原標(biāo)題：黑科技‘黑’在哪兒，為啥海鑫科金能搞定億級(jí)海量數(shù)據(jù)分析

【導(dǎo)語(yǔ)】指紋等生物特征的對(duì)比、識(shí)別，通常需要建立起億級(jí)規(guī)模的生物特征系統(tǒng)庫(kù)，加上日常的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、分析、對(duì)比，使得指紋系統(tǒng)庫(kù)在性能、成本、容量上面臨很大的挑戰(zhàn)。如今，一項(xiàng)黑科技的出現(xiàn)，讓這些挑戰(zhàn)已經(jīng)徹底消除。預(yù)知緣由，請(qǐng)閱讀下文。

一直以來(lái)，指紋比對(duì)都是刑偵破案的重要手段。

早在1000多年前的宋代，被尊為“世界法醫(yī)學(xué)鼻祖”的宋慈就在他的作品《洗冤錄》中介紹了大量根據(jù)采集指紋破案的例子，也成功開(kāi)創(chuàng)了“法醫(yī)鑒定學(xué)”。到了南宋時(shí)期政府還建立起了古代的“指紋數(shù)據(jù)庫(kù)”，有專門的機(jī)構(gòu)管理和研究指紋。

不過(guò)雖然指紋比對(duì)古已有之，但通常還只是基于傳統(tǒng)肉眼識(shí)別方式來(lái)判斷，效率低、誤差高，所以也僅作為輔助破案手段來(lái)使用。不過(guò)到了現(xiàn)在，指紋識(shí)別技術(shù)有了翻天覆地的變化，在科技的支持下，指紋識(shí)別已經(jīng)成為了具備成熟度高、采樣簡(jiǎn)單、不易偽造等多種優(yōu)勢(shì)的刑偵技術(shù)。甚至對(duì)于許多案件來(lái)說(shuō)，只要通過(guò)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)和人員采集的指掌紋數(shù)據(jù)進(jìn)行比對(duì)，就可以迅速確認(rèn)人員的身份信息。

比如曾經(jīng)轟動(dòng)全國(guó)的“白銀連環(huán)殺人案”——從1988年至2002年的14年間，在中國(guó)甘肅省白銀市有11名女性慘遭入室殺害的案件，作案手段殘忍，極具隱蔽性，造成巨大的社會(huì)恐慌。直到28年后的2016年，公安機(jī)關(guān)在指紋識(shí)別上獲得了突破，“利用新科技手段對(duì)原有生物物證再利用”，在海量信息中找到關(guān)鍵信息，才將“惡魔”繩之以法。

那么，如此神奇的指紋破案，是借助什么設(shè)備實(shí)現(xiàn)的呢？

傳統(tǒng)指紋系統(tǒng)庫(kù)面臨三大挑戰(zhàn)

一直以來(lái)，為了保障人民群眾的生命財(cái)產(chǎn)安全，他們采集指掌紋方面進(jìn)行了大量的工作，通過(guò)案件現(xiàn)場(chǎng)指掌紋信息、人員捺印指掌紋數(shù)據(jù)、社會(huì)指紋數(shù)據(jù)等數(shù)據(jù)的采集、融合、共享渠道，刑偵指掌紋比對(duì)系統(tǒng)的中心庫(kù)容不斷增長(zhǎng)，數(shù)量級(jí)達(dá)到百萬(wàn)級(jí)、千萬(wàn)級(jí)乃至億級(jí)大庫(kù)的規(guī)模。

雖然這些數(shù)據(jù)看似龐大，但要想真正利用起來(lái)，還面臨著諸多挑戰(zhàn)。首先是指紋存儲(chǔ)系統(tǒng)的負(fù)載能力不足。隨著全國(guó)二代證指紋、海關(guān)網(wǎng)吧駕校等指紋數(shù)據(jù)數(shù)量的不斷增加，原有的指紋系統(tǒng)庫(kù)由于擴(kuò)展性不足無(wú)法進(jìn)行平滑擴(kuò)容，造成了處理能力下降。

其次，在引入了大量的指紋數(shù)據(jù)后，不少指紋圖像的質(zhì)量尤其是社會(huì)指紋數(shù)據(jù)無(wú)法滿足刑偵標(biāo)準(zhǔn)，造成了特征提取和比對(duì)的精度下降，這一點(diǎn)就需要對(duì)現(xiàn)有數(shù)據(jù)進(jìn)行篩選、清洗和重新錄入。這種繁瑣的重復(fù)性勞動(dòng)同樣需要一臺(tái)性能強(qiáng)大的計(jì)算機(jī)來(lái)實(shí)現(xiàn)。

最后，面對(duì)云計(jì)算、大數(shù)據(jù)等挑戰(zhàn)，相關(guān)系統(tǒng)也正在努力上云，而如何選擇高效的云平臺(tái)解決方案，如何保證原有系統(tǒng)平滑、順暢實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)遷移，如何讓新憑條具備高效、穩(wěn)定、可擴(kuò)展等特性，同樣成為了指紋系統(tǒng)庫(kù)改造的新難題。

這也就體現(xiàn)出了海鑫科金的優(yōu)勢(shì)所在。作為國(guó)內(nèi)指掌紋技術(shù)領(lǐng)域的翹楚，海鑫科金為全國(guó)大部分的刑偵指紋用戶提供了技術(shù)支撐?？紤]到用戶在掌紋比對(duì)等方面的全新計(jì)算需求，海鑫科金還與英特爾展開(kāi)合作，共同探討具備性能出色、功能先進(jìn)、運(yùn)行穩(wěn)定的解決方案。

新至強(qiáng)平臺(tái)讓指紋對(duì)比更準(zhǔn)確、更快速

為什么指紋識(shí)別需要強(qiáng)大的計(jì)算能力呢？是否因?yàn)橹讣y的數(shù)量太多？或者是指紋的圖形架構(gòu)比較復(fù)雜？其實(shí)并非如此。具體說(shuō)來(lái)，相比人臉識(shí)別等其他特征識(shí)別技術(shù)來(lái)說(shuō)，指紋比對(duì)又是一種典型的CPU及內(nèi)存密集型算法——指紋系統(tǒng)從現(xiàn)場(chǎng)采集的原始指紋數(shù)據(jù)，經(jīng)過(guò)預(yù)處理和特征提取之后，會(huì)形成結(jié)構(gòu)化的點(diǎn)集，再將其與后臺(tái)數(shù)據(jù)庫(kù)中百萬(wàn)量級(jí)的指紋實(shí)例進(jìn)行比對(duì)，這時(shí)就會(huì)涉及大量的邏輯判斷分支。如此一來(lái)，解決方案的性能會(huì)嚴(yán)重依賴于內(nèi)存資源的可用性，同時(shí)對(duì)通用計(jì)算內(nèi)核的性能需求也非常高。

由此也對(duì)指紋數(shù)據(jù)庫(kù)的計(jì)算性能提出了嚴(yán)峻的考驗(yàn)。為此，英特爾和海鑫科金技術(shù)團(tuán)隊(duì)選擇了第二代英特爾至強(qiáng)可擴(kuò)展處理器作為目標(biāo)平臺(tái)的核心支柱。相對(duì)于系統(tǒng)原本使用的英特爾至強(qiáng)E5 v4平臺(tái)來(lái)說(shuō)，新平臺(tái)無(wú)論在微架構(gòu)、核心數(shù)量還是在內(nèi)存容量上都有了明顯的提升，這也提高了系統(tǒng)吞吐量，加速了計(jì)算效率。

不過(guò)要想獲得更快的指紋鑒定速度，這些配置還遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠。剛剛我們提到，目前指紋數(shù)據(jù)庫(kù)的容量增長(zhǎng)迅速，而數(shù)據(jù)量越大指紋調(diào)取的時(shí)延也越高，這就意味著指紋對(duì)比的時(shí)間也會(huì)更長(zhǎng)。那么，能不能利用內(nèi)存高吞吐量、低延時(shí)的優(yōu)勢(shì)，將所有數(shù)據(jù)都在內(nèi)存中實(shí)現(xiàn)對(duì)比呢？當(dāng)然可以，但這也要求更大的內(nèi)存容量。

為此，英特爾和海鑫科金技術(shù)團(tuán)隊(duì)為這套系統(tǒng)配置了英特爾傲騰持久內(nèi)存。借助于“內(nèi)存模式”優(yōu)勢(shì)，可以讓作為英特爾傲騰持久內(nèi)存以 “準(zhǔn)內(nèi)存” 的審問(wèn)運(yùn)行在系統(tǒng)中，部分地取代傳統(tǒng)內(nèi)存，從而大大擴(kuò)展了內(nèi)存容量，不僅大大降低了原方案中內(nèi)存的采購(gòu)成本，也讓指紋數(shù)據(jù)的本地化對(duì)比變得更加高效。

我們可以很明顯的從這張圖中看到不同系統(tǒng)平臺(tái)的差異化。得益于英特爾傲騰持久內(nèi)存的加速作用，使得系統(tǒng)性能有了26%的提升，而系統(tǒng)延遲基本保持不變?！爱?dāng)數(shù)據(jù)查詢的并行進(jìn)程達(dá)到4個(gè)以上時(shí)，傲騰方案的數(shù)據(jù)讀取性能就可以達(dá)到 DRAM的90%以上，而且并行進(jìn)程越多，傲騰方案的性價(jià)比優(yōu)勢(shì)越明顯”，英特爾企業(yè)平臺(tái)技術(shù)合作部門資深架構(gòu)師鐘濤如是說(shuō)。

目前，基于英特爾新至強(qiáng)平臺(tái)的海鑫云智能多生物識(shí)別系統(tǒng) HABIS X已經(jīng)用于實(shí)際的指掌紋系統(tǒng)當(dāng)中，也獲得了用戶的充分肯定。以往，對(duì)案發(fā)現(xiàn)場(chǎng)的指掌紋進(jìn)行特征提取和比對(duì)，這是一件極為費(fèi)時(shí)費(fèi)力的工作，而且遇到多人、重疊、殘缺等情況。而在采用了全新的海鑫科金HABIS X方案后，可以做到 “即錄（錄入）、即比（比對(duì)）、即反（反饋）”，在現(xiàn)場(chǎng)當(dāng)即給出比對(duì)結(jié)果，大幅減輕了基層技術(shù)人員的工作負(fù)擔(dān)，提高了現(xiàn)場(chǎng)人員的工作積極性和事業(yè)成就感。

不僅如此，在提升硬件基礎(chǔ)設(shè)施性能的同時(shí)，借助于云計(jì)算和人工智能技術(shù)，英特爾還將協(xié)助海鑫科金構(gòu)建精度更高、速度更快、智能化更強(qiáng)的云化指紋識(shí)別系統(tǒng)。得益于新至強(qiáng)平臺(tái)對(duì)于INT8新指令集優(yōu)化，這套系統(tǒng)的深度學(xué)習(xí)精度相對(duì)以往有了大幅度的提升，算法的迭代周期也從數(shù)年縮短為數(shù)月，從而進(jìn)一步提升海量指紋庫(kù)的檢索速度。

在高科技發(fā)展的今天，誕生了越來(lái)越多的“黑科技”裝備，從無(wú)人機(jī)到智能眼鏡，再到我們今天介紹的HABIS X智能多生物識(shí)別系統(tǒng)，這些工具的出現(xiàn)大大降低了案件偵破工作的強(qiáng)度，將工作人員從復(fù)雜的勞動(dòng)中解脫出來(lái)，為我們營(yíng)造更加穩(wěn)定祥和的生活環(huán)境。

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