如何防范3D打印机用于私造枪支等非法用途？

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以3D数据（3D CAD数据）为基础，使用树脂等材料制造三维物体的“3d打印机”正在快速普及。3D打印机早已投入商用，如今，价格在10万日元左右（约6千元人民币）的打印机也已现身家电商场，普通家庭也能购买。

与此同时，3D打印机的负面因素也逐渐显现出来。2014年5月，日本川崎市一名男子因涉嫌违反《枪刀法》被捕，因为他使用3D打印机自制枪支。这名男子之前曾通过网络，在Twitter等社交网站上炫耀自己可以制造枪支，因而被警方逮捕。但是，很可能还有其他人秘密拥有使用3D打印机制造的枪支。

即使没有3D打印机，只要有机床和熟练的技术，同样可以制造出枪支。但问题在于，使用3D打印机，任何人都可以更加轻而易举地制造枪支。

制造需要的3D数据（3D建模数据）互联网上就有。只要将数据输入到3D打印机，就算不是熟练工，也能自动打印出“像枪一样的物体”。日本虽然有严格的枪支管制，但也难保枪支不会在私下蔓延。

对照黑名单防止私造枪支

大日本印刷正在开发能应对这一问题的技术。

图1：大日本印刷提出的3D打印机输出管理系统的构想

出处：茂出木敏雄在日本印刷学会第131次研究发布会上发布的资料“通过多边形对照管理3D打印机输出危险物品的技术方案”

这项技术的原理是事先建立枪支等危险物品3D数据的数据库，通过对照黑名单，管制3D打印机的输出（图1）。

其实，2D扫描仪和打印机也有利用黑名单防范违法打印的技术。其中一种技术是使用特殊花纹“EURion”（欧姆龙环）。

扫描仪和复印机事先将EURion的数据列入黑名单。对于不希望被打印（复印）的物体，则事先添加EURion图案。各国的纸币上就印刷有EURion。

具备EURion检测功能的扫描仪和复印机能够把复印数据与黑名单对照。当检测到EURion的数据时，将会报错并停止复印。据悉，有的设备还会在复印时加入“COPY”的字样，或是打印出全黑的纸张。在日本，复印纸币属违法行为，大家绝对不要去尝试。

对照简化的多边形数据

大日本印刷的基本思路，就是把这种检测违法行为的概念运用于3D打印机。负责开发的研发中心基础技术研究所首席研究员茂出木敏雄就此介绍说：“现在的3D打印机没有防范非法打印的安全功能，因此有不断地制造出危险物品。在面向普通消费者的3D打印机普及之前，必须采取对策。”

不同于2D打印机，3D打印机输入的3D数据中还没有类似EURion的图案。即使有，数据的制作者也没有特意采取防范措施的意识。

大日本印刷开发的方式，是直接把3D数据的形状作为黑名单，在3D打印机工作时进行比对。3D数据大多是多边形的组合，以STL格式（后缀为.stl）保存。

直接对照的话，数据量过于庞大，耗时太久，因此，首先要在不妨碍对照的前提下，实施数据的 “简化处理”（图2）。

图2：完成简化处理、已经列入黑名单的3D模型（左）与3D打印机在输出前对照的3D模型的示例（手枪的样本模型，利用这样的模型不能制造出枪支） 出处：茂出木敏雄在日本印刷学会第131次研究发布会上发布的资料“通过多边形对照管理3D打印机输出危险物品的技术方案”

接着是统一角度的“正规化处理”。在此基础上，再把输入的3D数据和黑名单对照，判断是否为枪支等非法物品。削减掉的小突起等并不会妨碍对照（图3）。

图3：通过“正规化处理”统一角度的示例。右侧的模型上虽然有突起，但然判定为同一模型 出处：茂出木敏雄在日本印刷学会第131次研究发布会上发布的资料“通过多边形对照管理3D打印机输出危险物品的技术方案”

技术和制度上还有两大障碍

大日本印刷的目标是在2017年之前，将这项技术投入实用。但在技术与制度两方面，依然存在诸多课题。大日本印刷在先行研究、调查专利后发现，除北欧的一家企业在开展相似研究外，并没有其他研究事例。其实用化难度可见一斑。

技术方面，3D数据的多样性将成为课题。3D数据的变化远远大于2D的纸币和有价证券的数据。即使把一种枪支的3D建模数据列入黑名单，局部变形的“亚种”枪支也有可能“漏网”。

大日本印刷的技术会把表面突起和部件的轻微差异判断为相同数据，而并非亚种。但是，如果形状明显不同，就会判断为不在黑名单上。

现在，该公司正在摸索防范这种情况的算法，但首席研究员茂出木（图4）也表示，“枪支不同于纸币，制造并不是从防伪的观点出发。无论再怎么提高对照精度、增加黑名单，枪支开发者想躲过黑名单总会有办法，可谓道高一尺魔高一丈”。

自发普及的可能性很小

图4：为3D打印机开发危险物品制造管制技术的大日本印刷研发中心基础技术研究所首席研究员茂出木敏雄

制度方面，则存在着由谁制定黑名单、由谁规定3D打印机必须配备黑名单这些问题。茂出木指出，“必须从制定黑名单的行业团体以及制定法律制度入手”。在日本，经济产业省和警察厅正在探讨制度化的可能性。

前面提到的2D打印机防伪技术EURion的基本原理出自欧姆龙之手。因为其作用明显，这项技术已经被用于日元、欧元、美元、人民币等纸币，已成为“事实标准”。因为没有国家允许制造假币，虽然没有采取特别的行动，但这项技术获得了自发性的普及。

另一方面，法律上允许拥有枪支的国家也不少。3D打印机和3D数据又没有国界，所以禁止打印枪支需要在国际上达成一致，但似乎这并不容易。