大脑如何成为终极安全锁

A hand is silhouetted in front of a computer screen in this picture illustration taken in Berlin May 21, 2013. The Financial Times' website and Twitter feeds were hacked May 17, 2013, renewing questions about whether the popular social media service has done enough to tighten security as cyber-attacks on the news media intensify. The attack is the latest in which hackers commandeered the Twitter account of a prominent news organization to push their agenda. Twitter's 200 million users worldwide send out more than 400 million tweets a day, making it a potent distributor of news. REUTERS/Pawel Kopczynski (GERMANY - Tags: CRIME LAW SCIENCE TECHNOLOGY) - RTXZUYD
Research looks at how our brains could be even more secure than fingerprints.Image: REUTERS/Pawel Kopczynski
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生物识别技术——根据面部、声音或指纹等身体特征和行为特征识别个人的技术——在打击金融欺诈和应对安全威胁方面日益重要。这是因为,以个人识别码(PIN)或密码为基础的传统方法正越来越容易遭到破解。例如,巴克莱银行推出了 TouchID,客户可以通过手机上的指纹扫描器登录网上银行。

然而,这种方法也并非万无一失——这类生物识别信息可能被伪造。毕竟,手指可能被砍下,供冒名者用来进行欺诈性访问。研究还表明,可以用透明胶带从玻璃上提取指纹,再用明胶制作假指纹。因此,确实有必要开发更先进的生物识别技术,使其难以或无法伪造。而一种前景可观的替代方案是大脑。

基于大脑电活动的新兴生物识别技术确实显示出防欺诈的潜力。多年来,多项研究发现,“脑纹”(即大脑对特定词语或任务作出反应的读数)具有个体独特性,因为每个人的大脑神经连接方式不同,思维方式也各异。事实上,目前可以利用大脑信号从102名用户中识别某个人,准确率超过98%,与指纹识别的准确率(99.8%)非常接近。

最近,功能性磁共振成像(fMRI)也证实了这一点。该技术通过追踪血流变化来测量大脑活动。一项使用人类连接组计划 fMRI 数据的研究,在参与者执行特定心理任务时,能够以高达99%的准确率识别个人。这些任务包括放松、听故事、做数学计算、观看带有情绪的面孔,或想象身体某些部位在活动。

然而,fMRI 的成本和使用难度(受测者必须在扫描仪内长时间保持静止)意味着它显然不适用于日常生物识别认证。因此,研究人员转而研究脑电图(EEG),它利用电极追踪并记录脑电波模式。但这种方法也很不方便——有谁愿意只为登录电脑就戴上一顶装有凝胶电极的帽子?因此,这项技术有一段时间一直停留在科幻领域。

前景可观的替代方案

最近,利用放置在普通耳机表面的电极从耳部记录 EEG 的技术取得进展,提供了一种解决方案——无需凝胶。不过,这并不容易,因为大脑总是在积极处理不同信息,EEG 信号会有大量“噪声”。但近期的先进信号处理方法已能减少噪声成分,尽管这通常需要强大的计算能力。不过,随着手机处理能力迅速提升,这正变得不再那么棘手——理论上,所有必要的处理都可以在智能手机上完成。

那么,为什么脑纹还没有普及?一个缺点是它无法用于双胞胎,因为他们的 EEG 模式几乎相同。但主要问题在于脑纹会随时间推移而缺乏稳定性。

看来,仅做一次 EEG 检测并不足够——有必要偶尔重新登记(例如每月一次)。这是因为大脑连接具有可塑性(会随经验而改变),而且大脑中的思维过程也会随时间变化。然而,肯特大学正在开展的研究表明,可以使用特定音调(可通过耳机播放)来尽量减少这些变化。目前尚不清楚这些音调究竟如何影响大脑,但我们推测,它们或许能让大脑平静下来,从而使大脑活动更加集中。

双因素认证如今已成为许多银行交易的常规做法,例如使用密码和发送到手机的附加验证码。纽约的银行很快可能需要遵守多因素认证协议。该协议由纽约州金融服务部提出,要求使用至少三种认证机制,以加强安全性;适用对象是访问内部系统且拥有特权访问权限的人员,或使用包括远程访问在内支持功能的人员。

指纹和语音识别都是可行选项,但基于思维的生物识别技术更适合作为附加措施,用以满足这项新的网络安全法规。如果存储的脑生物识别模板遭到安全入侵,甚至可以将其更新为另一种心理活动(与指纹生物识别不同,指纹终身不变,一旦泄露便无法更换)。

脑纹还可用于生成密码,取代传统的字母数字密码或自动取款机(ATM)上的个人识别码(PIN),以提取现金。例如,用户无需输入 PIN,而是连接耳机,并在 ATM 屏幕上看到一系列 PIN 数字。当正确的 PIN 显示时,脑部模式会发生变化,从而启动交易。这样一来,就不必担心有人从身后窥视并窃取 PIN。此外,在受到胁迫的情况下,脑纹会因压力而无法发挥作用,因此更能防范欺诈。

由于很难复制他人确切的思维过程,这项技术显然具有优势。随着技术不断进步,我们很可能很快就会看到基于脑纹的生物识别应用得到采用,尤其是将其作为多因素系统的一部分来加强身份认证。因此,如果不久后收到银行寄来的 EEG 耳机,也不必感到意外。

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