挑戰(zhàn)與機遇并存！2020第四屆生物識別技術(shù)與應(yīng)用論壇圓滿落幕

2020年10月30日下午，由芯智訊主辦的“新挑戰(zhàn)·新機遇——2020第四屆生物識別技術(shù)與應(yīng)用論壇”，本次高峰論壇匯聚了來自曠視科技、兆易創(chuàng)新、艾邁斯半導(dǎo)體、高德智感、舜宇智能光學(xué)、思特威、歐菲智聯(lián)等兩百多家產(chǎn)業(yè)鏈上下游企業(yè)，以及中科院深圳先進技術(shù)研究院等研究機構(gòu)和行業(yè)媒體，近300人參與。

一、生物識別產(chǎn)業(yè)的新挑戰(zhàn)與新機遇

本次論壇活動的主題為“新挑戰(zhàn)·新機遇”，因此在活動開場前，芯智訊創(chuàng)始人兼總編楊健也以此為題，做了對于整個生物識別產(chǎn)業(yè)現(xiàn)狀和未來發(fā)展的剖析。

圖：芯智訊創(chuàng)始人兼總編楊健

所謂新挑戰(zhàn)，一方面是新冠疫情，另一方面則是中美科技戰(zhàn)，都對于包括生物識別在內(nèi)的整個科技產(chǎn)業(yè)鏈的帶來了新的挑戰(zhàn)。不過生物識別也迎來的新的發(fā)展機遇，特別是的對于非接觸式生物識別技術(shù)來說。

根據(jù)KBV Research發(fā)布的一份報告預(yù)測，受新冠病毒大流行的影響，非接觸式生物識別技術(shù)將迎來快速發(fā)展，到2026年，全球非接觸式生物識別技術(shù)市場將接近186億美元，復(fù)合年增長率為19.1%。

研究機構(gòu)Future Market Insights的最新報告對非接觸式生物識別的發(fā)展更為樂觀，根據(jù)他們的預(yù)測，從2020年到2030年，非接觸式生物識別技術(shù)將順應(yīng)新冠大流行的浪潮，復(fù)合年增長率達到17.4%，全球市場規(guī)模將增長五倍，達到700億美元。

楊健還引述了全球行業(yè)分析公司GIA(Global Industry Analysts, Inc.)的一份預(yù)測報告顯示，2020年全球生物識別市場預(yù)計將達到241億美元，而在這之后的7年，年復(fù)合年增長率將達到19.3%。到2027年，全球生物識別市場規(guī)模預(yù)計將達到828億美元。屆時，僅中國的市場規(guī)模預(yù)計將占到全球的一半份額，即超過400億美元。

“從各項研究數(shù)據(jù)來看，至少未來七八年內(nèi)，全球的生物識別產(chǎn)業(yè)仍將保持接近20%左右的年復(fù)合增長率高速的發(fā)展，市場前景廣闊，大有可為?！睏罱∠壬陂_場致辭最后總結(jié)到。

二、曠視科技謝憶楠：計算機視覺需要更多的“＋”

作為全球知名的人工智能及人臉識別技術(shù)廠商，曠視科技資深副總裁謝憶楠在芯智訊主辦的“2020第四屆生物識別技術(shù)與應(yīng)用高峰論壇”上做了主題為《CV 的技術(shù)洞察與實踐》的分享。

圖：曠視科技資深副總裁謝憶楠

謝憶楠表示：“在視覺領(lǐng)域里你能做得越多越好，你才能看理解后能做到什么樣。之前曠視主要做人臉識別，現(xiàn)在我們做機器視覺算法，可以做更多的事情。對于計算機視覺（CV）企業(yè)來說，如何讓CV這件事變成“ ”號，如何往下加得更深，如何向前向后延展，才是更具價值的事情。”

為此，曠視在神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)創(chuàng)新、低比特網(wǎng)絡(luò)（超強性能功耗比）、算法訓(xùn)練的規(guī)模化路徑、算法自演化、針對移動端的高效卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、算法與芯片Co-Design以及AutoML等方面做了很多的工作。此外在系統(tǒng)層面，曠視還開源了深度學(xué)習(xí)框架天元，開源了三位一體的自研的AI生產(chǎn)力平臺Brain ，通過工程化，極大的提升了效率。在數(shù)據(jù)層面，曠視還推出了全球最大的精標(biāo)物體檢測數(shù)據(jù)集Objects356。

“會議的主題是‘新挑戰(zhàn)·新機遇’，技術(shù)的突破是我們面臨的挑戰(zhàn)。技術(shù)突破越深，我們才能通過AI創(chuàng)造更多的價值。如果我們沿著之前的技術(shù)方向一直往下，真正要實現(xiàn)的東西是對技術(shù)不斷的深入。CV這件事不斷通過‘ ’號越深越廣才會越好，才能真正給大家?guī)砀嗟膬r值。”謝憶楠最后總結(jié)到。

三、兆易創(chuàng)新的生物識別傳感器布局：電容、光學(xué)、大面積TFT、超聲指紋，ToF全面發(fā)力

作為國內(nèi)知名的NOR Flash及MCU廠商，2019年兆易創(chuàng)新成功并購國內(nèi)第二大的指紋識別芯片廠商思立微，成立傳感器事業(yè)部。

除了原有的電容式觸控芯片、電容指紋芯片、OLED屏下光學(xué)指紋芯片之外，兆易創(chuàng)新還在去年推出了TFT大面積屏下指紋識別芯片（待量產(chǎn)）以及第一顆一體式MEMS超聲波指紋芯片（待量產(chǎn)），今年還推出了第一顆特殊工藝的ToF芯片。

目前兆易創(chuàng)新已經(jīng)國內(nèi)僅有的兩家可量產(chǎn)供貨光學(xué)指紋芯片的企業(yè)之一，同時觸控和指紋產(chǎn)品也廣泛應(yīng)用于國內(nèi)外知名的移動終端廠商，也是全球唯一能提供包括電容、光學(xué)、大面積、超聲等最全指紋方案的供應(yīng)商。

兆易創(chuàng)新傳感器事業(yè)部ToF市場總監(jiān)劉浩雷在芯智訊主辦的“2020第四屆生物識別技術(shù)與應(yīng)用高峰論壇”上詳細介紹了兆易創(chuàng)新的大面積TFT指紋芯片、超聲指紋芯片以及針對3D市場的ToF芯片。

圖：兆易創(chuàng)新傳感器事業(yè)部ToF市場總監(jiān)劉浩雷

對于目前出現(xiàn)了iToF和dToF技術(shù)路線之爭，劉浩雷告訴芯智訊：“在我們來看，iToF和dToF本身是各有特點，一段時間內(nèi)iToF和dToF會并行。以手機為例，iToF的分辨率比較高，適合前攝，人臉解鎖、支付。dToF的優(yōu)點在于距離、測量精度在工作范圍內(nèi)相對固定，更適合遠距離場景。dToF的低分辨率、產(chǎn)業(yè)鏈、工藝成熟度及成本都需要提升，有很大成長空間。在較長周期內(nèi)iToF和dToF存在于各自的重要市場?！?/p>

四、掌握核心戰(zhàn)“疫”利器，后疫情時代高德紅外如何出圈？

在今年爆發(fā)的新冠疫情防控當(dāng)中，能實現(xiàn)遠距離（可達數(shù)米）、非接觸式、多目標(biāo)同時快速進行體溫檢測的全自動紅外熱成像測溫設(shè)備，成為了“戰(zhàn)疫”利器，而其中的紅外探測器則是核心器件。

作為國產(chǎn)紅外熱成像設(shè)備的領(lǐng)軍企業(yè)，高德紅外早在2009年就開始自主研發(fā)紅外熱成像探測器，經(jīng)過數(shù)年的研發(fā)，終于在2013年成功推出了首款紅外熱成像芯片，隨后又解決了MEMS、陶瓷封裝、讀出電路設(shè)計、晶圓級封裝等關(guān)鍵技術(shù)，成為了當(dāng)時國內(nèi)唯一一家擁有自主紅外熱成像芯片生產(chǎn)線的企業(yè)。

目前高德紅外在國內(nèi)已擁有三條8英寸探測器芯片(制冷、非制冷)批產(chǎn)線，同時，高德紅外還成功構(gòu)建了從底層紅外核心器件，到頂層完整光電系統(tǒng)的全產(chǎn)業(yè)鏈研發(fā)生產(chǎn)體系。作為武漢本土企業(yè)，在今年的疫情防控當(dāng)中發(fā)揮了極為重要的作用，特別是在武漢封城導(dǎo)致供應(yīng)鏈中斷的情況下。

圖：高德智感市場總監(jiān)金朝昊

高德紅外子公司高德智感市場總監(jiān)金朝昊先生在芯智訊主辦的“2020第四屆生物識別技術(shù)與應(yīng)用高峰論壇”上也表示，“目前高德紅外用的所有Sensor都是自主研發(fā)的紅外芯片。到現(xiàn)在我們公司不需要再進口任何一片紅外傳感器的芯片，我們把芯片做到多樣化，將一致性、均勻性、穩(wěn)定性做得非常好。能夠確保即便在大批量出貨的情況下，我也能保證每一片紅外探測器的性能，這樣就能確保在生產(chǎn)防疫設(shè)備時的測溫精準(zhǔn)性?！?/p>

當(dāng)然，疫情確實推動了高德紅外及高德智感今年營收的暴漲，但是我也需要考慮，疫情之后我們?nèi)绾卫^續(xù)保持增長，因此高德紅外也在不斷開拓新的市場。

據(jù)介紹，目前高德智感還聯(lián)合合作伙伴開發(fā)了一系列的創(chuàng)新形態(tài)產(chǎn)品，比如機器人、刷臉面感機、閘機、AR眼鏡等。還將紅外熱成像技術(shù)的應(yīng)用領(lǐng)域進一步擴展到了智慧養(yǎng)老（在臥室、浴室等區(qū)域，紅外圖像可以提供具有隱私保護的姿態(tài)檢測）、智能家居（比如與空調(diào)廠商合作，將紅外熱成像技術(shù)與空調(diào)集成在一起，可識別人體方位、數(shù)量、人體與室溫的溫差，自動調(diào)節(jié)溫度）、兒童看護（可以監(jiān)控嬰兒夜間踢被子的情況）、兒童健康、智慧酒店、智能樓宇、智能輔助駕駛、支付安全（目前3D人臉可被3D面具破解，但是加上體溫檢測后，可以更加安全，因為人臉的面部溫度分布是有差異的。）

五、艾邁斯半導(dǎo)體：可提供創(chuàng)新的光譜技術(shù)和完整的3D傳感技術(shù)

作為全球知名的傳感器廠商，艾邁斯半導(dǎo)體（ams）擁有極為豐富的傳感器產(chǎn)品組合，覆蓋了光學(xué)、成像、環(huán)境、音頻四大領(lǐng)域。

在與生物識別密切相關(guān)的3D視覺領(lǐng)域，ams有著全套的3D光學(xué)傳感器解決方案，涵蓋了結(jié)構(gòu)光(SL)、飛行時間(iToF/dToF)、主動立體視覺(ASV)三種3D架構(gòu)，以及其所需的VCSEL（垂直共振腔表面放射激光）、光學(xué)衍射元件（DOE）、準(zhǔn)直鏡頭（WLO）、高量子效率NIR全局快門圖像傳感（與SmartSens合作）等關(guān)鍵元器件以及軟件、算法IP。

ams現(xiàn)場應(yīng)用工程師經(jīng)理李銘豪在芯智訊主辦的“2020第四屆生物識別技術(shù)與應(yīng)用高峰論壇”上表示，3D業(yè)務(wù)是最近幾年ams成長最快的業(yè)務(wù)之一。三年前，ams的營收在6億美元左右，去年增長到了超過20億美元，這很大程度得益于我們3D產(chǎn)品的增長，以及在人臉識別、智能家居、AR/VR、工業(yè)自動化、汽車等領(lǐng)域的應(yīng)用。

圖：ams現(xiàn)場應(yīng)用工程師經(jīng)理李銘豪

對于去年以來比較熱的ToF技術(shù)，李銘豪透露，在遠距離的檢測上，dToF有著明顯的優(yōu)勢。ams很早就推出了單點的ToF，在手機的對焦系統(tǒng)中有較為廣泛的應(yīng)用。后續(xù)，ams還會推出4x4的，可以做手勢、運動等方面的應(yīng)用。未來還將會推出ToF的陣列，可以應(yīng)用于自動駕駛領(lǐng)域。

特別值得一提的是，為了應(yīng)對新冠疫情，ams在今年還利用可用于病毒檢測多通道的可見光光譜傳感器AS7341L與Senova聯(lián)合開發(fā)了全新的病毒抗體檢測解決方案，目前雙方聯(lián)合開發(fā)的CONVID-19病毒抗體測試盒已成功上市并已大批量使用 ，具有實驗室設(shè)備級品質(zhì)。

六、腦機接口技術(shù)：正從科幻逐步走向現(xiàn)實

相信大家都看過卡梅隆導(dǎo)演的《阿凡達》，男主角通過意識替換控制阿凡達，然后又可通過阿凡達與飛龍進行意識對接，用意識直接控制飛龍。還有《阿麗塔：戰(zhàn)斗天使》中的腦神經(jīng)與電子裝置對接，可直接通過意識自由的控制整個機械軀體。這些確實是非常的科幻，現(xiàn)在隨著腦機接口技術(shù)的發(fā)展，科幻有可能變?yōu)楝F(xiàn)實嗎？

對此，中科院深圳先進技術(shù)研究院腦功能圖譜與行為研究中心首席研究員李驍健博士在芯智訊主辦的“2020第四屆生物識別技術(shù)與應(yīng)用高峰論壇”上表示，要實現(xiàn)這些科幻片中情節(jié)并非完全不可能，但是距離實現(xiàn)還非常的遙遠。而目前的腦機接口已經(jīng)可以在一定程度上實現(xiàn)：彌補收發(fā)信息器官的帶寬差、替代受損傷的收發(fā)信息器官、不依賴收發(fā)信息器官直接和外界通訊。

圖：中科院深圳先進技術(shù)研究院腦功能圖譜與行為研究中心首席研究員李驍健博士

由于大腦的信息的收發(fā)是通過神經(jīng)元來完成的，所以腦機接口需要通過“傳感器”來監(jiān)聽神經(jīng)元的活動，而傳感器（神經(jīng)電極）距離神經(jīng)元越近，信號的清晰度就會越高，因此侵入式的腦機接口技術(shù)更具價值。

Space X及特斯拉創(chuàng)始人埃隆·馬斯克旗下的腦機接口公司Neuralink選擇的就是侵入式腦機接口技術(shù)。但由于侵入式腦機接口的門檻較高，目前主要是歐美企業(yè)在做，國內(nèi)企業(yè)幾乎沒有涉及。即便是非侵入式的腦機接口技術(shù)，國內(nèi)從事的企業(yè)也并不多。

據(jù)李驍健博士介紹，目前中科院深圳先進技術(shù)研究院腦功能圖譜與行為研究中心在侵入式腦機接口技術(shù)研究方面已經(jīng)有了一些成功。比如在擬態(tài)神經(jīng)電極陣列制造方面，已經(jīng)實現(xiàn)具有有機柔性基底，可以完美貼附在腦組織表面，基本可以和腦組織融為一體。電極厚度約 1微米，寬度 5微米，單組 128通道；在高通量神經(jīng)信息獲取和解析系統(tǒng)樣機方面，zhongek已擁有基于場編程門陣列和USB3.0技術(shù)的 1000通道，具有并行獲取神經(jīng)信息的能力的系統(tǒng)樣機。每個通道可以達到 30K每秒采樣率。具有濾波、實時神經(jīng)元信號探測和數(shù)據(jù)壓縮功能；在腦內(nèi)微植入手術(shù)機器人方面，中科院已具有 5組獨立可編程自動操作的5維度位操作機械臂，定位精度小于 1微米?？赏瑫r對小動物的 5個腦區(qū)植入電極陣列。

對于腦機接口技術(shù)未來的發(fā)展，李驍健博士認(rèn)為，提供人腦控外骨骼機器人、腦神經(jīng)與神經(jīng)形態(tài)電子的融合人都將成為可能。另外，植入式的寬帶腦機接口裝置如果被未來的6G高帶寬無線網(wǎng)絡(luò)充分支持，或可實現(xiàn)多人多地域的腦信息自由交流

七、靜脈識別市場快速興起，但仍面臨三大挑戰(zhàn)

相對于指紋、人臉、虹膜、語音/聲紋等生物識別技術(shù)來說，靜脈識別技術(shù)屬于應(yīng)用相對小眾的一類技術(shù)。不過，隨著新冠疫情對于非接觸式生物識別技術(shù)的推動，以及今年9月底，基于非接觸式掌靜脈識別的Amazon One手掌支付系統(tǒng)的推出，靜脈識別技術(shù)開始得到了市場的廣泛關(guān)注。

相對于其他生物識別技術(shù)來說，靜脈識別技術(shù)其具有誤識率低（低于千萬分之八）、支持活體識別、快速易用、特征穩(wěn)定、安全防盜、可實現(xiàn)非接觸式識別。

不過，靜脈識別也同樣面臨著很多挑戰(zhàn)。

1、專利挑戰(zhàn)。根據(jù)研究機構(gòu)的數(shù)據(jù)顯示，不論是在指靜脈還是掌靜脈領(lǐng)域，專利排名前20企業(yè)基本都是日本的企業(yè)。

在芯智訊主辦的“2020第四屆生物識別技術(shù)與應(yīng)用高峰論壇”上，中科院深圳先進技術(shù)研究院醫(yī)工所高工劉宇航也表示，“目前國內(nèi)靜脈識別產(chǎn)品的問題，我認(rèn)為最重要的是專利問題?！?/p>

圖：中科院深圳先進技術(shù)研究院醫(yī)工所高工劉宇航

2、成像挑戰(zhàn)：由于我們的血管是3D的，因此不同的角度下或位置偏移下，獲得的3D成像圖案是不一樣的。需要在算法中加入手法的校正，還需要解決速度和識別率的問題。此外，隨是著年齡、溫度、健康狀態(tài)的變化，以及是否壓迫血管，還是會造成不小的影響。這也需要通過一些AI算法來解決。

3、算法平臺的挑戰(zhàn)，基于前面所提到的成像上的問題，在進行靜脈識別相關(guān)算法研究時，還需要考慮功耗、成本和速度的問題。

劉宇航表示：“機器學(xué)習(xí)在我們生物識別領(lǐng)域應(yīng)用非常廣泛的技術(shù)，可以達到很高的識別率。對硬件的要求成本也會很高。因此，我們在做算法研究和產(chǎn)品推進時，需要針對不同的應(yīng)用需求權(quán)衡功耗、成本、速度等，對產(chǎn)品基于功能的定制化設(shè)計，這應(yīng)該是我們需要考慮的地方?！?/p>

八、3D視覺領(lǐng)域所面臨的“芯”難題

對于人臉識別、虹膜識別、靜脈識別等生物識別技術(shù)來說，都需要用到攝像頭。而作為全球知名的攝像頭模組廠商，舜宇光學(xué)的產(chǎn)品不僅涵蓋了鏡頭、鏡片等光學(xué)零部件，還包括各類攝像頭模組、3D模組等。

作為全球知名的光學(xué)企業(yè)，可能提起舜宇，在大家的印象里，主要是手機鏡頭模組、車載鏡頭模組、安防鏡頭、光學(xué)儀器等業(yè)務(wù)，但舜宇不止于此，持續(xù)開拓新業(yè)務(wù)，涉獵AR/VR、無人機、機器人、智能家居、新零售等領(lǐng)域，由其子公司舜宇智能光學(xué)承接，其鏡頭模組出貨量也達一定規(guī)模。

此外，舜宇在3D視覺市場布局近10年，在3D結(jié)構(gòu)光和3D ToF模組、模塊方面推出多款產(chǎn)品，并且滿足刷臉支付安全要求。

圖：舜宇智能光學(xué)市場總監(jiān)周家録

在2020第四屆生物識別技術(shù)與應(yīng)用高峰論壇上，舜宇智能光學(xué)市場總監(jiān)周家録分享了3D視覺模塊所面臨的“芯”難題。

周家録坦言，在3D視覺模塊開發(fā)過程中，面臨的“芯”問題還是不少。比如在商務(wù)層面，一些品牌SoC廠商支持力度有限，對于細分市場來說且價格偏高。另外一些初創(chuàng)公司，雖然有做3D結(jié)構(gòu)光算法硬化，芯片設(shè)計簡潔，單應(yīng)用相對單一，很難滿足通用化的市場。在技術(shù)層面，通用SOC，在單處理視覺方面普遍出現(xiàn)性能冗余現(xiàn)象；HDR-ISP普遍不支持或不滿足客戶要求。

“在3D刷臉支付里，需要低成本、低功耗的3D視覺模塊方案，現(xiàn)在的3D結(jié)構(gòu)光方案相對成熟，但是ToF卻依然存在一些問題，我們現(xiàn)在碰到的問題非常大，一個高分辨率的ToF方案，沒有性價比高的平臺可以支撐?！敝芗义h說到。

九、思特威：圖像傳感器如何賦能生物識別多元化創(chuàng)新應(yīng)用

對于人臉識別、虹膜識別、靜脈識別、光學(xué)指紋等眾多生物識別技術(shù)來說，都需要用到攝像頭，而對于攝像頭來說，CIS圖像傳感器則是屬于關(guān)鍵的核心器件。

在芯智訊主辦的“2020第四屆生物識別技術(shù)與應(yīng)用高峰論壇”上，國產(chǎn)CIS圖像傳感器廠商思特威電子高級銷售總監(jiān)金方其也表示，高質(zhì)量的影像獲取技術(shù)是賦能生物識別應(yīng)用的關(guān)鍵。隨著生物識別技術(shù)的發(fā)展，對于圖像傳感器也將會提出更高的要求：

1、未來傳感器在生物識別的分辨率肯定越來越高。目前主流應(yīng)用可能在200萬、400萬、800萬的分辨率上。后續(xù)需求可能是1200萬、1600萬甚至是更高分辨率傳感器方向發(fā)展；2、在很多生物識別場景里，高動態(tài)范圍是非常常見的場景，比如各種光線場景下的人臉識別。這對圖像傳感器的動態(tài)范圍能力要求非常高；3、對圖像傳感器的幀率要求越來越高；4、對圖像傳感器的靈敏度要求越來越高。

圖：思特威電子高級銷售總監(jiān)金方其

金方其透露，思特威即將推出的下一代的傳感器芯片平臺，會將感興趣區(qū)域（ROI），比如人臉、車牌等圖像區(qū)域，以一個更高分辨率的圖像輸出，以利于提高后端算法的識別準(zhǔn)確率。另外，在動態(tài)范圍提升方面，思特威也有Qcell HDR、PixGain HDR和Global Shutter像素技術(shù)。在高幀率方面，思特威的圖像傳感器最高幀率可以做到1000幀以上。在高靈敏度方面，思特威也推出了SFCPixel技術(shù)。在近紅外CIS方面，思特威還通過和晶圓廠深度合作，在工藝上在940nm QE值能夠增加一倍，絕對值達到40%以上。