浅析现代科技在货币鉴伪和防伪中的适用性

　　近年来国內防伪科技研究取得了较大的进展，基于多光谱图像的纸币防伪鉴定技术、基于特殊算法的货币防伪鉴定技术和可逆热致变色材料的货币防伪技术作为其中代表均可以有效地鉴别市面上流行的各类假币，提高伪币造假成本，达到驱除假币出市场的目的。但是其在市场中却由于自身特性的不同而体现出不同的经济适用性。基于多光谱图像的纸币防伪鉴定技术通过市场细分和区别定位，多光谱图像的纸币防伪鉴定技术能够较好地解决第五套人民币的鉴伪问题，也可以作出多种技术性的调整来适应各区域市场的不同需要。此外该技术的制造成本、经济成本和社会成本均比较合理，预计能够制造出成熟的点验钞机型以打开该产品市场。将电子形式的NCDs和类BITCOIN的数字加密电子货币的运行机制相结合起来的NBCOIN，可以在保持比特币优点的同时补充比特币金融功能不齐全、无法监管等问题，假以时日有望形成性能更好的电子货币支付系统。而基于可逆热致变色技术的防伪鉴定技术由于变色原理、设计寿命和温度限制等暂不适用于人民币防伪，业界內期待该研究方向的新突破。

　　1引言

　　货币作为一种特殊化的商品，在商品交易中扮演着重要的角色，分别承担着价值尺度、流通手段、支付手段和储藏手段等重要的经济职能，成为社会财富和劳动成果的象征。然而正是这些特殊性质使得货币防伪成为世界各国维护正常经济秩序和保证国民经济健康发展的重要议题。

　　目前各国货币防伪技术的实际原理主要是依靠磁性防伪、水印、安全线、特殊纤维、特殊油墨和凹版印刷等科技，但随着伪造技术水平的不断提高，以上普通科技的组合已经无法让普通公民轻易地辨别出真假币，尤其是在经济条件较差的欠发达地区该问题比较突出。新型防伪技术的综合采用可以杜绝该类情况，但防伪科技的采用也需要考虑货币的发行成本、社会成本和流通便利性等指标。货币当局不能采用发行成本过高、鉴定程序复杂和脱离公民知识水平的新技术，因为其违背了防伪服务于流通的宗旨。

　　近些年防伪科技研究取得了较大的进展，最新业内成果包括了基于多光谱图像的纸币防伪鉴定技术、基于特殊算法的货币防伪鉴定技术和可逆热致变色材料的货币防伪技术等，该三类技术进步可以有效地鉴别市面上流行的各类假币，提高伪币造假成本，达到驱除假币出市场的目的。

　　2基于多光谱图像的纸币防伪鉴定技术

　　基于多光谱图像的纸币防伪鉴定技术主要运用于防伪机具的升级换代工作中。该类技术抛弃了以前单光谱货币图像采集的思路，转而采用同时采集货币的红绿蓝光图像信息、红外光图像信息和紫外光图像信息方法，克服了传统鉴别方法的单一性和局限性;同时改进了传统机具仅抓取特殊区域的方式，采用单光谱多区域图像对比的灰度特征提取算法和多光谱单区域纹理结构特征提取算法，对油墨和纸张进行定性和定量分析，提高了鉴别假币的准确性和可靠性。我们利用基于该技术的机具配合以主流货币所采用的多种油墨混合印刷技术，就可以有效地杜绝假币。目前我国流通最广的2005版人民币百元钞票就采用了红外吸收油墨印刷技术。在红外光照射下，百元券背面绝大部分红外吸收油墨图像会消失，钞票背面仅仅留下左中部半幅人民大会堂图像(如图一)。根据相关大学最新相关实验结果，该项技术能以每分钟900张的速度准确地识别出票面完整、无较大污损面积和成色较新的2005版百元券及伪钞。实验同时发现该项技术对于污损和残缺人民币存在一定的误判情况，尤其是对于那些背面左半部分为真钞而右半部为红外反射油墨伪钞的变造币。针对这种情况，新型防伪机具一方面可以整合传统的磁性传感器提高综合鉴伪能力;另一方面应进一步增加特征区域选取的随机性和全面性，使得特征样本提取区域覆盖全票面，同时增加钞票左右版面红外吸收油墨区的灰度特征提取样本比较环节，增强对红外反射油墨变造币的鉴别功能(如图一标注)。运用该项技术将涉及到验钞机多类型光照新型系统的采用、内部接触式图象传感器(CIS)、传感器发光管及高速转换芯片的规格变动和内部算法的创新，以及子系统综合整合工作。总的来说，该新型点验钞设备在技术水平上将全面超越市场上的现有验钞设备。

　　虽然验钞机新技术拥有诸多先进之处，但该技术采用的电子原件成本低廉、加之批量化生产将固定成本大幅降低，这些因素都使得新型验钞机的销售和推广可以在不远的将来得到实现。首先内部算法的开发成本固定，应视为其主要的固定成本。随着产量的增加，单位固定成本可以大幅下降到市场合理范围;其次该机型所采用的基础电子技术、计算科学、图像处理技术和光学技术均具有很强的基础性和通用性。相对于其他精密工业设备和图像处理技术而言，例如单反相机和工业红外遥控设备等，其除了特征算法准确性、经济性和便利性要求较高外，其他技术要求均低于目前社会主流工业技术发展水平，从而和基础电子产业有着非常好的兼容性，容易形成跨行业规模效益，这也使得技术开发和产品制造综合成本比较低廉;最后，红外线防伪技术发射管功率小，电子辐射污染低，制造和使用时不存在外部不经济，采用该技术所承担的社会成本比较低。

　　随着我国网络支付平台的建设，网上银行、手机银行和第三方支付服务的普及，再加上各种电子货币的不断涌现，流通现金占比不断减小将是不可避免的经济趋势。但由于我国经济发展迅速，城镇化建设不断推进，央行人士预计我国的现金需求量将会每年递增20%，同时流通货币中人民币100元券的比例将不断上升。由此可以预测出该技术应用机型的市场需求将会持续增长。目前我国点验机年产销量已于2014年达到历史新高635万台，非金融机构不断增长的需求将进一步推动产业发展和技术升级。相对于城镇区域，农村居民支付交易呈现分散化、现金化和小额化的特点，制造者可以相应地调整设计要求，降低快速性标准，同时提高便携性和准确性标准。这三者本来就是此消彼涨的指标：一方面，增加图像预处理时间可以形成较好的图像，同时宽裕的计算时间可以有效地提高准确性，也使采用成本较低、稳定可靠但处理时间长的逐点分析法等算法成为现实;另一方面，功能简化意味着零部件数量减少和体积重量减小。经过一系列设计方案调整后，基于该技术的点验钞机可以很好地满足农村市场的特殊陸能要求，有效地防止假币流通于农业领域，保护相对脆弱的农村经济。

　　综上所述，通过市场细分和区别定位，多光谱图像的纸币防伪鉴定技术能够较好地解决第五套人民币的鉴伪问题，也可以作出多种技术陸的调整来适应各区域市场的不同需要。此外该技术的制造成本、经济成本和社会成本均比较合理，预计能够制造出成熟的点验钞机型以打开该产品市场。

　　3基于特殊算法的货币防伪鉴定技术

　　基于特殊算法的货币防伪鉴定技术目前主要应用于数字加密货币体系。目前最为流行的数字加密电子货币就包括了比特币、莱特币和点点币等虚拟货币，该类货币基于非对称加密算法的私钥和公钥，采用分布式的支付网络，去中心化的处理模式，通过分布式时间戳和全局唯一的交易链来保证最诚实工作量证明的真实性，从而杜绝伪造交易、伪造签名、虚假挖矿和重复支付等传统数字货币支付体系的弱点，而算法特解的有限性保证了货币价值稳定并杜绝了通货膨胀，同时支付的匿名性也是其替代流通钞票和区别于电子转账业务的重要特征。虽然该类货币的一系列特性突破了目前传统货币运用中存在的瓶颈，例如通货膨胀、汇率波动、透明度低和交易成本高昂等等，但比特币本身更重要的特性是作为一套特殊的账簿交易机制，所有交易是通过一笔笔的交易单和一本本的账簿来实现和保证的，比特币并没有以货币实体的形式出现，哪怕只是独立电子文件的形式，其仅仅作为账簿和交易单中的语句出现，例如第N个账簿在建立之初就记录“比特币系统赋予账簿建立者50元”或者第M张交易单记录下“第X号客户支付给第Y号客户30元用于充值电话费”等。这样的情况都使得在实际运用中国家宏观经济调控困难、交易税收无法落实纳税人和反洗钱工作存在障碍等问题。正是由于比特币自身的诸多不足，目前大多数国家将其视为虚拟资产而非货币，部份发展中国家更是立法禁止或限制比特币类似虚拟货币的使用。但是其独特的非对称加密算法(即HASH256BIT加密算法)、全局有效的交易链(blockchain)、独特的账簿时间戳技术和hashcash工作量证明使得数字加密货币支付机制安全可靠，各国金融当局和金融机构都可以加以借鉴来构建新型的电子货币支付系统。

　　如何将比特币的特性加以改进，大力促进电子货币流通是目前金融界共同面对的新问题。此处值得一提的是我国金融当局已经于2015年6月10日发布了大额存单管理办法，开放了大额可转让定期存单市场。该产品(NCDs)被定义为银行发行的一种定期存款凭证，期限最长为5年，多为3至6个月，不能够提前支取，但可以在二级市场上自由流通，个人和机构都可以持有并转让。发行银行可以在自有系统中发行大额存单，在第三方平台进行转让，仅将每期大额存单的日终余额登记于银行间市场清算所。对于商业银行来讲，NCDs可以让商业银行规避利率上限而通过有竞争力的利率来拓展负债业务，从被动地吸纳低成本负债转变为主动地揽入较高成本的负债。实行后银行的个人理财产品线也会得到丰富，零管理费用的优势可以将股票基金和货币基金的货币资源重新抢夺回来。最让投资者放心的是该类产品被纳入存款保险保障范围，对于个人和机构投资者而言则可以零风险获得较高的收益率，通过二级市场转让可以让短期资金以长期利率来计息。在国外金融市场中，美国、日本、香港和中国台湾都较早地开放了NCDs市场，有力地推动了各国或地区的利率市场化进程。虽然我国9家市场利率定价自律机制核心成员银行于2015年06月15日都推出了自己的电子形式大额可转让定期存单，但由于央行的中心交易市场正在建设当中，我国的NCDs成为无处进行自由转让的可转让定期存单，其流动性和盈利性大幅降低;9家银行将NCDs的执行利率定得较低，以一年期利率为例，NCDs的利率为3.06%，而余额宝和货币基金的收益率一直保持在6%左右，且不存在起存金额的限制，这使得NCDs对于公众的吸引力自然大打折扣，不利于利率市场化进程推动。

　　他山之石，可以攻玉。如果我们将电子形式的NCDs和类BITCOIN的数字加密电子货币的运行机制相结合起来，设计出兼顾两者特点的NBCOIN(NCDs-Based BITCOIN)。该种数字加密货币采用BITCOIN提取佣金阶段的运行机制，事先在服务器后台设计出算法特解总量恒定的类比特币—NBCOIN，引入7家世界级第三方银行通过专户监管的方式来存储类比特币NBCOIN兑换款项，并将类比特币NBCOIN按照NCDs存款模式进行管理，那么比特币用户可以继续享受比特币分布式的支付网络，去中心化的处理模式，同时在类比特币NBCOIN支付世界中继续保持其匿名性。而NCDs存款的零风险和高收益可以有力地保障账簿创建者的佣金提成，从而使得类比特币NBCOIN分布式运行机制得以运行下去。通过世界不同币种保证金的兑换机制，类比特币NBCOIN可以同全球主流货币保持较高的相关陸，从而和黄金实现了间接地挂钩;对于7家世界级银行或7大洲银团组织来讲，该一庞大的世界级支付系统的货币总量将有力地支撑其负债业务的飞速发展，同时可以以此开展配套的金融服务，比如通过垫付兑换款项的形式实现了类比特币NBCOIN的融资业务或透支功能，解决了比特币金融功能不齐全的问题;对于监管机构而言，客户在类比特币NBCOIN系统中开通客户端并实名存人类比特币NBCOIN兑换款项时或申请透支类比特币NBCOIN兑换款项时就将其真实身份登记于金融监管体系中，形成了客户身份证件和类比特币NBCOIN客户端公钥的一一匹配，反洗钱制度将能够按照不同国家的监管要求很好地贯穿于整个类比特币支付体系;外管局可以提取类比特币NBCOIN在不同地区用户之间的支付和兑换记录来确定跨境流动资金量等。通过这样的解决思路，比特币技术的种种弊端均得到了很好地解决，类比特币NBCOIN将不再只是一种金融资产，而将作为一种成熟的数字加密货币更好地融入到世界经济中去

　　4基于可逆热致变色材料的货币防伪技术

　　热致变色指的是一些化合物或者混合物在不同的温度区间可以呈现出不同的颜色，过去常用于工业设备部件测温报警等领域。业界一般将此类物质统称为热致变物质，其变色机理可以是化学反应或者生物机理，也可以是物理反应。至今人们已经开发出了无机类、有机类、液晶类、聚合物类和生物大分子类等诸多类型的热致变物质，并发明IR法、UV法、DSC法、质谱法、分光光度法和模拟计算法等研究方法进行开发和制造。从上世纪80年代起，热致变色主要研究方向被设定于中低温和可逆两个领域，可逆热致变色物质具有颜色记忆能力，可以反复使用。由于其特殊性目前可逆热致变色物质主要为无机类、有机类和液晶类物质，并已经使用于防伪商标等领域。但由于无机类物质毒性大且价格昂贵，液晶类物质保鲜性能比较差，易变质腐蚀，所以目前主要用于防伪领域的可逆热致变色物质为电子授受类有机物质，其原料中的发色剂、呈色剂和溶剂种类较多，颜色组合自由度高，使用安全性好，价格比价合理。同时通过采用微胶囊技术用成膜材料将有机电子授受类热变色物质封装起来，该方法克服了其构成物质惰性不足，易受环境影响，温度较高时成分易流失等缺点，提高了可逆热致变色物质的耐热性、耐溶剂性和抗酸碱性。

　　目前国内以华中科技大学为代表的科研机构通过采用该思路制备了以结晶紫内酯、双酚A和十八醇制成的可逆热致变色物质为芯材，脲醛树脂为壁材，在原位聚合中引入了第三部分，以1%Span60为分散剂，3.33%NACI为助分散剂，用稀释水和芯材质量比20：1，丁酮和芯材质量比1：1，壁材和芯材质量比4.5：1的工艺制造出密封性能好、粒度比较低的可逆热致变物质微型胶囊。该类新材料在90℃时感温变色性能良好，150℃才发生液固转换。其具有密封陸能好、由微胶囊无定型带来的分散性较高、耐热性、耐溶剂性和抗酸碱性均良好可靠的特点。

　　虽然化学物质防伪原理和反应机理相对复杂，离公民日常生活和金融行业比较遥远，但前面文字对该技术原理简要的介绍还是让公民对实验结果有了比较清晰的认识。从中我们可了解到以结晶紫内酯、双酚A和十八醇制成的可逆热致变色物质可以形成比较好的热致变测试效果，但是货币防伪技术需要同钞票的流通需求相一致才能形成比较好的经济效果，所以该技术用于钞票防伪是否合适尚需考证。首先，该防伪技术的持续有效期需要覆盖货币的流通寿命。以2005年版人民币百元钞为例，其在市场中流通寿命为至少36个月，也就是以结晶紫内酯、双酚A和十八醇制成的可逆热致变色物质的热致变有效期需要保证在3年甚至3年以上才能保证其防伪效果。虽然科技人员通过制作胶囊包裹变色剂并对其密封性、耐热性、耐溶剂性和抗酸碱性进行了严谨地测试，但是目前该技术的设计内容并没有包括进行相关持久性的测试，也就是说该技术并不能保证既定流通寿命要求的钞票能够在其设计流通寿命中得到全程的有效防伪保护;其次，该技术设计的主要防伪领域是商业领域而并非金融领域。以结晶紫内酯、双酚A和十八醇制成的可逆热致变色物质在温度到达90℃时会发生明显而准确的颜色变化，150℃才由固态转换为液态。对于商标防伪用途而言，较高的测试温度并不会影响到商品安全，但对于棉纤维和高质量的木浆制作而成的钞票而言，这个温度基本上就是燃点，这会严重影响到钞票本身安全，并违反了《中华人民共和国人民币管理条例》保护人民币的条款;再次，可逆热致变色胶囊的制作工艺相对复杂，经济成本比较高昂。同时该技术尚未运用于任何金融票据和钞票，即使采用并推广该技术运用，国家将需要投入大量的人力和物力进行相关宣传和培训，社会成本将比较高昂，远不及特殊光变油墨等技术的高性价比;最后，我国经济总量庞大，现金需求量高速增长，这对防伪技术的生产能力提出了极高的要求。可逆热致变色防伪技术目前仍处于实验室阶段，生产效率不高，该技术是否成熟并能够形成大规模生产能力尚需时日验证，但很明显的是目前研究所采用的制造方法无法满足社会现金所需要的产量。综上所述，基于可逆热致变色技术的货币防伪鉴定技术目前尚不能够作为比较理想的钞票防伪技术，研究者需要进一步解决保质期问题、低温问题和生产效率问题来实现其现实社会的经济效益。

　　结束语

　　基于多光谱图像的防伪鉴定技术、基于特殊算法的防伪鉴定技术和可逆热致变色材料的防伪技术是目前鉴伪、防伪领域的最新技术进展，其从不同的思路来解决了同一个问题——验证事物的真实性。但由于其应用对象钞票的特殊属性，不同的3种技术体现出了不同的兼容性和侧重点：基于多光谱图像的鉴伪技术侧重于通过钞票的红外光属性来区分真伪假币;基于特殊算法的防伪鉴定技术这是通过货币本身的电子支付机制和特殊算法实现了货币本身的自我验证和防伪;而可逆热致变色材料的防伪技术由于其依靠化合物升温变色来判别真假的技术特点使其更加适合于商标鉴伪而不是纸币防伪。正是这样的技术侧重点差异使得3种技术命运迥异，第一种技术可以运用于新型验钞机设备。由于同2005年版人民币的防伪属性相接轨，加之成本合理，其运用前景良好;第二种技术的匿名性、可靠性等特点和我国大额可转让存单的保障性可以较好地互补。基于客户自由和匿名的需求，基于大额可转让存单存款的数字加密货币可以解决分布式支付网络问题和数字货币的监管、信用和价值保障问题。但由于现实中货币替代成本高昂，该类技术运用于货币形态革命性改变还需要一定的时日;第三种技术虽然在商业防伪领域中前景看好，但由于其存在诸多同纸币的不兼容特点，不适合作为纸币的防伪技术运用到实际生活中。最终通过制造成本和社会成本的比较优势，基于多光谱图像的鉴伪技术将会是其中比较理想的新型钱币鉴伪、防伪领域综合运用方法，但对NCDs-based Bitcoin设计方案以及新型货币的出现，我们应给予更多的寄望。

　　作者：肖钦予 来源：山西农经 2016年1期