指紋解鎖的原理

我們經常說“科學是無用的，真正的科學離生活很遠”，但其實你稍微追問一下生活中常見的現象，就會觸及到科學，比如：我們常用的指紋解鎖原理是什麼呢？

提到指紋，你可能會知道，除非是同卵雙胞胎，否則每個人的指紋都不一樣。因此，指紋就相當於人體的身份證一樣，攜帶著我們獨一無二的個人資訊。

初級版的指紋解鎖機，利用的正是這個特性來設計。

具體而言就是，每個手指的指紋中的紋路都不相同，因此先在計算機內提前存入一份指紋資訊，作為資料庫大資料。

指紋解鎖時，再次錄入一次指紋資訊，計算機會把這次錄入的指紋資訊與資料庫中的資訊進行比對，如果準確率達到一定程度，則認為這是主人的資訊，這時手機會解鎖。

這種解鎖原理有點類似於暗號，不同的是你不必說全暗號的內容，比如，錄入資料庫中的暗號是：窗前明月光，疑是地上霜。

而當你輸入：“...明月光，疑.光地上霜。”時也會透過，也就是說，即使你錄入的資訊不完整，但只要正確率達到一定程度，就會解鎖。

但是，這種版本的指紋解鎖太低階了，很容易被破解，因此，現在使用的指紋解鎖，一般是“指紋+生物電訊號。”

電容式指紋解鎖原理

人體是由各種各樣的細胞構成的，而細胞之間又存在著離子的跨膜流動。因此，會形成微弱的電訊號，這種電訊號無論生物靜止還是活動，運動還是睡眠，都不會停止流動，因此這種也被稱為生物電。

可能很多人以為這種電流強度很弱，很難檢測出電訊號，其實生物電已經很成熟的運用在醫學上了，比如：腦電圖，就是利用醫學儀器捕捉腦部自發性的生物電，加以放大並記錄下來而獲得的圖形就形成了腦電圖，這些圖形往往是自發性，有規律性的電流活動。

只是處於不同狀態時，生物電訊號的強度不同，人們可以根據這些訊號強度分析出該個體所處於的生活狀態。

科學家基於這種生物原理，設計出更高階的指紋解鎖——電容式指紋解鎖。

原理和初級指紋解鎖差不多，不同的是電容式指紋解鎖利用了手機中的矽晶元與手指上皮下電解液形成的電場，再根據指紋的高低起伏導致電訊號形成的電流強度不同，識別出不同指紋。

相比於單純利用指紋解鎖，電容式指紋解鎖更安全，因此被應用到更多的手機之中。

那麼問題來了，當生物死亡後，遺體還能夠解鎖手機嗎？

生物死亡後，還能夠透過指紋解鎖手機嗎？

很多人以為，人體死後指紋不變，因此可以透過指紋解鎖手機。

其實生物死後能解鎖的手機，往往是指紋解鎖的初級版本，由於現在採用最多的電容式指紋解鎖原理。因此，在人體死後三小時內能夠解鎖手機，一旦過了三小時，將不能解鎖。（不考慮腦死亡）

具體原因其實和人體有關。

我們知道，人體的一切活動都離不開細胞，也正是細胞間的離子跨膜移動才導致的生物電。人體一旦死亡，細胞也會逐漸死亡，因此生物電訊號也會逐漸減弱，直至消失。

但人體死亡又分為肉體死亡和腦死亡。

肉體死亡指的是雖然被宣判死亡，但身體內的細胞並不是一瞬間死亡的，而是各個器官會逐漸死亡，簡單來說是3分鐘內腦細胞死亡，15分鐘左右心臟細胞死亡；35分鐘左右肝臟細胞死亡，一個小時左右肺細胞死亡，一個半小時-兩個小時腎細胞死亡，2-8個小時肌肉細胞死亡，其他的細胞也會逐漸死亡，最後一個細胞死亡的時間一般不超過5天。

其實這很好理解，比如有些人即使死亡後，依舊可以透過醫學儀器檢測出電訊號。

也就是說，即使一個人被醫生宣判了死亡，那麼他身體內的細胞還會繼續存活一段時間。

由於電容式解鎖利用的是手指細胞的生物電，而手指內的細胞會在2-8個小時左右死亡，因此在3個小時左右人體還可以完成解鎖，但3個小時後由於細胞死亡一大半，手機檢測不到足夠生物電訊號，因此無法解鎖。

但這並不是絕對的，有些人即使死亡4-5個小時仍可以解鎖。

而腦死亡則不同，腦死亡指的是腦幹發生結構性破壞，此時檢測不出腦部細胞生物訊號，但身體其他細胞一切正常。比如，被醫生宣判腦死亡的患者，雖然無法自主呼吸，但可以在醫學裝置的維持下“存活”一段時間。

腦死亡的人心臟會繼續跳動一小時左右，如果外界按壓心臟，也還可以繼續跳動一段時間，其他功能，也會在醫學幫助下維持一段時間。

注意：腦細胞死亡時即使還有心跳，也會被宣判死亡，而且屬於不可逆行為。

如果是腦死亡的生物，那麼可以透過指紋解鎖手機，直到生物電訊號完全消失，具體時間腦死亡患者個體而定，不同的人生物電訊號消失的時間不同。

總結

如果你覺得以上內容太長，記不清楚，我們現在可以簡短精煉說幾句：

初級指紋解鎖原理利用的是指紋溝壑，斷面，起伏的不同，進行對生物的識別，但這種方法安全程度低，因此應用場景有限。現在手機運用更多的是電容式指紋解鎖：這種方式利用生物電訊號以及指紋起伏的不同，手機透過檢測這些訊號起伏的不同，識別主人資訊，由於這種方式的解鎖安全程度高，因此被應用到很多場景。人體死亡分為肉體死亡和腦死亡，肉體死亡後大概3小時內可以透過指紋解鎖手機；而腦死亡的生物視生物個體電流訊號消失的時間而定。

儘管智慧手機的解鎖方式正在經歷越來越高精尖的變化，從最開始的數字解鎖到指紋解鎖，再到現在常用的面部解鎖，日後可能會用到更高階的解鎖，但目前最常用的還是指紋解鎖。

指紋為什麼能用來識別身份？

每個人的指紋就像自己的身份證，是獨一無二的。

具體來說，指紋中的中斷、分叉或轉折而形成的點就是細節特徵點，而這些細節特徵點，可以說就是提供了指紋唯一性的確認資訊。

透過記錄指紋紋路方向，特徵點位置等，就能建立一把世上獨一無二的指紋鎖，鎖的鑰匙就是你的指紋。

正因為此，指紋解鎖成為一種科學的解鎖方式。

那麼，手機指紋解鎖的指紋是如何採集的？

現在的手機指紋解鎖基本上都是電容式指紋解鎖。

電容式指紋採集檢視，透過對面板和螢幕的接觸，識別指紋的紋路來記錄和驗證指紋。

在採集到指紋之後，然後對採集的指紋進行質量評估，合格則對影象進行增強和細化。

經過處理，獲得比較清晰的影象後，進行特徵提取。經過特徵提取將資料儲存下來之後，就可以進行匹配。由於同一個手指的兩幅樣本影象會因為手指的位移、偏轉、以及按壓時的力道不同而產生差異，這就使在匹配時要進行校準，透過特徵點集校準等方式保障指紋識別的準確性。

匹配完成後，指紋就算採集成功了。

那麼，在進行指紋解鎖時，對人去與否是否有要求？

指紋解鎖通常應用於活人。但不免會有這樣的問題出現：親人去世，需要調取手機裡的資訊，人們需要用親人的指紋解鎖；犯罪分子為了獲取資訊，有可能在殺害受害人以後，利用受害人的指紋解鎖......那麼問題來了，當人去世後，到底還能不能透過他或她的指紋解鎖手機？

我們都知道，人體內有微弱的電流，產生生物電訊號。

電容技術的核心其實依靠的就是人類面板細胞具備一定量的電阻（這也是為什麼手上有水的時候，我們還想用指紋解鎖來解鎖手機總是不能成功的原因），面板的組織結構可以形成溝壑，兩者擠壓在一起時就可以測量到其中的變化，而且這種變化基本上在同一個指紋上是不會變的。

手機利用矽晶元與手指上皮下電解液形成的電場，再根據指紋的高低起伏導致電訊號形成的電流強度不同，識別出不同指紋，從而達到指紋解鎖的目的。

曾經有法醫親自測試過，死者的手機是否能透過指紋識別解鎖自己的手機。其中一款手機測試的結果是不能；另一款的結果則是可以。

該法醫推測，失敗可能是跟死者的死亡時間過長、屍體太僵硬、溫度過低，並且指紋變形等有關係。

所以，能不能用死者的指紋解鎖手機，跟人體的死亡時長有關係。