近幾年,有許多的「舊」科技,因技術的突破或是某個產業的導入,而再度從人們的記憶深處被意識到,例如虛擬實境(VR)、擴增實境(AR)、人工智慧(AI)…等。近期又有一項技術,因智慧型手機業者的採納,迎來一波新的應用高潮,甚至將從智慧型手機出發,拓展到其他行動裝置或消費性電子領域,不僅為消費性市場帶來新的商機,也為相關半導體業者迎來春燕,這項技術就是——生物辨識(Biometric)。

生物辨識技術是透過電腦與光學、聲學、生物感測器和生物統計學原理等高科技手段密切結合,利用人體固有的生理特性(如指紋、人臉、虹膜、指靜脈等)和行為特徵(如筆跡、聲音、步態等)來進行個人身份的鑒定。事實上,生物辨識技術尤其指紋辨識,早被一些企業單位用於「重要區域」的門禁系統,但2013年蘋果(Apple)iPhone 5採用指紋掃描搭配Touch ID安全協定後,其他智慧型手機業者如三星(Samsung)紛紛跟進,使指紋辨識技術率先進到智慧型手機系統。

接下來,三星在今年4月推出的Galaxy S8,整合臉部辨識技術,以及虹膜辨識、指紋掃描等生物辨識技術。而今年蘋果 iPhone問世10周年紀念旗艦機種X以臉部辨識Face ID取代過去的指紋辨識,更讓生物辨識市場為之沸騰。不僅如此,阿里無人商店帶動的刷臉購物,也讓生物辨識技術朝商務應用拓展。

爆紅!市場前景可期

隨著生物辨識技術在智慧型手機找到新的一片天,並逐漸將「勢力範圍」拓展到智慧型手機以外的行動裝置或商務應用,生物辨識技術的市場發展也較過去更加蓬勃。不僅市調單位的調查結果積極正面,半導體業者也摩拳擦掌,準備搶攻越來越大的商機大餅。

在智慧型手機方面,根據Acuity Market Intelligence的調查,2017年有近三分之二的新款智慧型手機具有生物辨識能力,不僅如此,該單位並預測包括智慧型手機、穿戴式裝置與平板電腦上的行動生物辨識市場年營收將從2016年的65億美元成長至2022年的506億美元,年複合成長率接近41%。即使市場對於生物辨識技術的隱私及安全性仍有隱憂,但2017年底前,全球具備生物辨識的行動裝置數將高達19億台,加上目前Android系統智慧型手機的指紋辨識功能已開始從旗艦型機種下放至中低階產品,預計2019年生物辨識技術在智慧型手機的滲透率將達100%。因此可預期2022年,全球內建生物辨識的行動裝置可望達到55億台,此時,穿戴式裝置與平板電腦生物辨識技術的普及率也將達100%。

20171201_biometrics_NT31P1 內建生物辨識行動裝置市場佔有率預估(來源:Acuity Market Intelligence)

即使生物辨識技術早已被應用在非消費性市場,但目前全球生物辨識主要應用的確是在手機等消費性電子領域,其次才是金融與安全應用。ABI Research表示,生物辨識市場的成長動能主要來自智慧型手機的嵌入式指紋感測器,在手機等行動裝置市場帶動下,2016年全球指紋辨識感測器出貨量約為7.8億顆,佔整體生物辨識感測器出貨量的96%,預估2021年,指紋辨識感測器出貨量將上看20億顆。

隨著手機大廠將其他生物辨識技術整合至智慧型手機中,未來整體生物辨識感測器市場規模可望顯著成長。預期從2017年到2020年的4年間,全球生物辨識感測器出貨量年複合成長率(CAGR)可達31.2%,2020年整體市場規模將較2015年成長約4.9倍。

生物辨識市場快速成長的原因,高通分析,目前常用的生物辨識機制包括虹膜與指紋,未來包括臉部與語音驗證也會逐漸普及。這是由於使用者裝置中儲存的資料越來越多,包括用戶資料、電影、音樂、圖片,以及行動銀行、行動支付等重要應用程式(App)所產生的資訊。因此要能快速且穩健地解鎖這些資料以供使用就變得非常重要,再加上目前只透過密碼的防護措施已無法提供足夠的保護,進一步促使生物辨識的應用日漸廣泛。

另外,生物辨識還能協助確認裝置本身,以及裝置收到輸入指令的安全性。例如沒有螢幕的智慧麥克風,如果想要驗證使用者的身份,如只允許你自己輸入語音進行上網購物,其他人不行,那麼就必須配備生物辨識機制。此外,連網保全攝影機可用虹膜或臉部辨識機制,只對符合特徵的人提供使用權限。

可以想見,未來需要的是多重因素的生物辨識驗證,尤其是行動支付功能日漸普及之後,使用者對於行動裝置內部資訊安全的需求,將更加高漲。至於什麼時機會用到多重因素驗證則要看情境而定,例如具高價值的銀行交易就需要多種類型的驗證,如虹膜與指紋;當然有些情況仍只需一種驗證機制,例如手機解鎖。但無論何種行動裝置的使用情境,裝置儲存的資料要能更安全無虞,將刺激業者導入更多樣的生物辨識功能,進一步驅動生物辨識市場的持續成長。

20171201_biometrics_NT31P2 2021年生物辨識市值將達300億美元 (來源:科技政策研究與資訊中心;單位:10億美元)

科技日新月異功不可沒

其實,生物辨識技術早已出現,何以到此時才開始大鳴大放?索思未來科技(Socionext)戰略銷售組銷售部專案總監顏國榮認為,從技術本身的發展來看,生物辨識技術現階段能夠再度躍起歸因於各式各樣科技的進步,例如攝影鏡頭影像畫質的再提升、影像處理相關晶片的效能再提高,以及辨識演算法的新進展,都是讓生物辨識技術得以獲得市場重視的原因。

舉例來說,電視機目前主流畫質來到4K,8K電視也有業者已發佈產品,但是8K機種目前的出貨量仍偏低,現階段唯有2020年日本東京奧運時會運用8K畫質傳遞影像。索思未來科技總裁暨營運長井上周說明,4K電視剛推出市場時,日本消費者最為驚訝的是,一些女藝人臉部的「歲月痕跡」幾乎無所遁形,讓消費體會到高畫質電視的「犀利」,也因此業者順勢接著發展8K影像。

不過,井上周也指出,8K畫質對於消費者的眼睛來說已達「極限」,接下來的16K畫質對於消費者眼睛來說,已經看不出有什麼樣的差別,但是,8K畫質卻能助力生物辨識技術,尤其臉部辨識,進一步提高辨識精準度。換句話說,要提升臉部辨識的精確度,高畫質影像的發展勢不可免。

不僅如此,5G行動通訊、雲端架構與演算法的推進,也讓生物辨識技術能在與安全相關的市場站穩腳步。井上周表示,5G通訊技術將實現機器對機器(M2M)、物連物的願景,此時收集的龐大資訊量中,有很多很有可能是無效、或是多餘的資訊。此時,如此龐大的資訊量就必須透過5G網路送往雲端進行處理及整合。如此一來,將能迅速將正確的辨識資料傳送回前端裝置,藉此提升人臉辨識與其他生物辨識技術的精確性。

AI強化生物辨識技術準確度

除上述提到的更高解析度、更快速網路外,雲端內建的演算法,也是提高生物辨識技術精確度不可或缺的工具。

高通表示,當前的生物辨識已運用以深度神經網路(DNN)所建構的人工智慧技術(AI)。舉例來說,3D臉部辨識與語音驗證等生物特徵辨識機制都是採用DNN技術,讓不該放行卻通過的接受誤差率(FAR)壓到極低的水準。

顏國榮則強調,人工智慧具備強大的演算能力,而該技術的進展也讓其開始進入到各種應用領域。生物辨識技術對於演算法的要求也相當的高,因此勢必可以看到生物辨識技術借重人工智慧演算法提高辨識的效率與精準性。

簡易、快速、安全 缺一不可

生物辨識被使用的原因除了消費者或企業對於資訊安全方面的重視外,在使用時無須複雜的程序,以及的確具備較高的防護效果,都是關鍵因素。高通表示,不論裝置上所使用的是何種生物辨識功能,也無論裝置屬於何種類型,生物辨識解決方案都該具備執行流程簡單、操作簡易、能夠快速完成等特性。其中,低延遲的特性至關重要,要讓使用者願意去使用更強大的生物辨識功能,則使用的體驗必須維持相似性,也就是必須運作良好、速度快、具可靠性等。

但生物辨識也不是完全沒有風險可言,井上周提到,牽涉到生物辨識資料須經網路傳遞時,就得考慮資料是否能安全地進行傳輸。此外,消費者對於自身「生理密碼」相關隱私權的考量,也將衍生生物辨識技術如何兼顧隱私權與精確度的問題。

關於生物辨識技術的風險,杭州晟中繼資料安全總裁邱柏雲也提到,生物辨識技術應用便捷,但是生物特徵不像密碼,被盜後還可以修改,例如指紋特徵一旦被破解,將會終生被破解。而且現在作業系統安全性漏洞頻現,駭客無處不在,個人隱私常被出賣,因此安全性會是生物辨識技術相關發展業者需要特別關注的議題。

高通認為,行動裝置內建的行動平台處理器硬體所支援的安全性是確保使用者的生物辨識資料全程安全地進行擷取、分析、比對,以及儲存的基礎。這當中涉及的技術包括提供一個穩健的信任執行環境(Trusted Execution Environment),以及保護連結至處理器的硬體鏈路。舉例來說,當驗證碼在處理器的信任執行環境運行後,攝影機或指紋感測器與處理器之間的傳輸通道必須嚴加守護,如此整個生物辨識驗證流程才能無縫銜接且安全無虞。

恩智浦(NXP)資深業務總監Philippe Dubois表示,有鑑於用於擷取生物辨識憑證的感測器或攝影機/相機並不是完全安全的裝置,因此,這些設備擷取的任何指紋或圖像都需要與原存取的參考資料進行匹配,而此參考資料是對擷取到的生物辨識憑證的最終驗證,其必須在安全環境中進行防護/儲存。

因此,嵌入式安全元件(Embedded Secure Element)也將是維護裝置生物辨識功能安全性的成員之一。Dubois強調,嵌入式安全元件與任何形式的生物辨識驗證結合,將使整體系統結構更為安全,該元件將可為應用程式創建更高的安全性,同時提供無縫的使用者體驗。

未來發展

生物辨識技術受到消費性市場的青睞而有不錯的前景,未來生物辨識技術的發展又會是如何呢?

觸控退場 生物辨識時代來臨?

Gartner資深分析師Jim Dearing表示,在消費性市場中,除了智慧型手機之外,智慧家庭也已開始利用生物辨識技術,控制家中的家電系統或是維護居家安全。事實上,這些工作,先前都是透過觸控技術搭配控制面板或是行動裝置觸控螢幕來執行,但語音較觸控更為直覺、便利,使用者僅需「動口不動手」就可以遙控智慧家庭內部成員,的確相對便利許多。

也因此從蘋果、Amazon、Google與Microsoft積極搶奪語音控制智慧家庭的主導權,也可預想生物辨識技術,未來將不僅在行動裝置具備高滲透率,在其他領域也將有不錯的切入契機。不過,Dearing亦認為,這並不代表觸控技術將退出智慧家庭或行動裝置等消費性市場,而將是與生物辨識技術相輔相成,打造更便利、舒適且安全的環境予大眾。

消費市場帶動其他產業採用

除了消費性市場外,未來生物辨識也會更深入到其他產業。井上周以日本職場現狀舉例,針對日本上班族女性步入婚姻,並產下下一代的貢獻,日本政府與企業已開始鼓勵女性在婚後,可在家工作以照顧好家中新生代,因此視訊會議的需求開始提升,但為了避免非公司同仁「駭」入企業網路參加會議,獲取公司機密,因此企業也開始透過高解析度的攝影機與人臉辨識技術,確保參加會議的同仁不是外人所假冒。

高通則認為,目前有許多廠商根據其使用情境研判,要在其裝置上導入哪一種生物辨識技術做為裝置的驗證類型最為適切,也許融合多種生物辨識技術,或許僅採用單一技術,但各式生物辨識技術還是會持續發展。

此外,高通並觀察到,有許多企業正在實驗其他種類的驗證機制,不限於利用人類身上的特徵,而是透過走路姿態,以及裝置和使用者之間接近的狀態,這種接近感測驗證機制可用來建立裝置與使用者驗證評分,系統根據評分數據決定是否放行裝置上的特定功能,這也將成為未來生物辨識技術的一環。

市場藍海在哪兒?

在生物辨識技術市場蓬勃發展的同時,對於此領域有興趣的業者不禁會問,市場藍海在哪兒?事實上,可以想見,較早被使用進智慧型手機,且技術發展較成熟的指紋辨識,市場相對已呈現紅海的態勢。

眾所周知,指紋辨識技術在智慧型手機上不到3年的時間便成為標配。這跟蘋果三星手機當初開啟市場相關,更重要的是,中國廠商加入後,快速開發指紋辨識模組,並在技術成熟後,利用晶圓製造和封裝的產能優勢,快速降低成本,使得智慧型手機都能用得上和用得起指紋辨識技術。

也因此,手機指紋辨識晶片已經是一片紅海。新廠商或後進入者,紛紛感嘆市場雖大,但卻肥肉難以入嘴,看得到卻吃不到。目前也可觀察到,不少廠商選擇避開智慧型手機市場,轉戰其他領域,並取得很不錯的效果。

Dubois則認為,如何應用生物辨識驗證的具體方式與生物辨識驗證的實際使用息息相關。雖然在線上(on-line)或在應用程式中(in-app)使用語音或人臉辨識結合手機進行驗證確實有優勢;但在非接觸式POS機上的交易方式是將行動裝置移動到終端POS點擊後付款。在這樣的應用環境中,指紋認證的使用仍將佔上風。

至於虹膜辨識或臉部辨識市場,則因剛起步,加上許多更加要求安全隱私的應用紛紛導入,可說是相關廠商可以追求的藍海商機。中國中科虹霸副總經理邱顯超指出,金融領域對於用戶的身份認證有較強需求,而虹膜辨識的高安全性、穩定性、防偽性和在超大規模資料庫上的快速匹配等優點,特別適合應用於銀行等高安全、人數眾多的領域。

行動終端的應用發展已普及並融入到人們的生活和工作當中。與此同時,行動終端也面臨著越來越多的安全威脅和挑戰,指紋辨識、密碼等技術目前廣泛應用於行動終端設備。不過,由於上述技術存在容易仿冒、被盜、誤判率高等安全隱患,更高安全等級的生物辨識技術在行動終端的應用已成為未來的發展趨勢。