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華裔教授發(fā)明“數(shù)字水印”成盜版克星
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數(shù)字化時代帶給全世界最深刻的影響之一是：我們可以以電子形式更方便地獲取、處理和共享信息。但與此同時，盜版軟件、電影和音樂以及其它濫用電子文本的行為也變得更加猖獗和防不勝防。無所不盜的盜版者和無縫不鉆的電子信息竊賊正把他們的“事業(yè)”做成年收入數(shù)百億美元的大“買賣”。與此同時，正版產(chǎn)品設(shè)計和生產(chǎn)者以及電子文本被盜的受害人每年遭受的損失更為巨大。
“多媒體信息領(lǐng)域的發(fā)展本來可以更加迅速和豐富多彩，但是現(xiàn)有的技術(shù)卻成為這種可能性的一個桎梏�！泵绹R里蘭大學(xué)電子及電腦工程系華裔教授吳旻博士在接受《華盛頓觀察》周刊采訪時說，“它們很難確保多媒體內(nèi)容的安全性，即無法保證多媒體內(nèi)容只用于指定的目的和指定的個人。”
“數(shù)字水印”研究是吳旻和她的同事們對保證信息安全作出的回答。馬里蘭大學(xué)在研究項目在近年來發(fā)展迅速，已經(jīng)在全美國處于領(lǐng)先地位。吳旻助理教授是這個研究項目的主要負(fù)責(zé)人之一。
她說，這些研究的難點(diǎn)在于，電子信息的特性和客戶的需求都不盡相同，她和同事們必須針對不同的用途開發(fā)出不同的訊號或編碼，并把它們隱藏在需要傳輸或分享的電子信息內(nèi)容中。這些編碼不但能夠有效防止盜版電影和音樂，而且還給執(zhí)法機(jī)構(gòu)提供了追查盜版者和濫用電子信息者的線索。
“這些編碼就是我們給電子信息內(nèi)容加上的數(shù)字水印�！眳菚F說。
數(shù)字水印技術(shù)用途廣泛
吳旻指出，數(shù)字水印實(shí)際上就是借用“水印”這個大家熟悉的概念來說明信息安全研究者開發(fā)的各種保護(hù)信息安全的工具或軟件。她的研究是不斷開發(fā)出新穎的編碼來解決多媒體安全和內(nèi)容保護(hù)問題。這些研究涉及到信號處理、加密技術(shù)、通訊技術(shù)、編碼和信息理論等多個領(lǐng)域。
“這項信息時代重要的核心技術(shù)可以運(yùn)用到很多領(lǐng)域。除了用于保護(hù)電影音樂作品的知識產(chǎn)權(quán)，還可以用于政府各機(jī)構(gòu)間傳輸和共享機(jī)密文件，以及金融機(jī)構(gòu)驗(yàn)證用戶的電子簽名和處理用戶的其它敏感信息等。”這位從事信息安全研究的年輕科學(xué)家談起她的研究時，語氣充滿自信。
由于出色的研究成果，吳旻在2002年獲得美國國家科學(xué)基金授予的35萬美元青年教師事業(yè)啟動科研基金，2003年獲得馬里蘭大學(xué)喬治·可可然杰出教學(xué)獎，2004年被麻省理工學(xué)院出版的《科技評論》雜志評為“為深刻改變世界的新興科技作出貢獻(xiàn)”的100名優(yōu)秀青年開拓者之一。與此同時，她的研究還獲得美國國家專利局的4項專利，另外4項正等待批準(zhǔn)。
雙色圖像研究得益導(dǎo)師指點(diǎn)
吳旻說，她研究的一個重點(diǎn)是如何在雙色圖像(又稱“二值圖像”)上加載電子水印。
“一般來說，把‘?dāng)?shù)字水印’置入多色彩的電子產(chǎn)品相對較為容易，但要把它加在雙色圖像就很困難。因?yàn)楝F(xiàn)在的雙色圖像只要兩種顏色(多數(shù)為黑白兩色)，加入數(shù)字水印后很容易被看出來�！眳菚F說，“這種圖像近年來在美國用得越來越廣泛，如電子簽名就是一種人們在液晶版上簽名后留下的黑白兩色的雙色圖像。其它常見的雙色圖像還有掃描的文本資料，在手寫電腦上書寫的文件及電腦中存儲的病人化驗(yàn)結(jié)果和病例等�！�
吳旻解釋說，在很多情況下，普通水印――如在新的紙幣中印制的水印――若被看出來，對紙幣效用并沒有什么影響，但數(shù)字水印出現(xiàn)在重要的商業(yè)信件中就常常會有問題，因?yàn)樗坏赡芨蓴_原來文本的信息，而且還給盜版者提供復(fù)制偽造文件的可能。雙色圖像本身的特點(diǎn)使得置入加密的編碼困難重重。不過這個問題早在吳旻還在普林斯頓大學(xué)攻讀電子工程博士時已經(jīng)解決。
作為她博士研究項目的一個部分，吳旻基本克服了這個困難，找到了在二值圖像中加入“水印”的新穎方法。她的這項發(fā)明首先用到了電腦軟件的防盜版上。在不需要昂貴的硬件升級前提下，她發(fā)明的水印可以置入軟件中，只要極低廉的成本就能夠在多種系統(tǒng)中運(yùn)行。吳旻強(qiáng)調(diào)說，這些研究得到了她在普林斯頓大學(xué)的博士導(dǎo)師劉必治教授的很大幫助。劉必治是美國從事數(shù)字水印、數(shù)據(jù)隱藏、圖像壓縮和分析等研究的著名學(xué)者。
吳旻現(xiàn)在的研究就是進(jìn)一步完善專為雙色圖像設(shè)計的編碼，讓人們幾乎看不到它們的痕跡。例如，人們在超市購物后用信用卡付款并在電子液晶版上進(jìn)行電子簽名后，這個簽名文本比較容易在電腦上模仿。但是如果在電子簽名中同時置入了肉眼看不見的日期和付款金額等數(shù)字水印。即使有人復(fù)制了這個簽名，也無法利用它去進(jìn)行詐騙活動。
“這項技術(shù)無疑給電子信息的傳送者和接受者增加一份安全感，”吳旻說。
“數(shù)字指紋”提供追查濫用者線索
吳旻研究的另一個重點(diǎn)是如何讓數(shù)字水印在起到防偽功能的同時，還可以在出現(xiàn)盜用信息后提供線索追查嫌疑人。這項研究受到政府部門，企業(yè)公司甚至好萊塢電影制片公司的廣泛重視。政府部門和一些公司經(jīng)常需要在一定范圍內(nèi)共享一些電子文件，但這些電子文件卻不斷受到濫用威脅。
她舉例說，有人竊取了信用卡帳戶信息，絕密衛(wèi)星圖像，機(jī)密文件或沒有公開放映的電影后，把它們上載到互聯(lián)網(wǎng)上，就屬于這種濫用行為。吳旻研究的有效做法是在電子文本傳輸和存儲前加入一段隱蔽的不易發(fā)現(xiàn)的獨(dú)特訊號。吳旻把它們稱為“數(shù)字指紋”。
和數(shù)字水印不同的是數(shù)字指紋有可能在每一份電子文本中都不一樣。她強(qiáng)調(diào)說，“這項研究最關(guān)鍵的是要保證即使濫用者把數(shù)份這樣的電子文件進(jìn)行比對也無法去除我們置入的電子指紋。同時，我們發(fā)明的這些技術(shù)還可以追查到是哪些人試圖竄通盜用這些電子文本�！�
吳旻研究的數(shù)字水印商業(yè)價值被廣泛看好，但這并不妨礙她與各國做相似研究的科學(xué)家交流研究成果。
“我不擔(dān)心別的科學(xué)家會超過我們，任何人在這個領(lǐng)域的研究成果都是給全世界作的貢獻(xiàn)。何況，這些交流也給我的研究很大的啟發(fā)�！彼χf，今天的研究成果離不開她在馬里蘭大學(xué)的研究團(tuán)隊，如另一位華裔教授劉國瑞和一些博士生和博士后研究人員都做出了重大貢獻(xiàn)。(來源：《華盛頓觀察》周刊，作者：鐘布)
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