識別並不是那麼好用。我們實驗室正在研究痣、疤等印記能否用來識別長相相似的人。在目前我們擁有的技術裏面,虹膜識別是輕鬆區分雙胞胎的最佳方法。"

這種研究以及尋找新的識別身份的方法的嘗試正在揭示出我們與鄰居之間很多驚人的不同之處。以下是一些最不同尋常但又獨一無二的身體特徵。

你的耳朵

對我們大多數人來說,耳朵只是頭兩側長出來的軟骨附屬物。它們常常顯得太小,或者太大,有的太過顯眼,或者看起來太奇怪。

但可能現在是時候給我們的耳朵多一點尊重了。外耳的軟骨所形成的複雜的高低起伏的形態每個人各不相同。

自20世紀50年代以來,法醫學家一直通過測量嫌疑人的耳朵來匹配犯罪現場留下的痕跡。後來,在1998年,研究者發現計算機可以精確區分耳朵的照片。

現在已經有三維掃描技術可以建立複雜的耳朵模型,還有新的方法可以提取耳朵獨特的幾何特徵。通過對這些特徵的綜合分析,比如從耳垂到耳朵上緣的兩個點的距離,我們有可能在短短0.02毫秒的時間內通過一張模糊不清的耳朵照片辨識一個人的身份,凖確率高達99.6%。

"耳朵不會隨著你的年齡的增長而變化——它只會長大,但是比例保持不變,"南安普敦大學(University of Southampton)的計算機視覺專家、耳部識別領域的權威研究專家馬克·尼克松(Mark Nixon)解釋道。

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Image caption 就像小小的音叉一樣,耳朵裏面的絨毛在受到刺激時可能會發出輕輕的響聲,這種響聲就像簽名一樣完全屬於你自己(圖片來源:Getty Images)

但是耳朵的特性並不止於此——它們發出的聲音也不同。內耳耳蝸中的微小的毛細胞也會發出獨特的微弱聲響。這種毛細胞能夠偵測聲波,並將聲波轉變成微弱的電信號傳遞給大腦。

這是放大微小聲音過程的副產品。這一過程是讓毛細胞振動,從而發出一種人耳聽不到但敏感的麥克風可以捕捉到的聲音。這被稱為耳聲傳射(octoacoustic emissions)。醫生早就已經開始用它來測試幼兒的聽覺。他們播放一系列敲擊聲,以觀察毛細胞如何作出反應。但是研究者已經發現每個人的毛細胞反應存在細微的差別。

每個人的毛細胞發出的聲音稍有不同,這種聲音會在內耳的骨頭、耳膜和耳道間傳遞時發生更多的變化。

這帶來了一種可能性:只需要把手機靠近耳朵,或者戴上一副耳機,我們就可以解鎖自己的手機。去年,科技公司NEC宣佈已經開發出一款內置麥克風的耳機,它可以提取耳腔中的回聲,從而辨識人的身份,精確度超過99%。

你的體味

不論你喜歡與否,你的氣味也是辨識身份的方法之一。在一組香水、除臭劑和其他我們為了提高自己的吸引力而噴在身上的其它香味劑之下是我們獨特的自然體味。

美國陸軍研究辦公室(US Army Research office)的研究發現人走過的地方所留下的化學物質的煙霧有可能被用來辨識人的身份。布里斯托爾大學(University of Bristol)的科學家證明他們可以通過研究身體分泌的44種化合物分辨不同的人。人體會揮發出各種化合物,形成一種"熱柱"(thermal plume)。

搜尋犬之所以能嗅探並追蹤就是因為人會留下這種獨特的氣味痕跡。研究人員已經在嘗試使用"電子鼻"嗅出身體氣味的化學組成,以完成類似的任務。英國的法醫服務處(Forensic Science Service)也已經研究了利用罪案現場留下的汗味對調查的潛在作用。

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Image caption 隨著雙胞胎人數的穩步增加,很多科學家現在很喜歡在同卵雙胞胎身上測試生物特徵識別技術(圖片來源:Getty Images)

一家名為Ilía Sistemas的西班牙公司已經開發出一種技術,它能夠根據體味辨識一組人的身份,凖確率達到85%。

最近馬其頓共和國的科學信息與技術大學"聖保羅使徒"(University of Information Science and Technology St Paul the Apostle)和日本的九州大學的研究人員聲稱他們能夠達到100%的凖確率。他們使用的設備能夠生成一種氣味的原子級"指紋",然後把它放到計算機的人工神經網絡中運行核查。

該研究的領導者、生物信息學工程師蘇尼爾·賈(Sunil Jha)稱,氣味最終會被用作生物特徵通行證的一種鑒別形式。"身體的氣味有很大的潛力用於生物特徵識別,"他認為,"我肯定我們的方法能夠區分單純的體味和除臭劑的氣味。"

你的走路方式

這是菲爾·柯林斯(Phil Collins)說過的最正確的話:"我唯一的特點就是我走路的方式。"通過走路方式來辨識人的方法已經有數十年的歷史了,它已經成為安保服務行業中普遍接受的觀點。

雖然把一隻腳放到另一隻腳的前面看似是一種簡單的行為,但是我們每個人都有獨特的踢腿、跳躍和擺腿的動作。

它最終來自於人體骨骼結構、肌肉和平衡感的細微差別。對大多數人來說,這些細微差別肉眼很難發現,但是機器就能夠從中看出個體的標誌。計算機能夠把運動分解成一系列的節點,或者最近對人的走路方式建立三維運動模型。這樣我們就有可能拍攝一個人走路的視頻,然後與數據庫相匹配,得出凖確度非常驚人的結果。

南安普頓大學的馬克·尼克松是率先從事這方面研究的研究者之一。他發現人走路的方式通常具有個體特點,而人跑步的方式就更是如此。"走路是一種非常被動的動作,而跑步是一種強迫產生的動作,所以特徵要明顯的多,"他解釋道,"計算機可以把你的運動方式分解為一系列數字,這組數字每個人都不同。我們可以通過你走路的方式、跑步的方式和起跑的方式來識別你。"

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Image caption 不論是走路的步法,還是坐姿,都可以被用來識別你(圖片來源:Getty Images)

手機製造商現在正在開發通過使用者的運動方式來識別他們的技術。上個月在倫敦舉行的2016生物識別技術大會(Biometrics 2016 conference)展示的一項技術要求用戶手持手機在空中揮舞,書寫一個代號,而手機上的傳感器會偵測其運動的具體特點,從而確定他們的身份。還有一些人希望當手機裝在口袋裏時,它能通過監控使用者走路的方式來識別其註冊用戶。

但是也存在一些問題。"如果你換了鞋或穿了一條比較緊身的褲子,那會發生什麼情況?"鮑耶說,"下雨時,你在草地上和在水泥路上走路的方式也可能會不同。"

你的背部

我們中的一些人擁有誘人的背部曲線,而另一些人稍加拉伸也會不錯。但是人的臀部事實上相當驚人。

日本研究者稱他們能夠僅僅根據背部識別人的身份。

他們開發出了一種對壓力敏感的板,可以裝在車座椅或普通的椅子上。一共有360個傳感器偵測人坐下時的背部曲線,他們對椅子不同部位產生的壓力——比如他們的重心有可能偏向椅子的一邊——以及身體與座椅接觸面的大小。所以坐姿懶散的人和坐姿筆直的人會有不同的側影。

接著,傳感器獲得的信息將被用來與計算機數據庫中的側影相匹配。日本東京產業技術大學院大學(Advanced Institute of Industrial Technology)的越水重臣(Shigeomi Koshimizu)認為他的系統可用於汽車防盜或者員工解鎖電腦。員工只需坐到椅子上就可以解鎖電腦,無需記住複雜的密碼。

你的頭蓋骨

把手指塞到耳朵裏保持不動,同時把肘部放在桌子或者椅子的扶手上。

你大概會聽到一種低低的嗡嗡聲,它從房間裏通過你的手臂一直傳到耳朵裏,當你提起手臂,它又會消失。你剛剛體驗到的是頭蓋骨把周圍環境中聲音的振動直接傳到你的內耳。

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Image caption 每個人的頭蓋骨傳遞的聲音都不一樣,科學家可通過它來識別人的身份,凖確率可達到97%(圖片來源:Getty Images)

骨頭極為擅長通過這種方式傳遞聲音。但是頭蓋骨的大小、周圍的軟組織的數量以及它所包含的空腔意味著每個人的振動都各不相同。研究人員發現先放一小段白噪聲,然後聆聽頭蓋骨的變化方式,就有可能確定人的身份,凖確率可以達到97%。

它大體上意味著我們的頭部自帶個性音叉。

研究者設計的SkullConduct系統未來可以用來解鎖手機或谷歌眼鏡等其他設備,只需要向頭蓋骨播放聲音並聆聽發生的變化即可

"我們向頭蓋骨發出一個已知的信號並分析產出的結果,"德國薩爾布呂肯(Saarbrücken)馬克斯•普朗克計算機科學研究所(Max Planck Institute for Informatics)的工程師、該研究的領導者安德烈·布林(AndreasBulling)說,"它也可能被用於其他部位的骨骼。"

你的指甲

儘管手指皮膚上的圈紋可能是最有名的身份識別方式,但是每次我們在用指紋解鎖手機時另一個身份識別特徵就在我們的眼前。

指甲閃亮表面的下面隱藏著一系列凸線和輪廓。數千個樣本的研究發現每個人指甲上的圖案都各不相同。在正確的光線下,指甲板表面的圖案——它是指甲堅硬的一部分,由半透明的角蛋白組成——會顯露出來。

位於新德里的印度理工學院(Indian Institute of Technology)的研究者甚至證明在塗了指甲油以後,他們仍然能夠在指甲照片上看到獨特的圖案。他們聲稱通過掃描三個手指的指甲——無名指、中指和食指——他們就能可靠確認每個人的身份。

但是指甲也會生長並新舊交替,這就意味著每過六個月,這些圖案就會發生改變。相反,一些研究人員已經決定關注指甲下面的皮膚。

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Image caption 連雙胞胎都能通過皮膚表面的細小痕跡來辨認(圖片來源:Getty Images)

甲牀是一種柔嫩的粉紅色組織,它的外部細胞層有明顯的溝槽,就像木工所使用的舌槽接合。這些溝槽之間的空隙在人的一生中比例保持不變,但是每個人的溝槽分佈方式各不相同。

一家公司開發了名為Nail-ID的系統,它使用低強度的激光測量這些溝槽,嘗試開發一種新的身份識別的方法。

你鼻子上的毛孔

鼻子上有數百個細小的毛孔,就好像草莓表面覆蓋的種子一樣。這些毛孔是美容師的大敵,因為它們很容易聚集污垢然後被堵住。

但不論你擁有超模完美無瑕的皮膚,還是油光滿面,你的鼻子上的毛孔都可以幫助你區別於他人。中國山東大學的研究者與日本近畿大學(Kinki University)的同行一致認為鼻子上毛孔的分佈會在人的一生中保持穩定。

他們開發了一種鼻子毛孔識別系統,通過照片將其與數據庫進行匹配。他們聲稱能夠僅僅依靠鼻子上的毛孔識別參與研究者的身份,並達到88%的凖確率。

雖然每個人的獨特性非常奧妙,但它也有實際的好處。大多數人都花很大的力氣記憶數不清的密碼,以打開電腦、手機和獲得在線服務。

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Image caption 沒有哪一種生物身份識別方式是完美的,但是綜合使用多種識別方法可以讓每個人都獨一無二(圖片來源:Getty Images)

大型企業反覆被黑客攻擊也表明密碼是多麼脆弱。顯然,我們需要用其他方式來驗證我們的身份。指紋識別器已經在新手機上普遍使用,但是一些黑客還是有辦法繞過它。

專家認為,我們需要綜合多種生物身份識別方式來驗證身份。選擇有數十種——打字的方式,心率,甚至包括頭髮中的蛋白質都是因人而異。"我們一直認為,與密碼相比,生物識別技術會讓生活更加方便和安全,"馬克·尼克松說。

"這是因為你的身體是獨一無二的。我們的研究發現它比我們知道的更為獨特。"

艾琳·納爾遜和奧德麗·納爾遜已經開始尋找其他區分彼此的方法,以幫助周圍的人。"我們小時候很討厭別人盯著我們看,現在我們很歡迎,"奧德麗說,"我們甚至會嘗試通過一樣的衣服、類似的髮型和化妝來讓我們看起來更像。但是如果你仔細觀察,你會發現我們走路的樣子非常不同。"

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