iPhone X的Face ID：您应该知道的苹果人脸识别技术

来源:计算机世界
关键字:iPhone X,Face ID,苹果,人脸识别
发布时间:2017-10-16 15:22

　　苹果iPhone X推出了一种新的方式来保护手机——Face ID。您对此可能有疑问，我们这篇关于常见问题的文章会给出答案。

　　即将推出的iPhone X将使用“Face ID（苹果的人脸识别技术）”，这一技术通过红外线和可见光扫描来唯一地识别您的面部，从而解锁您的iPhone X。该公司宣称，它能在各种条件下工作，非常安全。但是，除了苹果，还没有人能证实它的效果怎样。

　　这带来了很多关于Face ID的问题。当您考虑是否要在11月3日iPhone X开始发售时去买一部，我们会帮助您得到答案。

　　什么是Face ID？

　　Face ID是生物特征识别的一种形式。它不是密码（您知道的东西），也不是安全加密狗或者身份认证程序（您有的东西），生物特征识别就是您自己。指纹识别也是一种生物特征识别技术。

　　就像Touch ID（苹果的指纹识别技术）可以采用一个或者多个指纹一样，Face ID依赖于您脸部独特的特征。苹果公司信心满满的说，其技术克服了五道障碍：

　　● 首先是准确地扫描您的脸部，以便以后能进行识别。

　　● 新扫描和存储的扫描进行比较，任何时候都能非常灵活的识别出您。

　　● 在各种照明条件下扫描您的脸部。

　　● 随着年龄的增长，发型的改变，留了胡子，眉毛变了，做了整容手术，等等，更新您的面部细节，仍然能识别出您。

　　● 不允许面貌相似的人、照片、面具，或者其他技术来解锁您的手机。

　　如果您曾随着时间的推移遇到过Touch ID和您的指纹带来的问题，那可能会怀疑扫描并识别人脸是不是也很麻烦。有可能！

　　什么设备使用Face ID？

　　在此次发布中，只有iPhone X包括了Face ID。

　　Face ID会代替Touch ID吗？

　　目前为止，Face ID的硬件要求只有即将推出的iPhone X能够满足。所有其他iPhone新机型和现在的所有机型都将保留Touch ID。苹果可能会选择保留Face ID以突出其高端产品优势，但考虑到该公司之前高端功能的推出习惯，可能会在2018年末推出的iPhone新机型，以及随后推出的iPhone SE中采用这一功能。也有可能出现在未来更新后的iPad Pro上，但也许直到2018年第二季度，甚至年中才推出。

　　Face ID能用来干什么？

　　您现在所做的同样的事情：苹果支付、应用商店采购，以及目前依赖于Touch ID的第三方应用程序。还不清楚是不是点击现在显示为指纹图标的应用程序就能启动Face ID，而且要一直等待Touch ID的确认。您必须点击一个Face ID图标才能启动，或者它能自动启动？

　　第三方也可以使用面部映射，但达不到苹果人脸识别的水平。相反，它只是提供一个实时深度映射，就像在iOS 11提供的后置双摄像头系统一样。

　　我怎样设置Face ID？

　　和Touch ID一样，Face ID使用一个“注册”过程。您可以进入“Settings > Face ID & Passcode”，点击“Enroll Face”，然后iPhone将使用前置摄像头和红外传感器，在一个圆圈内显示您的面部，周围环绕着绿色标记。注册软件会随屏叠加准3D标记，显示您的眼线和面部中心线。当采集到您的面部特征后，会提示您在一个圆圈里移动您的头部。

　　苹果说，Touch ID被其他人解锁的概率是五万分之一，这是相当低的概率，因为除了多次尝试，没有别的方法去试着解锁。苹果说，对于Face ID，与另一张脸匹配的概率是百万分之一。苹果全球营销高级副总裁Phil Schiller在iPhone X发布会上，的确说到，“如果有人与您有密切的亲缘关系，那么这一统计概率会增大”——比较明显的就是双胞胎。

　　Face ID是怎样工作的？

　　苹果结合了红外发射器和传感器（称其为TrueDepth），在您的脸部涂上3万个红外光点。测量反射光，为每一个点计算从摄像头到这个点的深度和角度。这样就建立了面部3D指纹，用于以后进行比较，使用与Animoji相同的系统进行实时跟踪，这个会说话的动物头像（甚至是一堆便便）会模仿您的面部表情和唇部动作，以及其他的自拍特效。

　　Face ID收集的信息用于苹果的新功能Animoji进行实时跟踪。

　　怎样使用Face ID来解锁手机？

　　谢天谢地，手机好在不是一直在扫描我！相反，您需要采用一种方法来唤醒手机，其中包括唤醒或者按一下睡眠/唤醒按钮，然后您看着手机。苹果说红外传感器应能穿透太阳镜，但是您的眼睛要睁开——这样，孩子们即使趁着父母睡着的时候，偷偷溜进父母的房间，也不能解锁手机，除非父母睁着眼睛睡觉。

　　为了避免无意解锁，苹果说Face ID是“关注注意力的”。如果您不仔细地看着手机——也就是说，手机锁屏时，您在看别的地方或者干别的事情，就不会进行解锁操作。对于这种注意力感知功能，用户可以把它作为辅助选项而关闭。

　　苹果说，能够在各种照明条件下使用Face ID，包括暗室。在iPhone X的一个应用场景中，苹果展示了“泛光照明”，在黑暗中提供红外照明，以帮助TrueDepth系统。没有使用可见光，因此在所有照明条件下都看不到扫描。

　　Face ID实际上并没有发出任何可见光。您在苹果宣传材料中看到的光只是用来说明的。

　　Face ID安全吗？

　　苹果对注册和比较的解释与Touch ID非常相似。注册过程中，通过单向通道把数据发送到“安全飞地（Secure Enclave）”——这是一种特殊的防篡改芯片，被深度绑定在iPhone和iPad的架构中，只对有限的信息做出响应，比如在解锁进行苹果支付时才会确认匹配。安全飞地还存储了一些其他私人信息。

　　因此，苹果不会收集这些信息，而是集中处理，也不会存储在设备上，破解手机、手机备份或者手机通信时截取信息等手段都不能得到这些信息。

　　然而，人们仍然担心，对于在苹果控制下的私有技术，政府可能会强制要求输出或者提取面部识别信息，与政府正在寻找的面孔进行比较。

　　然而，对于目前的硬件架构，这似乎不太可能。苹果已经设计好了它的系统，因此没有可行的方法来重新修改它，让人脸（或者，采用Touch ID时，是指纹）信息流向不同的地方。要想这样，则必须再造一款全新的手机和新固件。

　　有人能愚弄Face ID吗？

　　答案应该是否定的，这基于苹果所采取的方法：数据点的数量、使用红外线扫描，以及注意力关注等。采用其他系统，人们使用了照片、石膏模型等其他方法，Face ID看起来都拒绝了。石膏模型虽然能够与人脸100%相同，但反射的光不一样，因为从活体皮肤反射的红外线不同于无生命材料所反射的红外线。

　　您可以想象，当手机上市后，安全研究人员（政府机构）将开始测试怎样愚弄Face ID，可能取得有限的成功，而苹果知道后，会增强对这些变通办法的威慑。

　　可以对Face ID进行设置，多个人的面部解锁同一部iPhone吗？

　　目前为止，iPhone X只识别一张脸。未来可能会发生变化。但是您的配偶、伴侣或者其他人不能再通过生物识别手段进入您的手机——这与您通过使用Touch ID来注册他们的指纹不同。您需要与他们共享密码。

　　Face ID也能认出有色人种的脸吗？

　　我们希望苹果已经从其他公司在机器学习和身体识别上所犯的错误中汲取了教训，即对于有色人种自动照片标注、面部识别的准确度不高，而且还有一些其他问题。（有一个视频，一个人无法使用干手器，就是因为干手器识别不出他手的颜色。）

　　目前广泛应用于语音、图像和其他识别方法的机器学习技术依赖于训练数据库。公司或者学术项目必须找到经常使用的数亿个实例，正确的进行标记后，送入到深度学习系统中，让深度学习系统自我学习，能更笼统的识别出特征，而不是精确地匹配。

　　过去，这些训练数据库显然偏重于白人面孔，偏向男性，导致种族歧视和令人不快的结果。苹果副总裁Phil Schiller在一次主题演讲中说，苹果使用了十亿幅图像来训练Face ID。苹果的软件工程高级副总裁Craig Federighi在TechCrunch上解释说，“我们在全球收集数据，确保数据集在地理和种族上都覆盖了很广的范围。这两种因素都用于测试和验证，都有很高的识别率。”（注：十亿幅图像并不意味着十亿张脸。Federighi告诉TechCrunch，公司得到了许可，可以对很多人进行细致的扫描。）

　　在发布中，以及在其网站上，苹果在Face ID和其他TrueDepth部分所使用的有色人种全球比例要高于美国或者欧洲的比例，并展示了雀斑非常严重的面孔，以及头发非常精致和非常蓬松的女性。这不过是一种营销信息，可能是由技术和Federighi的声明提供了支持。

　　苹果还把Face ID注册严格限制在设备上，这意味着不能直接从实际应用中学习算法对某些具体人脸的识别情况。从隐私的角度来看这很好，但可能会导致尴尬的结果。（Federighi向TechCrunch证实，不会以任何方式把客户对Face ID的使用情况送入到训练系统中。他告诉新闻媒体，“当客户注册Face ID时，我们不收集客户数据，数据就停留在设备上，我们不会把它发送到云端用于训练数据。”）

　　苹果将其Face ID的硬件设置称之为“TrueDepth摄像系统。”

　　Face ID用起来会不会比Touch ID更烦人？

　　这完全是主观的，如果您喜欢不用花太多的注意力就能解锁您的手机，习惯于滑动手指和触摸，按下按键解锁，甚至看都不看手机，那么，您可能会觉得Face ID比Touch ID更烦人。有些人不喜欢Touch ID，希望使用不同的方法，减少交互，那么Face ID可能就是他们想要的。

　　其他手机也有面部识别，但不太好。苹果的Face ID会好一些吗？

　　苹果所进入的这一市场实际上是人们彻底失望的市场，以前的技术尝试都失败了。听起来很熟悉？纽约时报的Samsung Note 8评论文章提出了非常严厉的意见（这款手机具有虹膜、人脸和指纹扫描功能）：“对于一些生物识别技术，包括能够通过扫描人脸或者虹膜来解锁手机，人们都很少用，因为他们觉得这是营销噱头，而不是实用的安全功能。”

　　在所有人都开始使用Face ID之前，我们不知道它是否会达到苹果设定的目标——这一功能的广泛应用，而其他公司在此已经失败或者用的很少。在Touch ID应用的初期，总体上是好的，但很多人包括笔者在内，都不得不经常性的重新训练指纹。随着时间的推移，这个问题似乎已经解决了，因为在论坛里曾经很普遍的抱怨现在已经很罕见了。

　　真正的考验是时间：当您改变了化妆、眼镜和发型的时候，随着时间的流逝我们逐渐老去的时候，Face ID还能跟得上我们吗？

　　在演示中，对苹果高管Craig Federighi进行的Face ID识别好像失败了。苹果后来解释说，在Federighi训练手机之后，有一些人在演示之前动过了手机，超过了不匹配的上限，触发了一种安全功能，锁定了Face ID，应该是这样的。

　　我必须得使用Face ID吗？

　　不，您可以使用密码。

　　怎样禁用Face ID？

　　您有几种选择：

　　● 您可以在iOS 11中使用设置来禁用它。

　　● 您可以把手机关机，然后重启。

　　● 您可以进行五次失败的尝试来解锁它。

　　● 您可以连续五次按下唤醒/睡眠按钮。（这会禁用所有型号iOS 11的Touch ID。）

　　● 您可以按下并一直按住唤醒/睡眠按钮，以及手机另一侧的音量按钮。这种新选择触发了息屏，但也会禁用Face ID。（这也适用于在iPhone 8和8 Plus上禁用Touch ID，但不适用于老机型。）

　　我什么时候不能使用Face ID？