信息安全中生物識(shí)別和人工智能應(yīng)用

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摘要：隨著人們對(duì)信息安全問(wèn)題的日益重視，信息認(rèn)證對(duì)用戶(hù)信息安全性的作用也變得愈發(fā)重要。隨著網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的不斷發(fā)展，生物識(shí)別技術(shù)及人工智能技術(shù)得到了信息安全領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用，基于此，文章對(duì)其主要應(yīng)用途徑展開(kāi)分析。

關(guān)鍵詞：生物識(shí)別；人工智能；信息安全

0引言

隨著互聯(lián)網(wǎng)信息技術(shù)的不斷發(fā)展，信息安全問(wèn)題也開(kāi)始得到人們的廣泛重視，生物識(shí)別技術(shù)是近年來(lái)新興的一項(xiàng)安全技術(shù)，通過(guò)對(duì)該技術(shù)的應(yīng)用能夠有效進(jìn)行身份驗(yàn)證，為信息的安全提供保障，減少信息遺失、泄露等風(fēng)險(xiǎn)，得到了諸多領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用。因此，對(duì)其進(jìn)行科學(xué)、合理應(yīng)用對(duì)于保障廣大用戶(hù)的信息安全具有重要意義。

1生物識(shí)別技術(shù)與人工智能技術(shù)發(fā)展概述

1.1生物識(shí)別技術(shù)

生物識(shí)別技術(shù)是一項(xiàng)涵蓋多學(xué)科內(nèi)容的先進(jìn)技術(shù)，主要包括計(jì)算機(jī)、生物學(xué)、光學(xué)、聲學(xué)等，能夠?qū)θ梭w生物特征進(jìn)行有效識(shí)別，進(jìn)而明確個(gè)人的身份信息。生理特征及行為特征是人體生物特征的主要表現(xiàn)，其中，生理特征中生物識(shí)別技術(shù)的主要類(lèi)型包括面部識(shí)別、指紋識(shí)別、虹膜識(shí)別、掌紋識(shí)別等；行為特征中生物識(shí)別技術(shù)主要類(lèi)型包括聲音識(shí)別、字跡識(shí)別、步態(tài)識(shí)別等?，F(xiàn)如今面部識(shí)別、指紋識(shí)別及虹膜識(shí)別技術(shù)的應(yīng)用較為廣泛，發(fā)展趨于完善，具有較好的實(shí)用性［1］。近些年來(lái)，我國(guó)相關(guān)科研機(jī)構(gòu)對(duì)上述任務(wù)識(shí)別技術(shù)的研究取得了明顯的成效，目前已得到諸多領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用。比如，將該項(xiàng)技術(shù)應(yīng)用于公共安全領(lǐng)域，對(duì)于罪犯信息識(shí)別、刑偵追緝具有積極作用，能夠保障公安系統(tǒng)的安全性；將其應(yīng)用于計(jì)算機(jī)信息系統(tǒng)中，能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)文件的加密和解密；對(duì)一些企業(yè)信息來(lái)說(shuō)，在電子商務(wù)、貨幣交易的過(guò)程中使用生物識(shí)別技術(shù)能夠保障交易及資金信息的安全性；將其應(yīng)用于門(mén)禁系統(tǒng)中，能夠確保軍事機(jī)構(gòu)、金融機(jī)構(gòu)等的信息安全性。

1.2人工智能技術(shù)

同生物識(shí)別技術(shù)相同，人工智能技術(shù)也是一項(xiàng)涵蓋多學(xué)科內(nèi)容的先進(jìn)技術(shù)，并且是計(jì)算機(jī)領(lǐng)域發(fā)展的主要分支，該項(xiàng)技術(shù)的主要基礎(chǔ)便是計(jì)算機(jī)模擬技術(shù)，通過(guò)對(duì)人的感覺(jué)及思維規(guī)律進(jìn)行模擬，建立能夠代替人類(lèi)智慧的自動(dòng)化系統(tǒng)，使計(jì)算機(jī)設(shè)備具備類(lèi)似人的能力，提高其智能化水平，取代一些相對(duì)簡(jiǎn)單的人工操作。但是人工智能并不單指智能機(jī)器人，同時(shí)也包括虛擬現(xiàn)實(shí)、自動(dòng)化處理以及計(jì)算機(jī)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)等，其發(fā)展也是多學(xué)科不斷融合進(jìn)步的過(guò)程，具有效率高、學(xué)習(xí)新知識(shí)、有效運(yùn)算及處理復(fù)雜問(wèn)題的特點(diǎn)。目前，人工智能技術(shù)也得到了諸多領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用。例如，通過(guò)人工智能技術(shù)能夠及時(shí)發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)運(yùn)行過(guò)程中存在的安全問(wèn)題，及時(shí)對(duì)其進(jìn)行處理和修復(fù)，保證系統(tǒng)的正常運(yùn)行，自動(dòng)化識(shí)別數(shù)據(jù)訪問(wèn)行為，實(shí)現(xiàn)身份驗(yàn)證與自動(dòng)化追蹤的有效結(jié)合，彌補(bǔ)傳統(tǒng)安全技術(shù)存在的漏洞，有效抵御一些惡意入侵。此外，通過(guò)對(duì)人工智能技術(shù)的應(yīng)用能夠提高對(duì)病毒的識(shí)別能力，通過(guò)全方位、自動(dòng)化的殺毒、掃描模式，將一些強(qiáng)大的病毒抵御在系統(tǒng)外，避免系統(tǒng)受到侵害，另外還能夠及時(shí)監(jiān)測(cè)到數(shù)據(jù)傳輸過(guò)程中存在的病毒，及時(shí)將其消滅［2］。

1.3生物識(shí)別技術(shù)與人工智能技術(shù)的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)

生物識(shí)別技術(shù)及人工智能技術(shù)在信息安全領(lǐng)域的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)主要體現(xiàn)在下述幾個(gè)方面：（1）實(shí)現(xiàn)對(duì)數(shù)據(jù)信息風(fēng)險(xiǎn)的有效評(píng)估。生物識(shí)別技術(shù)是一種被研發(fā)出來(lái)的識(shí)別、準(zhǔn)入技術(shù)，人工智能技術(shù)能夠模擬人的思維規(guī)律，在評(píng)估信息的過(guò)程中兩者具有重要的作用。數(shù)據(jù)信息存在的不同程度風(fēng)險(xiǎn)均可以通過(guò)上述兩種信息進(jìn)行有效評(píng)估，并能夠在這一基礎(chǔ)上建立完善的信息安全機(jī)制，進(jìn)一步強(qiáng)化系統(tǒng)的安全性，符合不同場(chǎng)景信息安全防護(hù)的要求。（2）避免信息數(shù)據(jù)泄露?，F(xiàn)如今生物識(shí)別技術(shù)及人工智能技術(shù)發(fā)展迅速，通過(guò)不斷地更新和完善能夠保障信息數(shù)據(jù)的安全。在大數(shù)據(jù)時(shí)代背景下，數(shù)據(jù)的重要性不言而喻，通過(guò)生物識(shí)別技術(shù)及人工智能技術(shù)能夠精準(zhǔn)識(shí)別風(fēng)險(xiǎn)隱患，及時(shí)處理相關(guān)問(wèn)題，避免信息數(shù)據(jù)泄露。（3）有效降低安全認(rèn)證成本。過(guò)往安全認(rèn)證的成本較大，對(duì)保險(xiǎn)箱來(lái)說(shuō)，生產(chǎn)廠家需要對(duì)其進(jìn)行多次驗(yàn)證、核實(shí)，確保其質(zhì)量性能達(dá)標(biāo)，但是通過(guò)對(duì)生物識(shí)別技術(shù)的應(yīng)用能夠有效降低安全認(rèn)證成本，只需要通過(guò)簡(jiǎn)捷的操作便可以明確產(chǎn)品是否安全，有效降低認(rèn)證成本。

2信息安全領(lǐng)域中生物識(shí)別技術(shù)和人工智能的應(yīng)用意義

近些年來(lái)，互聯(lián)網(wǎng)信息技術(shù)呈飛速發(fā)展的趨勢(shì)，同時(shí)也伴隨越來(lái)越多的安全問(wèn)題出現(xiàn)在人們周?chē)?，并且面?duì)龐大的數(shù)據(jù)，很多系統(tǒng)漏洞被一些不法分子利用，造成嚴(yán)重的損失。因此建立一個(gè)完善、安全、智能的系統(tǒng)成為人們廣泛關(guān)注的問(wèn)題。生物識(shí)別技術(shù)及人工智能技術(shù)的主要優(yōu)點(diǎn)體現(xiàn)在能夠通過(guò)精準(zhǔn)的統(tǒng)計(jì)模型及數(shù)據(jù)分析迅速響應(yīng)安全風(fēng)險(xiǎn)，在信息安全防御方面占據(jù)主動(dòng)權(quán)。其次，因?yàn)樾畔踩珜?zhuān)業(yè)人才的匱乏，更需要生物識(shí)別技術(shù)及人工智能技術(shù)對(duì)龐大、復(fù)雜的系統(tǒng)進(jìn)行有效監(jiān)管。先進(jìn)的信息技術(shù)對(duì)于保障廣大用戶(hù)的信息安全性具有十分重要的作用。相關(guān)數(shù)據(jù)顯示，在2017年已經(jīng)有38%的公司開(kāi)始應(yīng)用生物識(shí)別技術(shù)及人工智能技術(shù)［3］，因此這兩項(xiàng)技術(shù)已成為安全系統(tǒng)中十分重要的組成部分，對(duì)其進(jìn)行合理應(yīng)用對(duì)于保證信息安全具有重要意義。

3以人臉識(shí)別為基礎(chǔ)的生物識(shí)別技術(shù)算法分析

人臉識(shí)別技術(shù)的應(yīng)用流程主要包括：（1）獲取圖像；（2）人臉檢測(cè)；（3）人臉定位；（4）預(yù)處理；（5）特征獲??；（6）讀取人臉特征；（7）識(shí)別與讀??；（8）輸出結(jié)果。對(duì)全部流程進(jìn)行分析，圖像預(yù)處理是其中較為關(guān)鍵的一個(gè)環(huán)節(jié)，主要原因?yàn)樵谌四樧R(shí)別階段，圖像質(zhì)量對(duì)人臉檢測(cè)及對(duì)比識(shí)別有直接影響，如果人臉圖像獲得為攝像頭拍攝，那么獲得圖像易受到一系列其他因素的影響，致使圖像和原物間存在明顯差異，無(wú)法進(jìn)行有效識(shí)別，因此需要在正式識(shí)別前做好預(yù)處理工作，提高圖像的質(zhì)量，為人臉識(shí)別的進(jìn)行提供便利。多數(shù)情況下人臉圖像預(yù)處理的主要方法為灰度歸一與直方圖均衡、圖像濾波去噪等。對(duì)灰度歸一與直方圖均衡方法進(jìn)行分析，其中灰度歸一主要為將彩色圖像轉(zhuǎn)化為灰色圖像的一種處理方式。如果使用彩色圖像，會(huì)花費(fèi)大量的時(shí)間進(jìn)行處理，導(dǎo)致工作效率低下，如果將其轉(zhuǎn)化為灰色圖像，能夠有效體現(xiàn)信息，并且保證圖像不會(huì)出現(xiàn)失真等不良情況。在得到人臉圖像后，需要對(duì)圖像進(jìn)行灰度歸一處理，最大程度降低光度對(duì)其造成的影響，有效強(qiáng)化圖像的對(duì)比度，確保人臉識(shí)別的信息，為后續(xù)識(shí)別工作的展開(kāi)提供便利。進(jìn)行圖像處理的過(guò)程中最常用的格式為RGB格式，使用該方法進(jìn)行處理，因?yàn)槭艿焦饩€等因素的影響，需要對(duì)RGB顏色模型進(jìn)行灰度歸一處理。直方圖均衡主要指強(qiáng)化圖像局部的對(duì)比度，在直方圖的輔助作用下使局部圖像亮度呈均衡分布的趨勢(shì)，在強(qiáng)化局部圖像對(duì)比度的過(guò)程中不會(huì)對(duì)整體圖像的對(duì)比度造成影響。完成圖像預(yù)處理工作后，需要提取人臉的特征，人臉圖像特征的表現(xiàn)方式較多，主要包括Haar特征、LBP特征以及Gabor特征等。完成圖像預(yù)處理以及人臉特征表示相關(guān)工作后，才能夠有效進(jìn)行人臉檢測(cè)。工作人員需要通過(guò)計(jì)算機(jī)技術(shù)對(duì)圖像信息進(jìn)行處理，同時(shí)需要采取識(shí)別技術(shù)進(jìn)行有效識(shí)別，并同人臉數(shù)據(jù)庫(kù)中相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行比對(duì)，達(dá)到識(shí)別的目的。了解人臉圖像信息與數(shù)據(jù)庫(kù)的匹配度，通過(guò)攝像頭完成人臉圖像拍攝，得到圖像后進(jìn)行有效檢測(cè)，完成檢測(cè)后進(jìn)行識(shí)別，識(shí)別成功便能夠得到人臉對(duì)應(yīng)的信息。對(duì)人臉識(shí)別技術(shù)來(lái)說(shuō)，圖像與處理、人臉特征表示以及人臉檢測(cè)和識(shí)別均為關(guān)鍵內(nèi)容，需要保證圖像的質(zhì)量，不斷提高人臉檢測(cè)及識(shí)別水平，才能充分利用該項(xiàng)技術(shù)進(jìn)行身份驗(yàn)證工作。

4生物識(shí)別技術(shù)在信息安全領(lǐng)域的具體應(yīng)用

4.1在金融信息安全領(lǐng)域的應(yīng)用

相關(guān)研究表明，對(duì)全球金融無(wú)現(xiàn)金化交易來(lái)說(shuō)，我國(guó)已經(jīng)占據(jù)十分重要的地位，僅次于美國(guó)［4］。對(duì)國(guó)內(nèi)金融交易來(lái)說(shuō)，手機(jī)支付占據(jù)較高的比例，而美國(guó)的主要形式為信用卡。美國(guó)金融行業(yè)中多數(shù)銀行機(jī)構(gòu)都開(kāi)始采取人臉識(shí)別、指紋識(shí)別等生物識(shí)別技術(shù)，以此來(lái)保障金融信息的安全性。例如，在手機(jī)銀行賬戶(hù)登錄過(guò)程中，需要通過(guò)指紋識(shí)別技術(shù)對(duì)客戶(hù)指紋進(jìn)行有效識(shí)別，這樣客戶(hù)才能進(jìn)入銀行的登錄界面?，F(xiàn)如今花旗銀行采用的聲音識(shí)別技術(shù)對(duì)客戶(hù)進(jìn)行識(shí)別的數(shù)量高達(dá)80萬(wàn)。采取不同的生物識(shí)別技術(shù)實(shí)現(xiàn)對(duì)金融信息安全性的保障。目前，我國(guó)中科博宏科技有限公司在金融安全領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)了生物識(shí)別技術(shù)和人工智能技術(shù)的有效融合，此外，越來(lái)越多的銀行機(jī)構(gòu)都開(kāi)始將生物識(shí)別技術(shù)應(yīng)用于交易安全認(rèn)證過(guò)程中，如平安銀行、工商銀行等。其中，中國(guó)工商銀行對(duì)人臉識(shí)別技術(shù)的應(yīng)用十分廣泛，目前已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)取款機(jī)面部識(shí)別取款、生物識(shí)別建檔以及自助業(yè)務(wù)辦理等。通過(guò)對(duì)該項(xiàng)技術(shù)的應(yīng)用，能夠有效保障金融交易的安全性，同時(shí)在一定程度上提高了金融業(yè)務(wù)效率。

4.2在個(gè)人身份信息安全認(rèn)證中的應(yīng)用

目前，生物識(shí)別技術(shù)已經(jīng)得到了航空信息安全認(rèn)證的廣泛應(yīng)用，通過(guò)對(duì)該項(xiàng)技術(shù)的有效應(yīng)用，美國(guó)各地區(qū)多個(gè)機(jī)場(chǎng)都開(kāi)始使用人臉識(shí)別系統(tǒng)。在2018年，美國(guó)航空公司與海關(guān)保護(hù)局、運(yùn)輸安全管理局合作，在亞特蘭大國(guó)際機(jī)場(chǎng)開(kāi)始應(yīng)用生物識(shí)別技術(shù)，該機(jī)場(chǎng)也成為全球首個(gè)使用生物識(shí)別技術(shù)的機(jī)場(chǎng)。對(duì)我國(guó)來(lái)說(shuō)，生物識(shí)別技術(shù)在個(gè)人身份信息安全認(rèn)證中應(yīng)用廣泛，近些年來(lái)取得了明顯的成效。例如，生物識(shí)別技術(shù)同智能終端設(shè)備的融合，人們通過(guò)人臉識(shí)別認(rèn)證能夠進(jìn)行個(gè)人身份信息的安全認(rèn)證，線上交易的過(guò)程中，傳統(tǒng)模式下均需要輸入密碼進(jìn)行信息認(rèn)證。在使用生物識(shí)別技術(shù)后，僅通過(guò)人臉識(shí)別認(rèn)證便可以快速驗(yàn)證個(gè)人信息，避免密碼泄露等風(fēng)險(xiǎn)問(wèn)題發(fā)生。該項(xiàng)技術(shù)的優(yōu)勢(shì)主要體現(xiàn)在不可復(fù)制的唯一性，不會(huì)忘記或者丟失，對(duì)于保障個(gè)人身份信息的安全具有重要作用。

4.3在門(mén)禁系統(tǒng)中的應(yīng)用

對(duì)安全等級(jí)較高的機(jī)構(gòu)來(lái)說(shuō)，其門(mén)禁系統(tǒng)的安全性對(duì)于保證機(jī)密、關(guān)鍵信息的安全性具有十分重要的作用，因此近些年來(lái)這些機(jī)構(gòu)都開(kāi)始通過(guò)生物識(shí)別技術(shù)對(duì)出入人員的身份進(jìn)行驗(yàn)證，避免發(fā)生信息泄露等風(fēng)險(xiǎn)隱患問(wèn)題。在門(mén)禁識(shí)別的過(guò)程中使用生物識(shí)別技術(shù)，多數(shù)情況下通過(guò)人臉、指紋、虹膜以及聲音進(jìn)行識(shí)別，或者采取多重識(shí)別技術(shù)進(jìn)行全面認(rèn)證，進(jìn)而保證信息的安全性。例如，對(duì)一些實(shí)驗(yàn)科研機(jī)構(gòu)來(lái)說(shuō)，為了保證核心資料數(shù)據(jù)不被竊取或者泄露，門(mén)禁系統(tǒng)的出入需要工作人員進(jìn)行虹膜或者指紋識(shí)別，同時(shí)實(shí)現(xiàn)對(duì)進(jìn)出人數(shù)的控制，進(jìn)一步保證信息的安全性［5］。

5生物識(shí)別技術(shù)和人工智能技術(shù)的聯(lián)合應(yīng)用

5.1智能終端設(shè)備與生物識(shí)別技術(shù)的聯(lián)合應(yīng)用

近年來(lái)，智能手機(jī)已經(jīng)得到普及，成為人們?nèi)粘Ｉ钪械闹匾M成部分，并且隨著技術(shù)的不斷發(fā)展，智能終端設(shè)備和生物識(shí)別技術(shù)聯(lián)合應(yīng)用得到了實(shí)現(xiàn)，主要體現(xiàn)在指紋識(shí)別技術(shù)和人臉識(shí)別技術(shù)兩個(gè)方面。截至2018年，市場(chǎng)中智能手機(jī)聯(lián)合生物識(shí)別技術(shù)的應(yīng)用率已經(jīng)超過(guò)50%，多數(shù)情況下被應(yīng)用于手機(jī)的解鎖、隱私文件解密以及手機(jī)支付安全身份信息驗(yàn)證等方面。目前，很多智能手機(jī)的安全解鎖均具備指紋識(shí)別以及人臉識(shí)別的功能，同時(shí)還增設(shè)語(yǔ)音識(shí)別技術(shù)，能夠有效強(qiáng)化人工智能體驗(yàn)［6］。例如，華為Mate10手機(jī)系統(tǒng)使用海思970處理器，能夠強(qiáng)化語(yǔ)音識(shí)別的信息交互體驗(yàn)；iPhoneX采取仿生處理器，具備人臉識(shí)別手機(jī)解鎖功能。

5.2在智能化場(chǎng)景中的應(yīng)用

在信息安全領(lǐng)域應(yīng)用生物識(shí)別技術(shù)及人工智能技術(shù)有助于避免信息遺失、外泄，進(jìn)一步保障信息的安全性，兩者聯(lián)合在諸多智能化場(chǎng)景中也得到了廣泛的應(yīng)用。例如，目前很多汽車(chē)在開(kāi)關(guān)啟動(dòng)、車(chē)鎖應(yīng)用以及監(jiān)測(cè)等方面均采取了生物識(shí)別技術(shù)及人工智能技術(shù)［7］。

6結(jié)語(yǔ)

綜上所述，目前生物識(shí)別技術(shù)及人工智能技術(shù)已經(jīng)得到信息安全領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用，未來(lái)發(fā)展階段其市場(chǎng)規(guī)模也會(huì)不斷擴(kuò)大，同時(shí)其發(fā)展也會(huì)愈加多元化，應(yīng)用也會(huì)更加廣泛。在互聯(lián)網(wǎng)信息時(shí)代，信息安全問(wèn)題成為人們普遍關(guān)注的一大問(wèn)題，因此仍需要加大生物識(shí)別技術(shù)和人工技術(shù)的研發(fā)力度、創(chuàng)新力度，保障信息的安全性。

作者:孫吳炎 單位:西交利物浦大學(xué)智能工程學(xué)院信息與計(jì)算科學(xué)系