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“我思故我在”是个有趣的命题，此话出自法国哲学家笛卡尔。有个通俗简单的解释就是“我思考，所以我存在”，也有一种更贴切的解读：“我无法否认自己的存在，因为当我否认、怀疑时，我就已经存在。”
在证明“我存在”这个问题上，哲学家有哲学家的说法，然而放到现实生活中，哲学理论还没有一张身份证来得更有说服力。我们通过身份证上的照片来识别“他是他、我是我”，随着科技的进步，对比照片这原始的招数已经不能满足日益快捷的生活节奏。那要快速证明人的身份，就必须引进生物识别技术。
生物识别（biometrics）是指为了进行身份识别而采用自动技术对个体生理特征或个人行为特点进行提取，并将这些特征或特点同数据库中已有的模板数据进行比对，从而完成身份认证识别的过程。
通用生物特征识别系统概念图
生物特征识别技术涉及内容广泛，包括指纹、人脸、虹膜、静脉、声纹、姿态等多种识别方式（各类生物识别方式，可以参考本话题下的《我们全身上下都是“密码”》一文），其识别过程涉及到数据采集、数据处理、图形图像识别、比对算法、软件设计等多项技术。目前各种基于生物特征识别技术的软硬件产品和行业应用解决方案在金融、人社、公共安全、教育等领域得到了广泛应用。
可见技术花样繁多和应用领域广泛成了生物识别的特点，尤其是指纹识别，在 2013 年苹果 iPhone 5S 的发布掀起了指纹识别的热潮，目前它已是中高端手机标配，并逐渐向低端手机渗透。根据相关数据做推测，2015 年安卓市场中指纹手机出货量为 2.09 亿台，渗透率为 19.6%，而国内品牌指纹手机出货量估计大约在 8000 万台，渗透率为 16.4%。
但随着诸如人脸识别和虹膜识别等多种生物特征识别技术的快速发展，目前指纹识别技术所占市场份额已大幅下降至 56.7%（如下图所示）；人脸、虹膜等识别技术占市场份额分别上升为 16.4%和 5.1%，成为当今国际市场的热点技术类型。技术多元化的发展必将会带来产品的多元化，并有利于市场的多元化。
关于生物识别的故事，我们将从目前最热门的最接地气的问题开始讨论。
全面屏和指纹识别怎么共存？
颜值是任何消费电子都逃不开的话题，在 2016 年 10 月 25 日，小米秋季新品发布会上，雷军突如其来的带来了小米概念手机小米 MIX。发布会上雷军表示“这是一部不计成本”而研发出来的产品。显然全面屏的概念是小米首次提出并推进，不过在 2013 年，夏普就推出了一款“全面屏”手机，但当时却被称为“另类”。
颜值这件事仁者见仁智者见智，但全面屏概念就这么带着视觉冲击的属性来到你的面前，还带来了很多技术上的难点，大家最关心的应该就是“无处安放的指纹识别”。
然而指纹识别在手机上的放置位置无非就是这几种：后置和前置，还有侧边等。目前看来，正面指纹识别则是一种相对受欢迎的方案。从观感来说，正面位置更符合传统的交互审美，而且在操作上更加直观，用户不必拿起手机就可以通过指纹识别进行解锁。在追求极致屏占比的当下，正面识别处于一个非常尴尬的境地。
这时候屏下指纹技术顺势而起，目前，苹果、三星、vivo、华为等众多厂商都在跟进屏下指纹识别技术，而业界主流的指纹识别解决方案提供者主要有美国公司 AuthenTec 和 Synaptics、瑞典厂商 Fingerprint Cards（FPC）和中国的汇顶科技。
事实上，今年 2 月，汇顶科技就发布了显示屏内指纹识别技术。其创始人也指出，全面屏指纹识别放在正面手机将显得更加一体化，并声称光学指纹已经做了两年多，拿出来秀是因为它离量产很接近了。
目前屏幕内指纹识别技术主要有两大类：超声波指纹识别和光学指纹识别。
1，超声波指纹识别
超声波指纹实际上就是通过超声波原理把指纹的形态构建出一个 3D 图形，跟已经存在终端上的信息做一个比对。它的优点在于可以穿透各种材料，其防水、防油、穿透性各方面较电容式表现更优异。这也使得手机整机防水更有意义，解决了仅能防水而不能在水环境下使用的难点；同时也支持终端用户在极端湿手指条件下解锁，点按，手势等功能操作。此外，超声波指纹识别还支持活体检测。不过其也存在着缺点，比如无法穿透空气层，这也限制了该方案在屏下指纹的应用范围。
由于超声波具有很好的穿透性，所以做指纹识别，可以得到三层数据：第一层指纹皱子直接接触最外层的皮肤；第二层指纹的纹路结束和分杈的点（节点）；第三层汗孔和皱子起始的地方，活体检测靠心血管、心跳检测判断是否为活体。
目前主流的超声波指纹传感器厂商主要有高通、Sonavation、Invensense，不过目前只有高通的产品有在智能手机上商用。在不久前的 MWC 上海展上，高通发布了其新一代超声波指纹识别技术，并且 vivo 也率先展示了基于此技术的屏幕内指纹识别样机，引起了业内的极大关注。
2，光学指纹识别
光学识别是应用比较早的一种指纹识别技术，比如之前很多的考勤机、门禁都采用的就是光学指纹识别技术。
主要是利用光的折摄和反射原理，将手指放在光学镜片上，手指在内置光源照射下，光从底部射向三棱镜，并经棱镜射出，射出的光线在手指表面指纹凹凸不平的线纹上折射的角度及反射回去的光线明暗就会不一样。用棱镜将其投射在电荷耦合器件上 CMOS 或者 CCD 上，进而形成脊线（指纹图像中具有一定宽度和走向的纹线）呈黑色、谷线（纹线之间的凹陷部分）呈白色的数字化的、可被指纹设备算法处理的多灰度指纹图像。然后对比资料库看是否一致。
在今年 2 月底的世界移动大会（MWC2017）上，汇顶科技也曾借助三星 Galaxy S7 Edge 展示了用手指直接按压屏幕就可以实现解锁的光学指纹解锁技术。
目前众多指纹芯片企业正在研发布局光学指纹市场，包括上海箩箕、新思、汇顶等，而在去年下半年，新思更是投资了上海箩箕。虽然目前很多指纹芯片市场都在布局，但是整体看来，距离市场量产仍有很长的一段距离。
著名“苹果分析师”郭明池认为，光学式屏幕指纹识别现在的单价大约为目前主流电容式的 3 倍到 5 倍，预计在 2018 年下半年量产。不过，他也提到了这项技术现在穿透性不佳，很容易被光源和屏幕颜色所影响，出现识别错误的问题。并表示消费级光学式屏幕指纹识别将在明年下半年量产。
不管怎么说，现在有一个更直接的问题摆在面前，光学式和超声波谁更有优势？
在前不久举行的 2017 生物识别技术与应用高峰论坛上，欧菲光指纹识别研发总监骆剑锋表示：从技术进度方面来看，目前似乎光学式的进展更快。从成本来看，光学式如果要做大尺寸的话成本会更高（虽然光学初期的成本可能要比超声波高，但是从事光学指纹的厂商也更多，多家量产之后，成本可能可能会下来）；在适用范围方面，超声波目前要实现屏下指纹，只能用于 OLED 柔性屏，OLED 硬屏厚度更厚用不了，光学指纹则没有这个问题。不过，柔性 OLED 是大势所趋，以后这应该不是问题。
从工艺方面来看，超声波要实现屏下指纹识别，就必须贴到 OLED 屏下，一个不良，就等于是废了一个 OLED 屏。虽然光学的传感器也需要贴到 OLED 屏下，但是光学胶更容易贴，因为胶密度有差别不会导致光学效应变化，但是对于声学效应影响就很大。一个没贴好，就需要拆下来重新贴，而这就会很容易损坏 OLED。
不过任何事物都有两面性，超声波 / 光学指纹解锁在给我们带来便捷解锁的同时，这种技术带来的安全隐患也不容小视。因为每个人只有一套指纹，不像密码那样可以随时换，这也意味着采用了指纹识别技术的设备的任何一个指纹数据泄露就等于全盘泄露，可能给我们带来不可估量的损失。
安全这件事
生物识别很安全？显然不是，有句话说得好“道高一尺魔高一尺五”，很多关于生物识别破解的典型案例这里就不赘述，感兴趣的小伙伴可以点击《人脸识别、指纹识别安全性讨论，为啥破解这么容易？》。当然，各种伪造指纹还有人脸的案例只能算作安全问题里的一种，毕竟一个完整的生物特征识别系统至少由两个部分组成，即生物特征注册部分和身份认证部分。
这两个过程中，生物特征识别系统处于与外界交互的状态，系统此时非常容易受到外界攻击。在生物特征注册过程中，系统的安全性容易受到以下威胁：
a）伪造身份： 攻击者使用伪造的身份（如假的身份证件或身份证明材料）向系统申请注册，并且通过了身份审核，在生物特征模板数据库中形成了生物特征和身份之间伪造的对应关系；
b）伪造特征： 攻击者在系统采集生物特征样本时，提供虚假生物特征；
c） 篡改特征处理器： 攻击者在系统提取、处理生物特征时进行攻击， 在生物特征模板数据库中注册形成虚假样例；
d）传送攻击： 攻击者在生物特征采集子系统向生物特征模板数据库进行数据传送时进行攻击，一方面可以获取注册用户的生物特征信息，另一方面也可以将篡改和伪造的生物特征信息在生物特征模板数据库中注册；
e） 侵库攻击： 攻击者通过黑客手段侵入系统的生物特征模板数据库，对已注册的生物特征信息进行篡改和伪造。
当然在身份认证的时候也会遭受以上这五种攻击方式。
然而在防御措施这件事上，Synaptics 的 Natural ID 系列电容和光学指纹识别传感器解决方案，采用 Synaptics SentryPoint 软件 / 固件技术来确保其安全性。Synaptics 生物识别产品部营销副总裁 Anthony Gioeli 表示：“SentryPoint 技术包括独有的 Match-in-Sensor（传感器匹配）技术、Quantum Matcher 指纹模板匹配认证技术、PurePrint 防欺骗算法，以及支持 TLS 1.2 加密协议的 SecureLink 256 位高级加密标准 （AES）。PurePrint 利用特有人工智能技术检测指纹图像，从而区分真假手指。该单一芯片解决方案不需要外部微控制器来处理加密功能。”
Xperi 的大中华区业务发展高级总监 Gary Huang 表示：“我们的产品在可见光和近红外光谱下也可运行，并提供最好的活体检测 / 反电子欺诈。”
据笔者观察，安全性对策可以分为：1，多种生物识别融合，比如指纹识别+人脸识别组合；2，在传感技术层面，由于生物特征识别技术中应用最多的是光学 CMOS 芯片。CMOS 是大多数指纹采集器、人脸图像采集器、静脉采集器中应用最为广泛的传感器芯片。目前，该芯片基本已经实现国产化，但部分高端芯片仍然需要进口，此外半导体类型的指纹传感器，目前仍然依赖进口。在硬件层面提高国产的实力有助于提高安全性；3，算法层面，开发防欺骗算法，利用人工智能技术来区分真假，达到加密效果。
目前， 我国生物特征识别领域以大量的中小型企业为主，这些企业也是近年来推动我国生物特征识别行业快速发展的重要力量。由于我国生物特征识别行业市场需求旺盛，一些该行业的世界巨头如美国的 AUTHENTEC 和 SYMWAVE、瑞典的 FINGERPRINTCARD 等公司正计划以并购方式进入中国市场。在可预见的未来，我国生物特征识别产业的兼并重组进程将加快，其对相关企业乃至整个行业将产生深远影响。
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