《新材料周刊》第37期：美国AI公司宣称用3D打印面具破解中国人脸识别系统

远望智库预见未来战略前沿技术

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内容摘要：

美国AI公司宣称用3D打印面具破解中国人脸识别系统

美国计划减少锂离子电池原材料进口

“AMNOW”计划将增材制造引入美陆军供应链

三星开发用于大型显示屏的全新量子点

日开发新型低成本氮化镓晶体制造设备

石墨烯制成的超薄金刚石膜可增强电子产品韧性

可用于柔性电池的薄三维有机电极

美开发新型磁驱形状记忆高分子复合材料

美国AI公司宣称用3D打印面具破解中国人脸识别系统

据美国《财富》杂志报道，美国人工智能公司Kneron用一个高质量的3D面具，成功欺骗了包括支付宝和微信在内的诸多人脸识别支付系统，完成了购物支付程序，甚至用同样的方式进入了中国的火车站。Kneron团队还在荷兰最大的史基浦（Schiphol Airport）机场的自助登机终端，用手机屏幕上的一张照片就骗过了传感器。

这并不是人们首次对人脸识别技术的准确性提出担忧。美国公民自由联盟（ACLU）对亚马逊Rekognition软件（美国执法部门目前正在使用的面部识别技术）进行测试，发现该软件错误地将 26 名加州议员识别为刑事数据库中的罪犯；英国的一份报告发现，警察部门面部识别系统的失误率为81％。中国嘉兴市小学生用一张打印的照片代替真人刷脸，骗过小区里的丰巢智能柜，最终取出父母们的货件。此前蜂巢使用的是2D人脸识别，但微信和支付宝公司均表示其刷脸支付使用安全等级最高的3D活体检测技术，综合使用3D、红外、RGB等多模态信息，可以有效抵御视频、纸片、面具等的攻击。

Kneron承认测试有局限性，这种欺诈不太可能广泛应用，因为实验中使用的面具是日本专业面具制造商生产的，仿真程度非常高，价格也异常昂贵。3D打印之前，首先需要使用高精度的3D扫描仪对人脸进行扫描，得到三维数据；其次需要使用高精度的3D打印机，打印出人体头部的主体结构；最重要的是，需要人脸特征的毫米级还原，包括肤色的高度还原。

Kneron还指出，它的实验无法欺骗一些面部识别APP，如苹果的iPhone X。在之前2017年的一次展示活动中，一种特别设计的3D打印面具成功解锁了iPhone X，成本仅150美元。

在iPhone X的Face ID面部识别功能被破解几个月后，苹果就提交了一项新的专利申请书，提高了Face ID面部识别技术的安全性，从而让3D打印面具无法再瞒天过海。苹果使用了10亿张照片来训练神经网络系统，Face ID因此“认识”了足够多的面孔，确保以后不被照片或模具欺骗。利用AI单元，可以持续地学习用户脸部的长相和表情，在完成首次人脸信息的采集和录入后，随着时间的推移， Face ID仍然能继续认出你，并不断根据新的数据来校准识别模型，以保证识别率。

Kneron由台湾学者企业家刘峻诚于2015年创办于美国加州，主打NPU（Neural Processing Unit），希望把AI计算从云端转移至终端设备，进行实时识别与判断分析，开拓人工智能应用于不同层面的可能型。公司股东包含阿里巴巴创业者基金、中华开发资本国际、高通、中科创达以及红杉资本等，累计融资总额已超过3300万美元。此前，他们还宣布完成了由李嘉诚旗下维港投资领投的1800万美元A1轮融资。目前，Kneron已在美国硅谷聚集起80人团队，以清华微电子校友为班底，希望将NPU应用到安防、手机、机器人、无人机及各种终端设备场景中。（fortune.com网站12月12日消息）

美国计划减少锂离子电池原材料进口　美国阿贡国家实验室近日举办了“ReCell”行业合作会议，会议上政府、工业界和学术界的代表共同讨论锂离子电池回收的创新方法。美国正试图减少对国外原材料进口的依赖，从经济和国家安全的角度来看，回收锂离子电池裨益良多。当前，锂离子电池主要的阴极材料是由钴制成，而该材料主要在美国境外开采和进行电池组装。为此，阿贡国家实验室正展示一种直接回收技术，更具成本效益地将废电池转换为更高价值的产品。研究人员表示经过直接回收和升级阴极的处理，从回收电池中获得的价值是旧技术的两倍。（阿贡国家实验室网站12月9日消息）

“AMNOW”计划将增材制造引入美陆军供应链美国国防制造与加工国家中心（NCDMM）及美国增材制造创新研究院America Makes及其合作伙伴Catalyst Connection宣布正式开展AMNOW计划的第一阶段，支持增材制造技术应用于现有的美国陆军供应链中。通过建立完善的增材制造供应链和确定增材制造技术的过渡路径，AMNOW将有助于提高美国陆军的战备状态，并促进按需生产材料，以支持战场上的战斗人员和指挥官。AMNOW第一阶段将专注于开发原型数字AM供应链，考虑并评估当前和未来的陆军供应链能力。最终，数字增材制造供应链的创建和集成将使美国陆军及其供应商之间能够快速传递经过验证的数据和信息，从而加快关键零件的增材制造按需生产。（美国国防制造与加工国家中心11月26消息）

添加铜可消除3D打印中的钛缺陷　澳大利亚墨尔本皇家理工大学科学家通过将铜添加到钛中，开发出新型铜钛合金，可克服钛合金在3D打印过程中因冷却粘结成圆柱状晶体造成易开裂或变形的难题。该合金具有完全等轴的晶粒结构，晶粒在各个方向上均等生长形成牢固结合，不会形成易于断裂的薄弱点。具有这种微结构的合金可承受更大的力，出现裂纹或变形等缺陷的可能性大大降低。合金的特殊性能无需任何特殊工艺控制或额外处理，生产率大大提高，可用于制造更复杂的部件。研究人员将深入研究该技术，使这种钛铜合金服务于医学、国防和航空航天等领域。研究表明可用相同方法处理相似金属系统以改善性能。（墨尔本皇家理工大学网站12月5日消息）

三星开发用于大型显示屏的全新量子点　三星高级技术学院科学家通过开发更高效且不含重金属的量子点，改进了用于大型显示器的量子点技术。量子点是纳米级半导体晶体，具有独特的光学和电子特性，但量子点基于有毒重金属镉，而且用于显示设备的量子点荧光粉不是自发光的，这限制了它的应用。三星团队通过使用环保材料磷化铟代替镉，使用LCD产生被量子点薄膜吸收的背光作为光源解决了这两个难题。研究团队还使用新结构阻止量子点核心氧化降解，并在其周围创建外壳防止能量泄露，还缩短外壳表面的配体以促进电流更快流动，制造出新型高效量子点，量子效率提高21.4%、量子点寿命增加约100万小时。三星公司宣布将在未来五年内投资110亿美元发展这项技术，量子点用于自发光显示技术将很快成为可能。（自然杂志网站11月29日消息）

日开发新型低成本氮化镓晶体制造设备　与主流硅晶体相比，氮化镓（GaN）晶体拥有极大优势。目前GaN晶体基板大多利用氢化物气相外延法（HVPE）制造，制造成本较高、晶体品质不佳。日前日本科学技术振兴机构改良了HVPE法，通过采用三氯化镓-氨反应系统的三卤化物气相外延法（THVPE），开发出可实现高速、高品质、连续生长的GaN晶体的制造装置，晶体生长速度增至原来的三倍、位错缺陷降至原来的五分之一。此外，新THVPE方法还极具成本优势，如用作反应器的石英玻璃管不易变质，可防止晶体生长面积减小以及多晶现象的出现。下一步研究目标是生产厚GaN晶体块，通过切片大规模生产GaN晶体衬底，帮助开发低成本、高性能GaN器件。（phys.org网站12月3日消息）

石墨烯制成的超薄金刚石膜可增强电子产品韧性韩国基础科学研究院（IBS）和韩国蔚山国立科学技术研究院（UNIST）开发了一种将石墨烯转化为金刚石膜的新方法。石墨烯、石墨和钻石都由碳制成，研究人员首先使用化学气相沉积（CVD）法在由铜和镍制成的基板上创建双层石墨烯。然后将石墨烯暴露于二氟化氙蒸汽中，使混合物中的氟粘附在碳原子上，增强石墨烯层之间的键，形成了超薄氟化金刚石层——F-diamane。此制造过程无需高压，相对易于拓展。金刚石超薄片可以用于制造更坚固、更小和更灵活的电子产品，尤其是作为宽带隙半导体。简单的氟化方法可在近室温和低压下工作，无需使用等离子体或任何气体活化机制，因此也降低了缺陷产生的可能性。（韩国基础科学研究院网站12月10日消息）

可用于柔性电池的薄三维有机电极随着可穿戴设备和可折叠手机的发展，人们对高电量柔性电池的需求也与日俱增，但目前还没有制造出具有数千毫安时（mAh）容量的可折叠电池。韩国浦项科技大学（POSTECH）使用8 nm薄且厚可调节度的有机材料——IBN（imide-based network，酰亚胺基网络）涂覆单壁碳纳米管（SWCNT）气凝胶制造的三维结构，构造出容量高达1550 mAh g-1，充电循环达800次以上的三维柔性有机电极。这种电极可以代替传统笨重的铜集电器，使可充电电池的重量减轻10倍，有机材料的使用能够将电池的能量密度提高四倍甚至更多，并可以实现有机电池柔性化，可应用于可穿戴电子设备、柔性设备、电信和下一代电动车辆等领域。（韩国浦项科技大学网站12月10日消息）

美开发新型磁驱形状记忆高分子复合材料美国佐治亚理工学院和俄亥俄州立大学研究人员开发了一种新型磁驱形状记忆高分子复合材料。该材料由钕铁硼、四氧化三铁和聚丙烯酸酯基体组成，聚丙烯酸酯基底提供了刚度可调的特性，材料的杨氏模量在玻璃转化温度上下会发生剧烈变化，在25℃到85℃区间内可以从3GPa变化为2MPa，为材料同时实现低温形状记忆和高温快速驱动提供了可能；四氧化三铁颗粒在高频磁场作用下会产生很高的磁滞损耗，被用于远程加热材料；钕铁硼颗粒具有高剩磁和磁化特性可编辑的特点，在外部低频或者直流磁场的作用下可以使材料产生可重构的快速可逆变形。该材料集远程快速可逆驱动、形状记忆和可重构变形等特性于一体，有望应用于柔性电子、生物医学和航空航天等领域，如改变谐振频率的天线。（sciencedaily网站12月10日消息）

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