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《I型起源》

2015-08-08桃子D

中学科技 2015年8期
关键词:虹膜基因突变爱人

桃子D

About the Film

我们常说,眼睛是心灵之窗,从眼睛能看到一个人的感情和心灵。电影《I型起源》就围绕着眼睛讲述了一个神秘奇幻的故事:男主角格雷博士是一个研究眼睛进化的科学家,他痴迷于拍摄自己遇见的所有人的眼睛。在一次聚会上,格雷邂逅了一位拥有特殊颜色虹膜的女孩,并拍下了她的眼睛。后来,他重新找到她并与之坠入了爱河。然而在一次电梯事故中,他失去了自己的爱人。悲伤过后,他与自己的科研伙伴走到了一起。又过了很多年,他的儿子出生了,此时对虹膜的研究已经发展到可以为每个新生儿建立虹膜数据库,他的儿子也接受了虹膜扫描。但是奇怪的事情发生了——他儿子的虹膜数据居然和别人重复了!格雷为此进行了调查,他吃惊地发现,数据库中有和自己死去的爱人的虹膜数据一样的记录……电影中对眼睛进化研究以及虹膜扫描技术的描述颇为有趣,就此我们来做点小小的分析吧。

Real Story

虹膜的色彩魔法

电影中,女主角的眼睛图像几乎贯穿了整个故事,她的虹膜非常美丽,从内到外由金色向绿色过渡。我们在生活中看到的虹膜似乎都是单色的,但实际上也拥有颜色过渡,只不过这种过渡没有女主角的眼睛那样明显。亚洲人的虹膜多为棕褐色,欧美一些国家的人的虹膜更多彩,包括红褐色、绿色、蓝色、灰色、紫色等。其实从人类的进化史来说,虹膜颜色的多变,与人类的一个基因突变有关,这个基因突变减少了虹膜中黑色素的合成。如果你打开绘图软件Photoshop,在色彩窗口中调整单项色的数值,就会发现这种减少令棕褐色逐渐向蓝色转变。与之类似的原理,因为这个基因突变,靠近蓝色这端色相的虹膜出现了,而单色配比不同,就产生了各种不同颜色的虹膜。

虹膜扫描与生物识别

虹膜是眼睛中瞳孔外的那一圈组织,如果放大了看,你会看到极其复杂的组织结构,这种结构几乎是独一无二的,理论上来说,找到两个完全相同的虹膜的概率是120万分之一。而且,虹膜在人体发育成熟后终生不变,包括颜色也不会受疾病影响。因此,虹膜扫描成了生物识别技术中颇为引人注目的领域。

对虹膜进行识别,首先要摄入眼睛正面整体的图像,就像电影里格雷博士痴迷的近距离眼睛摄影一样,对整个虹膜进行识别。把这个图像放入计算机进行预处理,分离出虹膜的图像,然后提取出虹膜的特征点,进行编码,储存到数据库。用扫描的虹膜编码数据与数据库中已有的编码数据进行比对,就是虹膜识别技术。电影中对格雷的儿子进行新生儿虹膜扫描的情节,基本与现实技术相符。

False Tale

虹膜与灵魂的联系

然而当电影发展到格雷寻找逝去的爱人的眼睛时,这个故事就进入了浪漫的幻想,与科学没有什么关系了。

虽然虹膜扫描技术具有很高的唯一性,每个人的虹膜结构几乎都是独一无二的,但这个独一无二仍然具有统计学上的破绽,那就是前文提到的120万分之一的意外。目前,虹膜扫描技术还停留在科研机构和部分科技公司的推广项目中,没有大规模地进行实际应用。同样,虹膜数据库也远远不能匹配全世界数十亿的人口。在这个世界上,你能找到眼睛一模一样的两个人吗?这个问题在现实中还没有准确的答案。

而电影在结尾也耍了个小花招:格雷千辛万苦终于寻找到拥有与爱人同样眼睛的小女孩,他尝试让小女孩分辨爱人生前记忆相关的图片,小女孩成功与失败的次数是随机的,不具有统计学意义。如果你倾向于幻想,那心灵之窗就与灵魂相连;如果你追根究底,那虹膜就会给你一个冷冰冰的合乎科学的答案。

提高成功率的算法

虹膜识别技术自理论诞生起,已经经过了近30年的发展,目前的技术虽然可以进行精确的识别匹配,但要求必须取得虹膜近距离正面高质量图像。而在现实生活中,用户往往无法满足其苛刻的条件——眼球不能转动、不能被眼皮或睫毛遮挡、不能运动模糊、光照不能太弱……最要命的是超近距离,有多少人能接受将眼睛几乎紧贴在摄像头上来拍照呢?因此,研究这项技术的科学家倾向于努力改善虹膜识别的算法。对低质量的虹膜图像进行识别,最大的难度往往是预处理和提取虹膜特征识别的程序。如果让这两个程序的灵敏度提高到能无视现实环境中复杂的干扰,那么虹膜识别才能从“人迁就机器”向“机器满足人的需求”转变,成为真正实用的技术。

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