8、科技前沿：GPU指纹识别与电生理仪器的创新应用

科技前沿：GPU指纹识别与电生理仪器的创新应用

一、GPU技术在自动指纹识别系统中的应用

1.1 自动指纹识别系统现状

自动指纹识别系统（AFIS）自1990年在中国开始应用，目前各省都已建立该系统。指纹记录数量快速增长，2005年全国有超3000万条指纹记录，到2010年增至7000万条。北京警方本地有300万条指纹数据，还有超28亿条其他省份的数据。增长原因一是数据库容量逐年扩大，二是指纹应用模式拓展，非专业警员也能使用。同时，随着城市化进程，流动人口犯罪增多，省际指纹查询需求增大，对指纹查询速度提出了更高要求。

传统AFIS的指纹匹配速度依赖计算机硬件，但随着数据库数量增加和查询任务增多，单指纹匹配方式无法满足现代查询需求，多计算机并行匹配虽能提高速度，但存在数据更新困难、占用面积大、功耗高等瓶颈，因此AFIS需要更集成化。

1.2 GPU技术发展

近年来，CPU时钟频率发展遇瓶颈，单核处理器运行速度受限，且CPU适用于通用程序，缺乏特殊功能的专用硬件，编程模型为串行，数据并行性利用不佳，一次只能处理一个任务。

而GPU（图形处理单元）能有效利用大量晶体管资源。由于图形渲染过程高度并行，其性能呈指数级增长。它不像CPU将大量晶体管用于数据缓存和流控制，而是将大部分用于数据处理，如GeForce GTX 280有240个流处理器。GPU通过单指令多数据类型指令支持数据并行计算，计算能力惊人，适用于大数据集、高并行性、低数据耦合、高密度计算和与CPU交互少的应用。自1999年NVIDIA提出GPU以来，其发展速度是CPU的三倍。

1.3 GPU技术在AFIS中的应用