《MIT科技評論》全球十大突破性技術之一，螞蟻金服刷臉支付的演算法和難點

《麻省理工科技評論》釋出了2017年全球十大突破性技術榜單，其中刷臉支付上榜。“在中國，人臉識別系統現在應用於授權支付、裝置訪問以及罪犯追蹤。”該項技術被認為是在“成熟期”。而螞蟻金服被列舉為三家主要公司其中的一家。

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背景

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螞蟻金服以世界領先的人臉比對演算法為基礎，研發了互動式人臉活體採集與識別技術和影像脫敏技術，並通過螞蟻金融雲實現高併發和高可靠性的系統安全架構，以此為依託的人臉驗證核身產品已經成功產品化，在支付寶等和網商銀行等身份驗證場景廣泛應用。在最新的測試報告中，該技術人臉識別準確率已達99.6%，再配合眼紋等多因子驗證，準確率為99.99%，遠超肉眼識別97%的準確率。

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自支付寶引入人臉識別技術後，在使用者登入、實名認證、找回密碼、商家稽核、支付風險校驗等場景，該技術作為主要身份驗證方式全面應用，自2015年底上線至今已服務超過1.5億使用者。與傳統基於密碼等身份驗證方法相對比，人臉識別技術在安全性、可靠性、識別效能和使用者體驗方面的都得到了大幅提升，對實現網際網路金融場景下具有現實意義。

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針對螞蟻金服的人臉識別技術，InfoQ採訪了螞蟻金服生物識別技術負責人陳繼東。

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陳繼東博士現任螞蟻金融服務集團全球核身平臺部總監和資深專家，負責生物識別技術研發與應用。帶領團隊將人臉識別技術在網商銀行和支付寶等金融場景成功上線並大規模商業應用，使螞蟻金服在生物識別智慧技術及應用方面保持世界領先。陳繼東曾任人人遊戲大資料研究中心首席資料科學家，EMC中國研究院大資料實驗室主任。

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《麻省理工科技評論》釋出了2017年全球突破性技術榜單，其中刷臉支付上榜，而螞蟻金服是這一技術的代表性公司。作為螞蟻金服生物識別技術的負責人，請問您對這件事有什麼看法？這是否也意味著中國的人臉識別技術在世界範圍內都處於領先地位？

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綜合來看，該榜單描述是比較準確的。上榜的突破性技術是刷臉支付，而不是人臉識別。對突破的定義是“給人們帶來高質量的科技解決方案”。所以，它不只在於技術本身，更是在強調應用場景，如何應用技術來改變人們生活。強調技術的應用也正好是螞蟻金服技術研發的定位。除了技術本身之外，我們更看重技術的應用如何帶給人們平等的金融服務。身份識別和身份驗證是所有金融服務的基礎，因此基於人臉識別的線上身份驗證對數字普惠金融服務起到很重要的作用。

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以人臉識別為代表的計算機視覺技術在過去幾年取得了很大進展，主要得益於深度學習技術的深入應用、計算能力的增強以及海量資料的爆發。但是人臉識別技術是近兩年才開始真正的全面商用，刷臉認證和刷臉支付也正處於剛起步的階段，還有很多新的場景可以應用。

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2016年雲棲大會上，螞蟻金服展區開張了一家“未來咖啡館”，客人對著攝像頭刷刷臉，就能完成支付。據悉，刷臉支付很快就將落地真實場景。

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在人臉識別研究領域，一批傑出的華人研究學者是推動技術不斷髮展的重要力量，可以說在世界範圍內，中國的人臉識別技術不管是技術還是應用都處於領先地位。刷臉支付由螞蟻金服與中國人臉識別技術公司Face++合作研發，在人臉識別核心比對演算法的基礎上，螞蟻金服開發了具有專利的活體檢測技術，並結合其基於金融雲的風控防攻擊安全策略等多個維度的核心技術，能夠提供金融級的準確度和安全性。

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您可以聊聊這幾年螞蟻金服在人臉識別領域的投入和發展嗎？在整個人臉識別領域中，處於什麼樣的位置？

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螞蟻金服幾年前就開始在人臉識別領域投入資金和人才，同時也在其他生物特徵識別技術研發方面有持續投入，生物識別技術已成為螞蟻金服技術體系和安全風控體系中的重要組成部分。螞蟻金服從2015年開始將人臉識別技術應用於支付寶使用者登入、實名認證、找回密碼、支付風險校驗等場景，迄今已有超過1.5億使用者使用，據我們所知，這是目前國內外使用者量和訪問量最大的人臉識別系統，更是在金融領域全球範圍內第一家大規模商用的線上系統。

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螞蟻金服的人臉識別技術

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人臉識別常用的演算法模型您能不能簡單介紹一下？螞蟻金服又採用了什麼樣的演算法策略呢？

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通常大家說的人臉識別是指人臉比對演算法，又分為1:1比對（verification）和1:N識別（identification），其演算法核心是讓機器自動判斷不同人臉圖片之間的相似度。人臉識別系統的研究始於20世紀60年代，80年代後隨著計算機技術和光學成像技術的發展得到提高，在這一技術發展過程中涉及到的演算法模型既有基於人臉區域性特徵點的識別模型，也有基於全域性特徵變換或幾何特徵的識別模型，還有基於2D或3D模板建模的識別模型。目前人臉識別技術已經全面轉向了基於卷積神經網路（CNN）的識別模型。

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除了識別模型的準確性之外，人臉識別還有一個重要環節就是活體檢測，也就是確保機器要識別的人臉圖片是來自一個活體人臉，而不是照片、視訊或面具等偽造的人臉，因此活體檢測技術也是人臉識別成功應用的關鍵。活體檢測涉及的演算法也非常多，同時又與感測器技術關係非常緊密，比如指紋識別可以通過電容/電感感測器檢測活體，虹膜識別可以通過紅外攝像頭檢測活體。由於紅外攝像頭在在智慧手機上的普及率還很低，目前活體人臉檢測技術主要依賴一系列軟體演算法，包括基於動作互動的識別模型，以及基於影像分析的識別模型等。

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螞蟻金服在人臉識別和活體檢測兩方面都在同步推進，也同時在研發如眼紋識別和聲紋識別等用於增強人臉識別的多因子生物特徵識別技術。此外還基於大資料分析技術研發基於使用者行為和不同場景的智慧識別模型，從而形成一整套完備的身份識別解決方案

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您能介紹下支付寶刷臉支付服務的人臉識別請求併發量峰值能達到多大？單日請求數能到什麼數量級？螞蟻金服又是使用什麼樣的技術架構做業務支撐的呢？

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金融級人臉識別的技術要求和難點，我們總結以下幾點：

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1. 高安全性：人臉活體檢測技術（防止照片偽造、視訊、面具以及專業軟體工具等攻擊）\\t
2. 高準確率：極低誤識率下（\u0026lt;0.001%）的高識別通過率（90%以上）\\t
3. 高可用性：海量併發人臉比對服務（tps=\"\"\u0026gt;1000）\\t
4. 高實時性：人臉比對結果實時返回（響應時間\u0026lt;100ms）\

支付寶的人臉識別，除了達到金融級的準確度和安全級別外，還需要極高的穩定性、可靠性和極低的實時響應。我們基於螞蟻金融雲的基礎架構，實現了高可用、動態擴充套件的服務框架體系，來保證刷臉服務能夠滿足雙十一、新春紅包等高併發峰值要求。

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螞蟻金服是如何做資料迴流的可以跟我們介紹一下嗎？

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資料迴流確實是改進演算法識別精度以及提高產品使用者體驗的有效手段，我們在嚴格遵守螞蟻金服資料安全和隱私保護等相關規範的前提下，通過記錄使用者刷臉過程中的一些關鍵引數資訊（如光照、距離、角度、時長等）來驗證和分析人臉識別在各種真實環境下的魯棒性，再基於這種實際場景下的分析結果進一步對演算法和產品進行鍼對性改進，做到完全資料驅動的產品開發和優化閉環。

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人臉識別的難點所在

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能否介紹一下螞蟻金服的人臉識別底庫資料量級，單次從人臉檢測到返回比對結果的耗時，以及人臉識別的準確率？準確率的適用範圍？準確率是隻針對漢族而言，還是所有種族（少數民族、白人、黑人）？在不同種族的人臉識別範疇，是否有什麼難點？如何解決？

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螞蟻金服刷臉服務目前只針對中國大陸公民的支付寶實名使用者。截止到目前，支付寶全部4.5億實名使用者中已經有三分之一使用過刷臉服務登入賬戶，實名認證，找回密碼，或者在高風險交易中進行身份驗證。人臉識別全流程（以刷臉登入為例）的通過率在95%以上（其中沒通過的使用者中還包括很大比例的主動退出）。不同種族的人臉具有更大的多樣性，會給人臉識別系統的準確性帶來挑戰，但是目前基於深度學習的識別模型已具備處理海量資料的可能，如果能不斷對不同種族的人臉資料持續訓練和學習，這一問題也能很好的解決。

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您能分別談一談人臉檢測、活體檢測、影像脫敏、人臉比對這幾個方面當下的發展和難點麼？對於配戴眼鏡、口罩、面具，或者手持照片、視訊刷臉的行為，如何處理？

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人臉檢測：人臉檢測演算法是目前最成熟的人臉識別技術分支，準確性和輕量化都已滿足商用，除了能作為後臺服務使用，也廣泛應用在智慧手機、數位相機等前端裝置上。目前的挑戰是低光照環境以及大角度側臉條件下的人臉檢測。

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活體檢測：活體檢測技術在過去幾年也有很大發展，已經能解決絕大部分照片和視訊攻擊，但活體攻擊手段也在不斷演進，特別是各種人臉相關建模軟體合成或變換的人臉越來越逼真。人臉活體檢測技術將是持續攻防和不斷改進的過程。

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影像脫敏：影像脫敏會帶來資訊損失，與提高人臉識別精度形成矛盾，螞蟻金服研發了一套獨特的單向變換脫敏技術，能夠比較好的解決這個問題。目前學術上這方面的成果不多。

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人臉比對：目前機器的識別能力已經超過人眼，但是低光照、誇張表情、重度化妝和整容、年齡老化、雙胞胎仍然是人臉比對需要持續解決的問題，隨著資料的不斷累積和訓練，效能也在不斷提升。

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挑戰

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您能談談目前人臉識別領域面臨的最大挑戰是什麼嗎？能否從人臉識別的演算法和工程兩個角度聊一聊各自的挑戰？

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演算法方面仍然要不斷提高人臉識別和活體檢測的準確性，識別的難題上面已經提及，活體檢測需要防範不斷演進和出現的新型攻擊方式。

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工程方面的挑戰主要在使用者體驗和系統的穩定性及可靠性，不斷降低使用者的使用門檻的同時保證極致的刷臉體驗，涉及互動文案、裝置相容、演算法加速、引數自適應等多方面。由於人臉識別核心是影像特徵提取及比對，這是CPU密集型的計算應用，面對支付寶上億使用者的身份驗證需求，特別是在雙十一、新春紅包等高併發峰值的情況下如何保證刷臉服務的效能和高可用性是系統方面的挑戰。

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螞蟻金服人臉識別產品從2015年7月正式上線，在此之前做的都是小規模的測試，進行快速產品優化和迭代。我們發現，真實場景是十分複雜的，使用者會在室內和室外，白天和晚上各種光線，不同角度和姿勢下使用刷臉，有的是躺在床上刷臉，有的甚至在敷面膜的時候刷臉，如何解決各種複雜真實環境中的刷臉體驗，尤其是使用者達到億級規模的時候，保證普通使用者能夠便捷的通過是很大的挑戰。這不單單是演算法問題，更是涉及從產品、互動、使用者體驗、環境引數適配，安全策略，高併發系統架構等一系列問題，這是一個系統工程。經過一年多的產品優化，現在能保證在各種複雜的環境下仍有不錯的刷臉體驗和安全性。

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未來目標

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您可以聊一下人臉識別在刷臉支付之外，未來還可能應用在哪些地方嗎？

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身份驗證已經變成了網際網路金融的基礎設施，甚至是整個網際網路+的基礎設施。基於人臉識別的身份驗證方式可以在數字世界中更好的證明“你是你”，提升便捷性和安全性。另外信用體系是整個社會的基礎服務，而身份識別和身份驗證又是信用體系的基礎，所有的信貸類服務的核心基礎就是要知道個人的信用等級，當然其前提還是要證明“你是你”，否則評價出來的信用等級也有可能變成別人的了。除了信用和金融的應用，安全領域也是人臉識別的重要應用，全國多個城市火車站上線了人臉識別驗票、北京機場刷臉出關。

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螞蟻金服未來幾年在人臉識別領域希望達到的階段和目標可以介紹一下嗎？

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首先在技術上不斷保持世界領先地位，驅動各個業務場景更深層次的應用，形成AI驅動、資料驅動的良性迴圈，同時不僅僅應用在中國，也隨著螞蟻金服國際化的推進，將人臉識別技術應用到全球，為世界上更多的使用者提供既安全又便利的刷臉產品和服務。

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您怎麼看待整個人臉識別行業未來幾年的發展？

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人臉識別行業目前整體上還只是起步階段，如前面講的，要應用到各行各業和各個使用者群體，還有很長的路要走，不管是國際還是國內，還沒針對人臉識別的行業標準，目前的人臉識別相關產品使用上還具備一定門檻，沒有達到普適性的程度。但是隨著技術的持續投入，產業環境的不斷成熟，以及相關標準不斷出臺，相信未來幾年會迎來人臉識別行業應用真正的爆發期。

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寄語

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對於想轉行人臉識別的新人，您有什麼建議？是否門檻太高，很難切入？

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人臉識別是一個系統工程，除了演算法本身，產品、互動、工程都需要深入研究和探索，從演算法到線上服務再到使用者體驗，從實驗室效能到實際場景系統效能，仍然有很多挑戰性問題需要解決，在各個環節都有很多可以切入的點，重要的在於是否真正解決了使用者的問題。

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感謝杜小芳對本文的審校。

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