解锁手机不只刷脸、刷眼、刷指纹,新“人造鼻”用呼吸识别“你是谁”

2022-06-24 09:27:02     来源:科技日报

   科技日报实习记者 张佳欣

指纹、虹 膜扫描这样的生物认证过去常会出现在间谍片中,但这项技术的使用范围早已扩大,指纹验证和面部识别已在人们手机上司空见惯。现在,生物识别安全工具包又增 添了新选项:呼吸。据《化学通讯》杂志22日发表的一项研究,日本研究人员开发出一种嗅觉传感器,能够通过分析呼吸中的化合物来识别个体身份。


如艺术图所示,在不久的将来,使用人工嗅觉传感器进行基于呼吸气味的个人身份验证将成为可能。
图片来源:九州大学/柳田实验室

这种由16通道传感器阵列构建的“人造鼻”与机器学习相结合,能够对多达20个人进行身份验证,平均准确率超过97%。


用于基于呼吸的生物特征认证的人工嗅觉传感器。该传感器由一个4x4通道阵列组成,共16个传感器。每个传感器都能检测人类呼吸中发现的特定范围的化合物,数据经神经网络处理分析后,确定个体身份。
图片来源:九州大学/柳田实验室

在这个信息和技术的时代,生物识别认证是保护宝贵资产的重要方式。从常见的指纹、掌纹、声音和面部识别,到不太常见的耳朵和手指静脉,机器可使用各种生物识别方法来识别一个人。

研究人员解释说,这些技术依赖于每个人的身体独特性,但它们也并非万无一失。身体特征可能会被复制,甚至会因受伤而受损。人类气味则成为一种新的生物识别技术,使用个人独特的化学成分来确认“你是谁”。

其中之一是经皮气体——从皮肤产生的化合物,但这种检测有局限,皮肤产生的挥发性化合物浓度很难让机器检测到。因此,研究小组转而研究是否可用人类呼吸来 代替。皮肤中挥发性化合物的浓度可能低至万亿分之几,而呼出的化合物浓度可高达百万分之几。事实上,人类的呼气已被用来识别一个人是否患有癌症、糖尿病, 甚至新冠肺炎。

研究小组从分析受试者的呼吸开始,筛选可用于生物识别认证的化合物,共发现了28种可行的化合物。在此基础上,他们开发了一个有16个通道的嗅觉传感器阵 列,每个通道都可识别特定范围的化合物。传感器数据随后被传递到机器学习系统中,分析每个人的呼吸组成,并以此区分个人的特征。

研究人员用6个人的呼吸样本对该系统进行了测试,发现它识别出个人身份的平均准确率为97.8%。即使样本量增加到20人,这种高水平的准确率仍然保持不变。

不过,研究人员表示,在这项技术真正进入应用之前,还有许多工作要做。此次研究中他们要求受试者在测试前6小时禁食。下一步,他们将改进该技术,使其不受饮食的影响。目前的研究表明,增加更多传感器并收集更多数据,可克服这一障碍。


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