在現(xiàn)代社會,有許多場合是需要核實一個人的身份的。對照身份證當(dāng)然是很常用的方法,人臉識別也很有幫助,但有一種最古老的方法至今仍在使用,那就是指紋比對。它可以在很短的時間內(nèi)以極高的準(zhǔn)確率,判斷某個留在紙上、物體上的指紋是不是屬于某人,從而確認(rèn)其身份,成本低同時效果好。
圖片圖源:soogif
1、指紋是什么?
顧名思義,指紋,就是在每個人手指上的各種皮膚紋路的總稱。實際上,人類不僅有指紋,還有指節(jié)紋、掌紋,但通常指紋是最常用的鑒別特征。人的手指上有汗腺,能夠不斷分泌汗液,皮膚紋路上的凸起蘸上汗液之后再接觸其他物體,就會將自己的痕跡留在物體表面上,從而形成指印。這就類似于用印章蘸上印泥,再蓋在紙上,只不過汗液是透明的而已。
圖片圖源:pexels
人類的皮膚可以分為表皮層和真皮層,人類的指紋主要就分布在表皮層中的生發(fā)層。這一層的細(xì)胞具有自我繁殖能力,外面的磨損、脫落了,新的細(xì)胞就會從里面頂上。因此,人類的指紋是沒法用物理的方式磨掉的——20世紀(jì)美國有個黑幫大佬,就曾用強(qiáng)酸燒蝕自己的指紋,可惜僅僅兩個月之后,新的指紋又長出來了,白白受苦。
對于“人類為什么會有指紋”這個問題,人類至今也無法回答。有一種比較靠譜的猜測是:當(dāng)手指在抓握物體時,指紋起到了一個防滑的作用,有點類似于鞋底上凸起的花紋。但這卻無法解釋為什么每個人的指紋都是獨一無二的。
的確,今天的地球上大致有八十多億人,而法證科學(xué)認(rèn)為,在其中找不出兩個完全一樣的指紋。這是因為人類的指紋非常復(fù)雜,指紋上每一根紋線的粗細(xì)、長短、形狀、傾斜角度都不盡相同;紋線之間還會形成平行、交叉、穿插等情形。因此,按照排列組合的原理,這些紋線能形成的組合數(shù)量,就非常龐大了??梢哉f,即使地球上的人口再增大十倍,也不一定能找到兩枚完全相同的指紋。
更有意思的是,人類從3-4個月開始長出指紋,盡管手指會慢慢長大,但指紋的樣式卻是終身不變的。至于背后的原因,有人認(rèn)為指紋和DNA(脫氧核糖核酸)有關(guān),而每個人的DNA是獨一無二的,所以指紋也就具有獨特性、終身性了。
圖片圖源:Pixabay
2、如何鑒別?
通過指紋鑒別來判斷身份,主要是用指紋去比對紙上的指印和印在某個物體表面上的指印。
在這種情況下,通常都是用手指蘸染印泥或墨水,刻意地蓋在紙上的,指印清晰、規(guī)整,比對起來也相對簡單:在放大鏡的幫助下,先在指印上找到幾個特征點(比如,兩根紋線是否交叉、是不是朝著同一個方向傾斜、是彎折還是直線),再去對比的指紋上,看看有沒有類似的特征點。通常來說,有10個特征點一致,就能確認(rèn)是同一個人的指印。
圖片指紋鑒別丨圖源:作者提供
而今天的指紋鑒別,原理與之類似,但是使用儀器來完成,速度更快、準(zhǔn)確率更高。
那么,在沒有指紋鑒別儀器,甚至沒有放大鏡的古代,能不能鑒別指紋呢?
從各種文獻(xiàn)記錄中不難看出,前人是能夠鑒別指紋的,所以才會在各種契約上,都要求雙方按上自己的指印。盡管鑒別的精度可能不高,還受到各種客觀條件限制(比如,手指按壓時有所偏斜,指印就會變形;蘸印泥過多,也會造成指印模糊),但有足夠的耐心和細(xì)心,看出兩個指紋不一致,還是有把握的。
當(dāng)然,還有一個更有趣的用法,出自于民國時期的軍閥馬鴻逵。此人在寧夏推行過“身份證”,借此加強(qiáng)對社會的管制。但在那個時期,拍照是一件很昂貴的事情,不可能全省每個人都拍一張;于是,他就弄出了一個簡便而高效的方法:
每個指紋按照中心是不是封閉的圓形,可以分為箕(jī,指紋中心是敞開的)、斗(指紋中心是封閉的同心圓),兩者必居其一。此刻,用“○”代表“斗”,用“X”或“△”代表“箕”,則每個指紋不是“○”就是“X”,十個指頭當(dāng)然就可以用十個符號來代表。按照“左手到右手、大拇指到小拇指”的順序,就能形成一個10位的字符串。比如,本文作者的雙手指紋,用這個辦法來表示,字符串就是:XOOOX XOOOX。
頒發(fā)身份證時,看看持證人的雙手,把這字符串記錄在身份證上,就完成了指紋的登記。而當(dāng)檢查身份證時,只需要把證件上的字符串和此人的雙手比對一下,瞬間就能判斷是否為本人。這個辦法相當(dāng)簡單,哪怕文盲也能學(xué)會。
那么,任意的兩個人,這個十位數(shù)字符串恰好相同,豈不是就可以互相借用身份證了?沒錯,但從數(shù)學(xué)上說,這種概率僅為1/1024,也就是還不到千分之一,哪有那么湊巧的事啊。
3、泄露指紋?
說到這里,也許有讀者會擔(dān)心,那如果我的指紋被泄露了,豈不是很危險嗎?
呃,理論上說,盜取別人的指紋是可能的。只要拿到別人曾經(jīng)抓握過的物品(比如玻璃杯、門把手),就可以拓下指紋,然后仿制一個。
但要做到能騙過指紋鑒別儀的程度,就需要非常清晰的指印,日常生活里留下的指印是很難實現(xiàn)的。當(dāng)然,如果是主動留下清晰的指印,再去訂制一個硅膠指模(有人用這種辦法,請同事代為打卡),相對就簡單得多,但后果往往難以控制。
另外,有人擔(dān)心拍照時的“剪刀手”會泄露指紋,這在目前的技術(shù)上還是非常困難的。畢竟,照片是有像素限制的,即便把照片放大很多倍,也難以清晰的體現(xiàn)出指紋來。除非你故意對著自己的手指拍照,再把照片發(fā)到朋友圈,否則都不用太過擔(dān)心啦。供稿單位:重慶科技館
作者:饅頭老妖,科普作家,南京大學(xué)化學(xué)博士。
聲明:除原創(chuàng)內(nèi)容及特別說明之外,部分圖片來源網(wǎng)絡(luò),非商業(yè)用途,僅作為科普傳播素材,版權(quán)歸原作者所有,若有侵權(quán),請聯(lián)系刪除。