——专访华裔电脑工程教授吴旻博士（９１级自动化）
数字化时代带给全世界最深刻的影响之一是：我们可以以电子形式更方便地获取、处理和共享信息。但与此同时，盗版软件、电影和音乐以及其它滥用电子文本的行为也变得更加猖獗和防不胜防。无所不盗的盗版者和无缝不钻的电子信息窃贼正把他们的“事业”做成年收入数百亿美元的大“买卖”。与此同时，正版产品设计和生产者以及电子文本被盗的受害人每年遭受的损失更为巨大。
“多媒体信息领域的发展本来可以更加迅速和丰富多彩， 但是现有的技术却成为这种可能性的一个桎梏。”美国马里兰大学电子及电脑工程系华裔教授吴旻博士在接受《华盛顿观察》周刊采访时说，“它们很难确保多媒体内容的安全性，即无法保证多媒体内容只用于指定的目的和指定的个人。”
“数字水印”（Ｄｉｇｉｔａｌ Ｗａｔｅｒｍａｒｋｉｎｇ）研究是吴旻和她的同事们对保证信息安全作出的回答。马里兰大学在研究项目在近年来发展迅速，已经在全美国处于领先地位。吴旻助理教授是这个研究项目的主要负责人之一。
她说，这些研究的难点在于，电子信息的特性和客户的需求都不尽相同，她和同事们必须针对不同的用途开发出不同的讯号或编码，并把它们隐藏在需要传输或分享的电子信息内容中。这些编码不但能够有效防止盗版电影和音乐，而且还给执法机构提供了追查盗版者和滥用电子信息者的线索。
“这些编码就是我们给电子信息内容加上的数字水印。”吴旻说。
数字水印技术用途广泛
吴旻指出，数字水印实际上就是借用“水印”这个大家熟悉的概念来说明信息安全研究者开发的各种保护信息安全的工具或软件。她的研究是不断开发出新颖的编码来解决多媒体安全和内容保护问题。这些研究涉及到信号处理、加密技术、通讯技术、编码和信息理论等多个领域。
“这项信息时代重要的核心技术可以运用到很多领域。除了用于保护电影音乐作品的知识产权，还可以用于政府各机构间传输和共享机密文件，以及金融机构验证用户的电子签名和处理用户的其它敏感信息等。”这位从事信息安全研究的年轻科学家谈起她的研究时，语气充满自信。
在谈到数字水印技术的用途时，她举例说，近年奥斯卡奖评委都会在电影公演前得到一些送来评奖的ＤＶＤ电影碟，但好莱坞一些电影公司发现有电影从他们手中流入盗版者。好莱坞电影公司已经开始在送交评委的电影ＤＶＤ中置入数字水印。如果这些尚未公开放映的电影出现盗版，执法人员可以根据数字水印提供的线索追查到泄漏电影光盘的评委。
由于出色的研究成果，吴旻在２００２年获得美国国家科学基金授予的３５万美元青年教师事业启动科研基金（Ｅａｒｌｙ Ｆａｃｕｌｔｙ ＣＡＲＥＥＲ Ａｗａｒｄ），２００３年获得马里兰大学乔治·可可然（Ｇｅｏｒｇｅ Ｃｏｒｃｏｒａｎ）杰出教学奖，２００４年被麻省理工学院出版的《科技评论》（Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ Ｒｅｖｉｅｗ）杂志评为“为深刻改变世界的新兴科技作出贡献”的１００名优秀青年开拓者之一。与此同时，她的研究还获得美国国家专利局的四项专利，另外四项正等待批准。
双色图像研究得益导师指点
吴旻说，她研究的一个重点是如何在双色图像（又称“二值图像”，ｂｉｎａｒｙ ｉｍａｇｅｓ）上加载电子水印。
“一般来说，把＇数字水印＇置入多色彩的电子产品相对较为容易，但要把它加在双色图像就很困难。因为现在的双色图像只要两种颜色（多数为黑白两色），加入数字水印后很容易被看出来。”吴旻说，“这种图像近年来在美国用得越来越广泛，如电子签名就是一种人们在液晶版上签名后留下的黑白两色的双色图像。其它常见的双色图像还有扫描的文本资料，在手写电脑上书写的文件及电脑中存储的病人化验结果和病例等。”
吴旻解释说，在很多情况下，普通水印——如在新的纸币中印制的水印——若被看出来，对纸币效用并没有什么影响，但数字水印出现在重要的商业信件中就常常会有问题，因为它不但可能干扰原来文本的信息，而且还给盗版者提供复制伪造文件的可能。双色图像本身的特点使得置入加密的编码困难重重。不过这个问题早在吴旻还在普林斯顿大学攻读电子工程博士时已经解决。
作为她博士研究项目的一个部分，吴旻基本克服了这个困难，找到了在二值图像中加入“水印”的新颖方法。她的这项发明首先用到了电脑软件的防盗版上。在不需要昂贵的硬件升级前提下，她发明的水印可以置入软件中，只要极低廉的成本就能够在多种系统中运行。吴旻强调说，这些研究得到了她在普林斯顿大学的博士导师刘必治（Ｂｅｄｅ Ｌｉｕ） 教授的很大帮助。刘必治是美国从事数字水印、数据隐藏、图像压缩和分析等研究的著名学者。
吴旻现在的研究就是进一步完善专为双色图像设计的编码，让人们几乎看不到它们的痕迹。例如，人们在超市购物后用信用卡付款并在电子液晶版上进行电子签名后，这个签名文本比较容易在电脑上模仿。但是如果在电子签名中同时置入了肉眼看不见的日期和付款金额等数字水印。即使有人复制了这个签名，也无法利用它去进行诈骗活动。
“这项技术无疑给电子信息的传送者和接受者增加一份安全感。”吴旻说。
“数字指纹”提供追查滥用者线索
吴旻研究的另一个重点是如何让数字水印在起到防伪功能的同时，还可以在出现盗用信息后提供线索追查嫌疑人。这项研究受到政府部门，企业公司甚至好莱坞电影制片公司的广泛重视。政府部门和一些公司经常需要在一定范围内共享一些电子文件，但这些电子文件却不断受到滥用威胁。
她举例说，有人窃取了信用卡帐户信息，绝密卫星图像，机密文件或没有公开放映的电影后，把它们上载到互联网上，就属于这种滥用行为。吴旻研究的有效做法是在电子文本传输和存储前加入一段隐蔽的不易发现的独特讯号。吴旻把它们称为“数字指纹”。
和数字水印不同的是数字指纹有可能在每一份电子文本中都不一样。她强调说，“这项研究最关键的是要保证即使滥用者把数份这样的电子文件进行比对也无法去除我们置入的电子指纹。同时，我们发明的这些技术还可以追查到是哪些人试图窜通盗用这些电子文本。”
吴旻研究的数字水印商业价值被广泛看好，但这并不妨碍她与各国做相似研究的科学家交流研究成果。
“我不担心别的科学家会超过我们，任何人在这个领域的研究成果都是给全世界作的贡献。何况，这些交流也给我的研究很大的启发。”她笑着说，今天的研究成果离不开她在马里兰大学的研究团队，如另一位华裔教授刘国瑞（Ｋ．Ｊ． Ｒａｙ Ｌｉｕ）和一些博士生和博士后研究人员都做出了重大贡献。在结束采访前，记者半开玩笑地问道，不久的将来这些研究是否能让她成为百万富翁？她说，虽然重视这些研究成果能够尽快得到利用，但她并不很在意这个问题。
“我首先是个Ｒｅｓｅａｒｃｈｅｒ（研究者）！”吴旻说这话时，语气严肃而坚定。
《清华人》2005年第三期
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