Geometria jak na dłoni

Geometria dłoni to bardzo szybka i wygodna metoda biometrycznego uwierzytelniania, która w ostatnich latach zyskała znacząco na popularności. Szacuje się, że niemal połowa rynku zdominowana jest właśnie przez takie rozwiązania. Tak jak palce, również dłoń ludzka posiada wiele cech pozwalających na identyfikację oraz weryfikację osoby. Badaniu można poddać chociażby szerokość, długość czy grubość palców albo odległości między kostkami. Parametry te po osiągnięciu pewnego wieku nie ulegają zmianie.

W przeciwieństwie jednak do metody daktyloskopijnej, ta nie gwarantuje tak wysokiego poziomu bezpieczeństwa. Dzieje się tak dlatego, że geometria dłoni ludzkiej nie jest unikatowa w skali globalnej. Systemy wykorzystujące identyfikację geometrii dłoni nadają się do stosowania tam, gdzie "populacja" osób, które podlegają sprawdzaniu, jest stosunkowo niewielka.

Ponadto metoda ta wymaga odrobiny współpracy ze strony badanego. Czytniki skonstruowane są w ten sposób, że dłoń należy ułożyć na specjalnej matrycy, której pole skanowania wyznaczają kołki oraz narysowana dłoń. Następnie wykonywane jest zdjęcie, które w zależności od systemu przetwarzane jest na model dwu- lub trójwymiarowy. Dopiero ten model służy do wyznaczenia cech charakterystycznych. Pewną wariacją tej metody jest identyfikacja kształtu palca. Tutaj mierzy się najczęściej palec wskazujący lub środkowy. Z badań wynika, że jest to metoda nieco mniej zawodna, niż ta oparta na geometrii dłoni. Z systemu identyfikacji dłoni korzystają m.in. służby więziennictwa w Północnej Irlandii (rozwiązanie firmy Schlage).

Układ naczyń krwionośnych

Pozostańmy przy kończynach górnych i zajmijmy się jeszcze inną metodą uwierzytelniania - rozpoznawaniem układu naczyń krwionośnych. Metoda ta polega na oświetlaniu dłoni promieniami podczerwonymi i wykonywaniu zdjęcia układu naczyń krwionośnych. Bada się nie tylko sam układ, ale także grubość naczyń.

Uważa się, że jest to na tyle skomplikowany wzór, iż prawdopodobieństwo wystąpienia dwóch osób o takim samym układzie naczyń krwionośnych jest bardzo niewielkie. Do tego dochodzą trudności w podrobieniu wzoru. Dlatego też w dalszym ciągu prowadzi się badania nad wykorzystaniem takich systemów w procesie uwierzytelniania.

Testy prowadzi armia amerykańska, a produkcyjnie system taki wdrożono w Bank of Tokyo w Japonii (korzysta się tam z produktu koncernu Fujitsu). Nie można jednak zapominać o tym, że nie zbadano ostatecznie, jaki wpływ na strukturę naczyń krwionośnych mają takie czynniki, jak starzenie, choroby serca, zakrzepy czy żylaki. W związku z tym, że jest to bardzo młoda metoda brak jest standardów, które mogłyby wyznaczać wspólny kierunek dla wszystkich pracujących nad systemami identyfikacji układu naczyń.

Tęczówki oraz siatkówki oka

Wszystkie metody, o których mówiliśmy do tej pory, są nieinwazyjne i łatwo akceptowalne. Nie wywołują zbyt dużych kontrowersji ani sprzeciwu użytkowników. Odrobinę inaczej jest w przypadku stosowania identyfikacji na podstawie tęczówki, a zwłaszcza siatkówki oka. Tęczówka ludzka jest jednym z najbardziej niezmiennych elementów ludzkiego ciała (kształtuje się ok. 8 miesiąca życia) i jedynym widocznym organem wewnętrznym.

Co więcej dowiedziono, że tak jak linie papilarne, tak i tęczówka jest unikatowa dla każdego z nas. Tęczówkę trudno też uszkodzić - chronią ją powieka i rogówka. Z tego wynika, że nadaje się znakomicie do celów biometrii, bo zmienność i podatność na uszkodzenia to bodajże najwięksi jej wrogowie.

Tęczówka składa się z licznych włókien mięśniowych, które tworzą swoistą mozaikę. To właśnie układ tej mozaiki podlega analizie.

Pobranie wzorca polega na oświetleniu oka podczerwienią oraz wykonaniu zdjęcia. Odległość oka od kamery z reguły nie może przekraczać 1 m. Prawidłowe pobranie wzorca wymaga od użytkownika nauczenia się właściwego zachowania. Nie można mrugać, patrzeć na boki, należy zachować stałą odległość od urządzenia. Z tego względu nie jest to najwygodniejsza i najprostsza z metod. Dochodzą do tego nieuzasadnione obawy, że promienie podczerwieni dokonają potwornych spustoszeń w naszym oku.

Przykładem miejsca gdzie wykorzystuje się systemy identyfikacji tęczówki jest Singapur, a konkretnie jego urząd imigracyjny. Skorzystano tutaj z rozwiązania IrisAccess koncernu LG. Z rozpoznawania tęczówki korzysta również lotnisko Schiphol w Holandii podczas obsługi VIP-ów.

Jeżeli chodzi o możliwość fałszerstw, rozpoznawanie tęczówki nie jest pozbawione wad. Można wykorzystać soczewki kontaktowe, które skutecznie zmieniają jej wzór. Można również podstawić wcześniej wykonane zdjęcie lub - co pokazują krwawe filmy sensacyjne - wyjąć całą gałkę oczną z ciała ofiary. Wszystko jednak zależy od systemów. Wprowadza się bowiem mechanizmy zabezpieczające przed fałszerstwami, np. badanie reakcji źrenicy na światło.

Mimo że jest to metoda w zasadzie o zerowym współczynniku FAR, nie jest szeroko stosowana. Po części jest to spowodowane powyższymi uwagami, ale też dlatego, że ceny sprzętu w dalszym ciągu są dość wysokie.

Przejdźmy teraz do drugiej metody identyfikacji z wykorzystaniem ludzkiego oka - badania siatkówki. Metoda ta powoduje chyba największe opory. Podobnie jak w przypadku tęczówki siatkówka ludzka jest niepowtarzalna. Co jest sprawdzane? Bada się kształt naczyń krwionośnych oświetlonych promieniami podczerwieni na zdjęciu dna oka. A więc sam proces pobierania wzorca jest bardzo zbliżony do tego, z którego korzysta się przy rozpoznawaniu tęczówki. Różnica polega na mechanizmach przetwarzania danych i sprzęcie. Metoda ta jest tak samo niezawodna, lecz nieco bardziej kosztowna w implementacji. Ponadto nie jest zbyt przyjazna dla niewprawnego użytkownika i rodzi zrozumiały opór przed oświetlaniem oka jakimiś "zabójczymi" promieniami.

Spróbujmy teraz przyjrzeć się kilku metodom czerpiącym z naszych zachowań. Zarówno metod statycznych, jak i behawioralnych jest całe morze. Skupmy się tu jednak na trzech najbardziej rozpowszechnionych.

Proszę trochę głośniej

Głos ludzki, jak się uważa, jest cechą niepowtarzalną, a dzięki temu możliwą do wykorzystania w procesie zarówno identyfikacji, jak i uwierzytelniania. Składowymi słów podczas ich wypowiadania są fonemy (najmniejsze jednostki mowy). Każdy fonem z kolei niesie wysokość tonu, rytm, modulację. Te charakterystyki ulegają pewnym zmianom wraz z naszym wiekiem (zwłaszcza okresem dojrzewania), chorobami, czy stanem psychofizycznym. Do tego dochodzi jeszcze aspekt kulturowy czy tzw. akcent.

Wszystkie te składowe i ich wariacje powodują, że zidentyfikowanie człowieka na podstawie czegoś, co nie jest wartością stałą, jest zadaniem niezwykle trudnym. Nie bez wpływu na identyfikację głosu pozostają: jakość sprzętu, za pomocą którego pobierane są próbki, oraz warunki panujące w otoczeniu. Ogólnie rzecz biorąc, próbka głosu może zostać pobrana zarówno za pośrednictwem specjalistycznego sprzętu, jak i tak banalnych urządzeń, jak telefon komórkowy.

Następnie głos musi być poddany odpowiedniej obróbce i rzucony na pożarcie całej gamie algorytmów (np. sieci neuronowe, niejawne modele Markowa, modele mieszanki gaussowskiej itd.). Wydaje się więc, że systemy oparte na identyfikacji głosu nie są zbyt skuteczne. Nie jest to jednak prawdą. Okazuje się, że ich dokładność może sięgać nawet 99%, co jest wartością znakomitą. Z sukcesem wdrożono system uwierzytelniania klientów w dużym europejskim banku ABN Amro. Skorzystano tu z rozwiązania firmy VoiceVault.