如何快速区别出一对双胞胎:可以看看鼻子上的黑头

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　　出品︱网易科学人栏目组 王真

　　作者︱小小

　　从你的行走姿势、体味到耳朵和后背的形状，科学家们正发现许多令人惊奇的方式，可以将你从世界上70多亿人中分辨出来。就像世界上没有完全相同的两片树叶，同样也没有完全相同的两个人。

　　乍一看，艾琳（Erin）与奥德丽·纳尔逊（Audri Nelson）看起来完全一样。她们拥有相同的巧克力色头发，同样的黑色杏仁形眼睛，以及类似的顽皮笑容。自从出生以来，她们的父母、朋友以及老师经常搞混她们的身份。在位于美国得克萨斯州东部小镇举行高中舞会时，几乎没有男孩子能够分辨出她们。

　　尽管纳尔逊姐妹如此相似，但依然有些特定特征可以区分她们。艾琳解释称：“我们觉得，我们并非像人们所说的那样相像。我们的脸上有很微小的差异，奥德丽的脸稍圆，或许那是因为她经常笑所致。我们嘴唇的颜色也稍有不同，但是只有我们并排站着的时候，你才会发现这些差异。”

　　这些微小的差异甚至常被面部识别软件忽略，这些软件利用计算机自动检测与众不同的面部特征，并与其海量数据库中的图片进行匹配。由于相貌极为相似，艾琳与奥德丽现在正帮助计算机科学家进行面部识别和其他“生物识别”技术进行最终测试，比如美国圣母大学的凯文·鲍威尔（Kevin Bowyer）。

　　与圣母大学的同事帕特里克·弗林（Patrick Flynn）一起，鲍威尔近来前往俄亥俄州特温斯堡参加一年一度的“双胞胎节”，希望测试他们的某些最新技术。鲍威尔说：“随着时间推移，同卵双胞胎的比例正在缓慢增长。这是个潜在的大问题，你需要将他们区分开。指纹是区分同卵双胞胎非常有效的方式，然而在人群中区分双胞胎就不太容易了！面部识别技术也不太好，这是我们实验室正在研究的技术，痣、面部疤痕和其他特征可被用于区分看起来非常像的人。目前，虹膜识别是我们轻易区分双胞胎的最好方式。”

　　图：在美国俄亥俄州举行的双胞胎节已经持续了40多年

　　这些研究以相当令人惊讶的方式，揭示了许多我们与众不同的地方。以下就是你身体上绝不寻常、但绝对独一无二的七大特征：

　　1.耳朵

　　对于大多数人来说，我们的耳朵只是长在头部两侧的附属软骨组织。由于个人喜好不同，它们往往被批为太小、太大、太突出或太怪异。可是现在，我们需要给予耳朵更多点儿尊重。外耳软骨结构形成的脊沟等复杂模式，通常让你看起来显得非常独特。

　　自从20世纪50年代以来，法医科学家们就开始测量嫌疑人的耳朵，并将它们与留在犯罪现场的指纹进行对比。到1998年，研究人员发现，计算机可以精确地区分耳朵的图片。这促使3D扫描技术诞生，它可以构建精确的耳朵模型，并成为提取耳朵独特几何图形的新方法。通过分析诸多特征，比如耳垂与耳朵上下边缘亮点的距离等，我们可以在0.02毫秒内识别出某人，准确率高达99.6%。

　　图：就像微型音叉，当受到刺激时，耳朵中的细毛就会做出反应，形成你独特的“签名声音”

　　南安普顿大学计算机视觉专家马克·尼克松（Mark Nixon）解释说：“尽管人不断长大、变老，但我们的耳朵不会变。它只是会变大，但比例依然相同。”可是，我们耳朵的独特个性还不止于此，它们的声音也不同。

　　我们内耳耳蜗中生有微小的毛细胞，它们可以探测到声波，然后将它们转换成大脑可接收的微小电信号，同时自己也能产生微弱的声音。这是安静的声音在放大过程中的副产品，这些细胞会共振，并产生人耳无法听到的噪音。但使用敏感的麦克风，这种噪音可被探查到。这些噪音被称为耳声发射，医生利用其测试婴儿的听力。但是研究人员发现，我们每个人的耳声发射机制都有微妙差异。

　　每个人的毛细胞可产生不同的噪音，当声音通过内耳、耳膜的骨骼以及外耳道传播时，声音会进一步发生改变。这些机制可被应用到许多方面，比如将手机放在耳边即可解锁或戴上耳机解锁等。技术制造商NEC已经于2016年宣布，已经开发出拥有内置麦克风的耳机，它可以在耳腔中提取共振声音，识别人的身份，准确率高达99%。

　　2.体味

　　不论是否喜欢，你都能闻到身体的气味。比如香水、除臭剂或其他气味，我们希望自己拥有更独特的自然体味，以变得更有吸引力。美国陆军研究办公室研究发现，可通过我们四处走动留下的“化学品雾”来识别人的身份。布里斯托尔大学的科学家们宣称，他们可通过分析人体秘密分泌的44种混合物来区分人的身份，这些混合物会形成“热羽”包裹住我们。

　　正是这种独特的体味特征，才可以让搜救犬发现和追踪。研究人员正尝试利用“电子鼻”去做类似的事情，它可以嗅出气味中的化学成分。英国法医科学局也在尝试利用气味的独特性，试图在调查期间追踪犯罪现场留下的汗液痕迹。西班牙公司Ilía Sistemas已经开发出通过体味识别成员身份的技术，准确率达85%。

图：随着双胞胎数量的不断增加，许多科学家正研究生物识别方式区分双胞胎

　　最近，马其顿共和国的圣保罗信息科学与技术学院、日本九州大学的研究人员宣称，利用能够产生体味的“原子指纹”设备，然后通过人工神经网络匹配，他们能够百分之百地区分出不同的人。领导这个项目的生物信息工程师Sunil Jha表示，体味最终甚至可被用于生物护照中的身份识别机制。他说：“体味有很大的潜力，可被用于生物应用中。我确信，我们的方法可以分辨出人类体味与除臭剂的区别。”

　　3.行走方式

　　英国歌手菲尔·科林斯（Phil Collins）曾唱到：“关于我的唯一事情就是我走路的方式。”通过人行走的方式来识别身份的想法已经出现数十年，在安全服务领域始终是个热门话题。把一只脚放在另一只脚的前面看似是个简单的动作，但我们每个人都有不同的技巧、弹跳以及摇摆姿势等，这让每个人的走路方式都显得与众不同。

　　这最终源于我们骨骼结构、肌肉以及平衡感的细微差异。对于大多数人来说，这些差异在人眼中很难被发现，但对于机器来说，它们预示着独特的个性。利用计算机将行走动作分解为一系列的点，并建立3D动力学模型，很可能通过观看某人的移动视频，就能将其与数据库中的资料进行匹配。

　　南安普顿大学的马克·尼克松（Mark Nixon）是首批进行类似研究的科学家，他们发现我们行走的方式如此独特，奔跑更是如此。尼克松解释说：“走路是一种非常被动的运动，而奔跑则是强迫运动，因此其显得更加独特。计算机可以分解你行走的动作，并分辨出你。我们可以通过你走路、奔跑以及从走到跑的方式识别出你。”

图：无论是你行走的步态还是端坐的姿势，都可以被用于识别你的身份

　　手机制造商们正研发能够通过移动方式发现用户的新技术，比如1月份在伦敦举行的2016年生物识别大会，要求用户利用手机在空中书写代码，其机载传感器能够发现这些动作的特定意义，进而证实他们的身份。其他手机厂商希望通过监控口袋中装有手机的用户的移动方式，识别出他们的注册用户。

　　但这些技术也存在问题，鲍威尔警告称：“如果你换了鞋或穿着更紧的裤子，那会发生什么。如果下雨，你在草地上的行走方式显然与水泥路上行走不同。”

　　4.臀部

　　日本研究人员宣称，他们只需要分析臀部就可以识别出你。他们开发出一种敏压垫，适合放在汽车座椅或办公椅上。上面共有360个传感器，用于探查某人坐下时的臀部轮廓。受力不同，比如与椅子的接触身体面积大小，压敏垫的测试结果也不同。从传感器获得的信息会被用于于计算机数据库中的数据进行匹配。日本东京先进工业技术研究所的Shigeomi Koshimizu认为，这套系统可被用于汽车的防窃设备上，或允许工作人员通过坐下的方式解锁电脑，而无需再记住复杂的密码。

　　5.头骨

　　将手指插入耳朵里，然后将手肘放在桌子上，或将手臂放在你正坐的椅子上。你可能会通过手臂听到房间中低沉的嗡嗡声，当你抬起手肘时，这种声音就会消失。你刚刚经历的是头骨与周围声音产生的共振被直接传到内耳中所致。

　　图：每个人的头骨传输声音都有所不同，这让科学家可识别不同的人，准确率达97%

　　骨骼非常善于以这种方式传导声音。但是头骨的大小、其周围软组织多少以及空心空腔意味着，每个人的头骨声音共振都不相同。研究人员发现，通过播放简短的白色噪音片段，然后改变人类头骨的倾听方式，很可能以97%的准确率识别出某人的身份。从本质上说，这意味着我们都在自己的大脑中携带者个性化的音叉。

　　研究人员的SkullConduct系统将来可被用于解锁手机或其他设备，只需要向头骨播放声音即可。德国马克思·普朗克信息学研究所工程师安德烈斯·布灵（Andreas Bulling）解释说：“我们向头骨中发送已知信号，分析结果。这种技术也可能被用于骨骼的其他部分。”

　　6.指甲

　　在我们使用指纹解锁智能手机时，大多数人都不会注意到他们的指甲。实际上，对数以万计的指甲样本进行研究显示，我们的指甲也是独一无二的，它们的表面上隐藏着特有的脊沟图案。在恰当的关照条件下，这些表面图案就可以显示出来。印度理工学院的研究人员甚至表示，即使人们涂着指甲油，他们依然可以看到指甲照片中独特的团。通过扫描3根手指（食指、中指以及无名指），他们可以识别出主人的身份。

　　图：即使是双胞胎，也可以通过皮肤表面的微小标记区分开来

　　但是随着时间推移，指甲会长长和取代，这意味着每隔6个月，这些指甲上的纹路就会发生改变。为此，有些研究人员决定重点研究位于指甲下面的皮肤层。这些粉红色的组织被称为甲床，它们的外层细胞上面有独特的纹路。在人的一生中，这些纹路之间的距离始终保持不变，但每个人都有不同的纹路。一家公司已经开发出名为Nail-ID的系统，利用低功率激光测量这些纹路以便开发出识别某人身份的新方式。

　　7.鼻子毛孔

　　在你的鼻子上，散落着类似草莓种子的大量微型毛孔。由于它们倾向于容纳污垢，向来都是美容师的重点关注对象。但是无论你是拥有完美肌肤的超级名模还是脸上渗出油脂，你的鼻子毛孔都可帮助区分你。中国山东大学与日本近畿大学的研究人员坚持认为，鼻子上的毛孔分布在人的终生都保持稳定。他们已经开发出一套系统，可以从照片上识别鼻子毛孔，并与数据控中的材料进行匹配。他们还称，只需要匹配鼻子毛孔，就可以分辨出志愿者的身份，准确率88%。

　　图：没有任何单一的生物标志可能是完美的，但不同的识别特征相结合让每个人看起来都显得独一无二

　　这些身体特征很迷人，它们也能让我们在其他方面受益。大多数人苦于无法记住无数的电脑、手机以及在线服务密码，许多大公司不断遭到黑客袭击也凸显了这些密码的脆弱性。显然，我们需要其他方式验证我们的身份。指纹传感器如今已经成为新智能手机上的标准功能，但依然有黑客发现破解方式。

　　为此，专家们认为我们需要将不同的生物特征结合起来，以帮助我们验证身份。我们有数十种选择，我们打字的方式、心跳甚至是头发中的蛋白质，它们都是独一无二的。尼克松解释称：“我们总是认为，与普通密码相比，生物识别技术会让你的生活变得更便捷、更安全。这会因为你的身体是独一无二的。我们的发现是，它甚至比我们意识到的更加独特。”

　　纳尔逊姐妹已经找到很多不同方式，帮助周围的人们区分她们。奥德丽说：“当我们很小的时候，我们不喜欢人们盯着我们看。可是现在，我们很享受这种关注。我们甚至故意穿着相似的衣服、理同样的发型、化同样的妆容，以便让我们看起来更难分辨。但如果你近距离观察，我们的行走方式有很大区别。”