下一代國(guó)產(chǎn)防偽技術(shù)問(wèn)世當(dāng)前，身份證、護(hù)照等高價(jià)值身份識(shí)別證件的傳統(tǒng)防偽工藝，雖然有很高的工藝壁壘、仿造的技術(shù)難度和成本。但這一方法存在著致命缺陷，就是證件本身沒(méi)有獨(dú)一無(wú)二的物理防偽標(biāo)識(shí)，缺少“證卡載體”與“識(shí)別個(gè)人”之間的唯一性綁定防偽元素。一旦關(guān)鍵工藝被破解，證件就能被輕松復(fù)制，帶來(lái)人信息安全乃至國(guó)家安全難以估量的風(fēng)險(xiǎn)。

　　針對(duì)當(dāng)前防偽技術(shù)領(lǐng)域的這一問(wèn)題，西電杭研院和上海冠眾光學(xué)有限公司成立的聯(lián)合實(shí)驗(yàn)室開(kāi)發(fā)的物理不可克隆（PUF，Physical Unclonable Function）技術(shù)，或?qū)⒊蔀橄乱淮鷩?guó)產(chǎn)證卡防偽技術(shù)的解決方案。這項(xiàng)技術(shù)為每個(gè)證卡打造專屬的“生物指紋”，在物理層面上實(shí)現(xiàn)了真正的不可復(fù)制性。但是，目前大部分PUF 標(biāo)簽仍可通過(guò)化學(xué)合成實(shí)現(xiàn)，存在性質(zhì)不穩(wěn)定、制造效率低等問(wèn)題，難以進(jìn)行大規(guī)模批量生產(chǎn)。

　　為解決影響PUF 實(shí)際應(yīng)用中的瓶頸問(wèn)題，石理平教授研究團(tuán)隊(duì)創(chuàng)新利用飛秒激光技術(shù)，在硅與金屬多層納米膜前驅(qū)體上激發(fā)表面等離子體波的干涉效應(yīng)，生成獨(dú)特的PUF 納米紋理。該納米紋理在飛秒激光照射的0.1 秒內(nèi)即可形成，無(wú)需依賴緩慢的化學(xué)反應(yīng)過(guò)程，也不使用有毒有害原料，微觀防偽圖案得以高質(zhì)量、快速打印，顯著提升生產(chǎn)效率。

　　飛秒激光“冷加工”的特性，使其能夠兼容常用的聚合物證卡材料?？紤]到身份證卡的使用場(chǎng)景及用戶心理，PUF納米紋理的防偽圖案在宏觀上呈現(xiàn)可變結(jié)構(gòu)色，兼顧高安全等級(jí)防偽特性的同時(shí)，也提高了證卡防偽元素的美觀性。

　　石理平教授表示：這種PUF納米紋理在飛秒激光作用下，硅的晶態(tài)從非晶態(tài)轉(zhuǎn)變到多晶態(tài)，并在紋理表面形成氧化層保護(hù)膜，極大增強(qiáng)了防復(fù)制性。這一獨(dú)特的飛秒激光誘導(dǎo)重結(jié)晶PUF納米紋理，具備生物指紋般的獨(dú)特性，在光學(xué)顯微鏡、

　　掃描電鏡和原子力顯微鏡等檢測(cè)設(shè)備下顯示出極高的防偽特性，克服了傳統(tǒng)浮雕結(jié)構(gòu)PUF 可能被掃描光刻或納米壓印復(fù)制的技術(shù)難題。

　　另外，為了方便后端識(shí)別，研究團(tuán)隊(duì)還將輕量化神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)MobileViT 應(yīng)用到PUF 納米紋理的識(shí)別認(rèn)證，構(gòu)建了身份證卡從生產(chǎn)制造到終端認(rèn)證的完整防偽體系，這套神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)可以在零點(diǎn)幾秒內(nèi)做出識(shí)別，速度非?？?。同時(shí)，這套系統(tǒng)還可以移植到手機(jī)APP 中，將來(lái)通過(guò)手機(jī)就能與數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行比對(duì)，進(jìn)一步提升防偽認(rèn)證的效率。

　　證卡國(guó)產(chǎn)替代將指日可待2023 年，上海冠眾光學(xué)向石教授發(fā)來(lái)了合作意向，針對(duì)下一代證卡的防偽技術(shù)成立了聯(lián)合實(shí)驗(yàn)室。期間，研究團(tuán)隊(duì)通過(guò)拆解國(guó)外護(hù)照、證卡，研究分析里面用到的技術(shù)。他們?cè)谶@個(gè)過(guò)程中發(fā)現(xiàn)，西方已經(jīng)開(kāi)始用飛秒激光在做證卡的防偽技術(shù)。同時(shí)，基于石教授長(zhǎng)期在飛秒激光加工方面的研究經(jīng)驗(yàn)和技術(shù)儲(chǔ)備，終于在2024 年11 月國(guó)際頂尖期刊《Advanced Science》上發(fā)表論文，公布這一最新的研發(fā)成果。

　　石教授表示，這項(xiàng)技術(shù)的研發(fā)背景，其核心就是我國(guó)證卡的國(guó)產(chǎn)化問(wèn)題。以前，我國(guó)公民使用的護(hù)照采用的是德國(guó)公司生產(chǎn)制造的。直到2017 年，國(guó)家決定下一代護(hù)照要實(shí)現(xiàn)國(guó)產(chǎn)化。

　　當(dāng)前，公安部還沒(méi)有公布下一代證卡的制定標(biāo)準(zhǔn)，現(xiàn)在還處于方案征集階段。下一代護(hù)照的防偽技術(shù)，是不是采用聯(lián)合實(shí)驗(yàn)室開(kāi)發(fā)的這項(xiàng)技術(shù)，將由出入境管理局決定。

　　護(hù)照的國(guó)產(chǎn)化進(jìn)程并非易事，其主要原因在于證卡防偽產(chǎn)業(yè)鏈的國(guó)產(chǎn)化不全，要想實(shí)現(xiàn)整本護(hù)照的國(guó)產(chǎn)化，涉及到多種技術(shù)，既包含了芯片制造技術(shù)，又有新版護(hù)照使用的聚碳酸酯材料，還有封面上國(guó)徽的燙金工藝等。一本護(hù)照代表的是國(guó)家形象，相當(dāng)于國(guó)家名片，所以要做好做精。目前，我國(guó)公民主要使用的四大證件（身份證、駕駛證、護(hù)照和港澳通行證），都由不同的廠家負(fù)責(zé)生產(chǎn)，而上海冠眾主要負(fù)責(zé)護(hù)照和港澳通行證的生產(chǎn)。

　　因?yàn)椴粚?duì)外公布，所以石教授只能口頭描述他接觸到的下一代護(hù)照樣本。研發(fā)中的護(hù)照樣本，雖然尺寸大小和現(xiàn)在的護(hù)照基本一致，但觸摸手感完全不同。而下一代護(hù)照將會(huì)采用先進(jìn)聚碳酸酯材質(zhì)，所有個(gè)人信息都會(huì)壓印到塑料材質(zhì)內(nèi)部，而不會(huì)像現(xiàn)在的紙質(zhì)護(hù)照可以在表面進(jìn)行涂改。

　　談及飛秒激光的未來(lái)發(fā)展，他表示，隨著飛秒激光器的能量進(jìn)一步提高，脈沖壓縮，未來(lái)的應(yīng)用場(chǎng)景將更豐富。納秒、皮秒能加工的場(chǎng)景，飛秒一定能做；但飛秒能加工的地方，納秒和皮秒不一定做得了。

　　比如說(shuō)材料的內(nèi)部加工，或者在材質(zhì)表面上打非常精細(xì)的深孔，這些都是典型的飛秒激光加工場(chǎng)景。在工業(yè)應(yīng)用方面，飛秒激光同樣將在硬脆材料加工，比如陶瓷、碳化硅、氮化鋁上有廣泛應(yīng)用。另外，在醫(yī)美和醫(yī)療行業(yè)的皮膚科、齒科和泌尿外科都會(huì)找到飛秒激光的應(yīng)用場(chǎng)景。

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