iPhone指紋辨識老失靈？了解Touch ID運作原理 有助問題減少

蘋果 iPhone 5s 的指紋辨識功能，可以說是這一代新機的最大賣點，推出之後也頗受好評。不過，近來也出現許多討論，指稱指紋辨識的精準度，隨著使用時間而下降，有時沒有回應，或是必須常常重新設定，造成使用者的不便。

《Wired》報導指出，指紋辨識「時靈時不靈」的狀況，部分原因出在蘋果自身的軟硬體出錯，但有時候，其實是使用者本身的問題－這時候，了解 iPhone 5s 指紋辨識的實際上如何運作，其實是有必要的。

■了解Touch ID裝置

iPhone 5s 的指紋辨識感應器 Touch ID ，整合在 Home 鍵中，大小為 8x8 毫米，厚度 170 微米，以 500 ppi 的解析度，讀取指紋的極細部特徵。它採用電容式觸控技術進行分析，將指紋歸類為三種基本圖案－弓紋、箕紋或渦紋，辨識出指紋的細部特徵，來進行比對。

當使用者把手指放到感應器時，它會擷取表皮層之下真皮層的高解析度指紋影像，利用導電的電位差測量出紋脊線和凹谷之間的差異。採用電容式技術，只會針對活體判讀有效，也更加準確。

由於電容式感應器由矽製成，原料本身非常脆弱，容易受到灰塵、濕氣、靜電等影響，蘋果在上方利用雷射切割的藍寶石水晶，來保護感應器，並作為準確對焦指紋的鏡頭。

這是市面上一種透明度及硬度最高的材料，代表它不容易刮傷。但如果 Home 鍵本身出現刮痕、磨損，卻可能導致在觸摸 Touch ID 後得到的影響有缺陷，讓感應器無法正常運作。

此外，蘋果在 Home 鍵外圍的不銹鋼環，做為電容式觸控開關，因此只需要手指觸摸，就能感應到手指存在，不需另耗電力。(接下頁)


■感應與運作

在指紋註冊成功之後，蘋果會經由特殊的計算方式，將使用者的指紋數據加密，轉成可比對的模板，它並不儲存在本機的記憶體或傳上網路，而是透過 Secure Enclave 技術，和 A7 處理器進行認證配對，保護密碼及指紋資料。

整個過程中，有幾個地方可能會造成失敗，但首先就取決於這個強大的指紋數據。協助蘋果 Touch ID 觸控識別，以讀取指紋數據的  Integrated Biometrics 公司 CEO Steve Thies 強調，「任何好的生物識別技術，首先是要取得高品質的影像」。

照理說，感應器愈大，可以取得指紋更多的資料，在判斷上會更為準確。但是真的用大感應器會有兩大問題，一是成本，另外就是厚度會提高，因此蘋果也必須有所取捨。由蘋果提交的專利來看，蘋果在眾多考量後，選擇現在所見到較小的版本。

關鍵之一在於註冊指紋的過程，雖然感應器小，但利用滾動手指，盡力捕捉指紋的各處微小角落，獲得更多的數據。不變的原則是，使用者提供的指紋數據愈少，就愈難取得匹配。

Precise Biometrics COO Patrik Lindeberg 比喻，就像一張臉的照片，如果我們只能見到整張臉的一小部分，要判讀出這個人是誰，就更加困難。如果能見到一整張臉，辨識就容易多了。Lindeberg 說，要從一小部分的指紋中成功辨識，就需要更高要求的軟體演算才能達成。

■演算法關乎成敗

生物識別服務新創公司 CLEAR CTO Kevin Luowitz 表示，如果演算法設成更為敏感，也就是要更多處符合才透過認證，那麼偽陰性的可能性就會增加，使用者用自己的指紋登入，卻被拒於門外。

Luowitz 指出，目前最大的挑戰，在於如何找到可接受的偽陽性與偽陰性間的平衡。不過，基於安全的理由，演算法通常更傾向寧可偽陰性拒絕登入，避免偽陽性成功登入。

蘋果 Touch ID 演算法，設計為將會主動學習及改善。也就是說，每次掃瞄後，它會根據結果，去看是否有更佳的掃瞄參考資料，並主動更新。此外，在更新 iOS 之後，演算法也會自動換成最佳版本。(接下頁)


使用者的錯誤，以及不了解生物辦識技術的運作，會讓許多人對 Touch ID 使用充滿疑惑。

Lindeberg 表示，以他們身處業界來看，很多人對蘋果 Touch ID 的表現感到驚豔，不過對消費者端來看，許多人從來沒用過這種生物識別技術。

■使用也有小技巧

一些使用上的疏失，會導致指紋辨識失敗。首先，你的指紋所接觸的地方，不能只是藍寶石所在的 Home 鍵，還必須碰觸到周圍的不銹鋼圈。其次，感應器運作的原理，是靠測量指紋所帶來細微的導電差異，要是你的手太乾，指紋就不容易被正確辨識。同樣的，太油或太濕，一樣會帶來辨識難度。如果按鈕變髒，也可能需要進一步清潔。

當然，有些人擔心，傳統電容式指紋感應器本身會隨著時間而效果變差。對此，Integrated Biometrics 的 Thies 認為，只要藍寶石及金屬環沒有損壞，並且妥善密封，感應器就能正常運作。過去電容感應器往往沒有保護，或是僅覆蓋一層薄薄的碳，才會非常脆弱。

對使用者來說，如果蘋果 Touch ID 的指紋辨識出問題，最為方便的做法是重啟手機，或是重新校準感應器，蘋果也提供一些使用及參考指南。

指紋辨識並不是一個新技術，但是 Touch ID 確實是一種新的實踐方法，因此蘋果其實需要時間摸索出更好的演算法，而使用者也需要透過每天使用，更習慣於這個技術的應用。而大致了解生物辨識如何運作，以及它的使用缺陷，至少會有助減少一些使用上的問題。