СТРОИТЕЛИ - строителна техника, материали, технологии, инструментигодина III, брой 4, юли 2006

Биометрията и нейното приложение в технологиите за безопасност

Биометрията и нейното приложение в технологиите за безопасност

Понятието “биометрия” се е появило в края на19-ти век и представлява раздел от науката, занимаваща се с количествени биологични експерименти с прилагане методите на математическата статистика. В края на двадесети век интересът към биометрията значително нараства благодарение на това, че този отрасъл на науката намира своето приложение в разработките на нови технологии за безопасност, същността на които се свежда до използването на компютърни системи за разпознаване на личността по уникалния генетически код на човека.

Физиологическите особености, например такива, като дактилоскопичните отпечатъци на пръстите, геометричната форма на лицето, температурата на кожата на лицето, ирисът на окото, геометричната форма на дланите, ретината на окото, структурата на ДНК, формата на ухото, особеностите на подписа и много други са постоянни и неизменни характеристики на човека. Вашият глас отваря вратата на дома, в който живеете, ирисът на окото позволява да влезете в офиса на познатата ви компания, отпечатък от пръста ви дава достъп до компютърна система. По този начин вие самите се явявате ключ. Смисълът на биометричните системи за безопасност, на първо място се състои в това, да докаже, че вие наистина сте вие и външен човек не може да се представи за вас. Ако това все пак се случи значи системата не е ефективна. Такъв резултат се нарича погрешна позитивна идентификация. На второ място е необходимо да се изключи възможността системата да ви приеме за друг човек. Отново биометрията трябва да докаже, че вие наистина сте вие, а не някой друг. Ако не можете да убедите системата в това, то тя отново не е толкова добра. Този вариант се нарича погрешна негативна идентификация. В най общият случай биометричната система може да се оптимизира по критерий на намаляване както на позитивните така и на негативните грешки.
Преимуществата на биометричните системи за безопасност са очевидни: уникалните човешки качества са ценни за това, че трудно могат да бъдат подправени - трудно е да се остави фалшив отпечатък от пръст или да се промени ирисът на окото, така че да прилича на нечий друг.
За разлика от книжните идентификатори (паспорти, шофьорски книжки, лични карти), парола или персонален идентификационен номер (ПИН), биометричните характеристики не могат да бъдат забравени или изгубени, по силата на своята уникалност те се използват за предотвратяване на кражби или мошеничества. Някои хора умеят да имитират гласове, а други да се гримират така, че поразително приличат на други, но за това се изискват особени способности, които не се срещат често във всекидневния живот.
Основната слабост на биометрията по мнението на специалистите е, че биометричните данни могат да бъдат откраднати, след като са получени. Да разгледаме, например, биометричната система за проверка на пръстовите отпечатъци за получаване на дистанционен достъп до сървъра. Вие поставяте пръст на четеца, вграден в мишката или клавиатурата и компютърът изпраща цифров отпечатък на пръста на сървъра. Сървърът го сравнява със съхранените образци и при съвпадение ви разрешава достъп. Но тази схема е недостатъчно ефективна просто защото за опитния хакер не представлява проблем да „открадне” цифровия отпечатък на пръста. След като това му се отдаде, той може да лъже сървъра отново и отново. Изводът се заключава в това, че биометричните характеристики работят добре само тогава, когато операторът може да провери две неща: първо, че биометричните данни са получени от конкретното лице точно по време на проверката и второ, че тези данни съвпадат с образците съхраняващи се в картотеката. Ако системата не е в състояние да направи това, тя няма да работи. Биометричните характеристики се явяват уникални идентификатори, но въпросът за тяхното надеждно съхранение и защита от прихващане си остава открит. Социалният аспект от внедряването на биометричните технологии също така намира отражение на страниците на информационните издания в последно време. Противниците твърдят, че разпространението на биометричните устройства е още една крачка към общество на тотална идентификация и контрол над всеки отделен гражданин, нарушение на гражданските свободи. Всеки биокод носи в себе си повече информация, отколкото е нужно на конкретното устройство, да речем за контрол на достъпа; противниците на биометрията се вълнуват от въпроса кой и как ще се възползва от тази информация и няма ли тя да бъде използвана против гражданите, против елементарното право на всеки човек на лични тайни.
В отговор на подобни съмнения и опасения може да служи примерът на Нюхем - малък град в близост до английската столица. Както е известно, в британската традиция зачитането на правата на човека е не от един век и в това отношение Англия винаги е служила за пример на другите страни. През ноември 1998 година градският съвет на Нюхем приел решение да постави по своите улици комплексна система за видеонаблюдение, състояща се от 206 камери, интегрирани в система за автоматично разпознаване на лицата. Системата за затворено видеонаблюдение контролира най-важните райони на града, постъпващият видеосигнал незабавно и автоматично се обработва от програма, която извършва търсене в базата данни на лица, известни на полицията, престъпници и заподозрени. При съвпадение системата сигнализира на оператор, предлага да се проведе проверка за идентичността на човека и да определи струва ли си полицията да му отделя повече внимание или не. Ако няма съвпадение, сканираните от системата лицеви изображения за съпоставяне се изтриват от паметта. Резултатите от работата на програмата наистина впечатляват: нивото на нападения над граждани се е снижило с 21%, нанесените вреди на имущества на гражданите се е понижило с 26%, а нивото на кражбите спаднало с безпрецедентните цели 39%. Що се отнася до заплахата от създаване в обществото на тотален контрол, то в системата, по думите на нейните създатели, са предвидени механизми за отговорно използване. Например, ако не е установено съвпадение на заснетите лица с тези от базата данни, то системата автоматично ги изключва от паметта си. Освен това трябва да се осъществява обществен надзор и обществена политика, за да има гаранции че с тези системи няма да се злоупотребява. Съществуват технически възможности за обезпечение на правилното използване на системата без допускане на злоупотреби.
Повечето биометрични системи работят по следния начин: в базата данни на системата се съхраняват цифров отпечатък от пръст, ирис на око или глас. Човекът, желаещ да получи достъп до компютърната мрежа въвежда информация за себе си с помощта на микрофон, скенер за пръстови отпечатъци или други устройства. Постъпващите данни се сравняват с образците съхранявани в базата данни.
Нека разгледаме някои биометрични системи базирани на различни характеристики.

Отпечатък от пръст
Напоследък дактилоскопията стана известна като биометричен параметър, който вероятно, ще бъде най-популярен в бъдеще. Още сега използването на тази технология получава широко разпространение в системите за автоматична идентификация по пръстови отпечатъци (AFIS), използвана от полицията в САЩ и в повече от 30 други страни па света. В САЩ устройства за контрол на достъпа по отпечатъците на пръстите са монтирани във военни учреждения включително и в Пентагона. Преимуществото за достъп по отпечатъците на пръстите е простотата на използване, удобството и надеждността. Макар процентът на грешна отрицателна идентификация да е 3%, грешката за положителен достъп е по-малко от едно на един милион.
Целият процес на идентификация е не повече от няколко секунди и не изисква усилие от тези, които използват дадената система за достъп. В днешно време вече се произвеждат подобни системи с размер по-малък от колода карти. Определено като недостатък, забавящо развитието на този метод е предубеждението на част от хората, които не желаят да оставят информация за своите пръстови отпечатъци. Контрааргумент на разработващите апаратурата е това, че информация за релефната шарка на пръстите не се съхранява, а се съхранява само кратък идентификационен код, създаван на базата на характерни особености на отпечатъка на пръста. По дадения код не може да се възпроизведе шарката и да се сравни с отпечатък, оставен да кажем, на местопрестъпление.
Съществуват два основни алгоритъма за сравнение на получения код с намиращите се в базата шаблони: по характерни точки и по релефа на цялата повърхност на пръстa.
В първият случай се проявяват характерни участъци и се запомня тяхното взаимно разположение. Във втория случай се запомня изгледът на пръста като цяло. В съвременните системи се използва също така комбинация от двата алгоритъма, което позволява да се повиши нивото на надеждност на системата.

Геометрични особености на китката на ръката
Методът за идентификация по геометричните особености на ръката по своята технологична структура и ниво на надеждност е напълно съпоставим с метода за идентификация на личността по отпечатъка на пръста. Математическият модел за идентификация по дадения параметър изисква по-малък обем информация - само 9 байта, което позволява да се съхранява голям обем на записи и следователно, бързо да се осъществява търсенето. Най популярните устройства сканират както вътрешната така и страничната част на дланта, използвайки за това вградена видеокамера и алгоритми за свиване. Разработват се и устройства, които могат да сканират и други параметри на ръката.

Ирис на окото
Самият факт, че не съществуват двама души с еднакъв ирис е бил доказан от учените още преди няколко десетилетия (освен това, дори на един човек двата ириса са различни), но програмно осигуряване, способно да изпълнява търсене и установяване съответствие на образците и сканираното изображение се появява едва в края на 20 век.
Преимуществото на скенерите за ирис на окото се състои преди всичко в това, че те не изискват от потребителя съсредоточаване в цел, защото ирисът се намира на повърхността на окото. Фактически, изображението на окото може да бъде сканирано от разстояние 90 см, което дава възможност сканирането на ириса да се използва например в банкоматите. Тази технологията за достъп вече няколко години успешно се прилага в редица страни в държавни организации, в затвори, както и в учреждения с висока степен на секретност. С разработки на технологията за идентификация на личността на основата на сканирането на ириса в момента работят повече от 20 компании.

Ретина на окото
Сканирането на ретината става с помощта на инфрачервена светлина с ниска интензивност, насочена през зеницата към кръвоносните съдове в задната стена на окото. Скенерите на ретината на окото получиха широко разпространение в системите за контрол на достъпа на особено секретни обекти, тъй като при тях процентът на отказ за достъп на регистрирани потребители е един от най-ниските и практически няма погрешно разрешение за достъп. Образът на ириса обаче, трябва да бъде ясен, тъй като катаракта (перде на окото) може да въздейства отрицателно на качеството за идентификация на личността.

Гласова идентификация
Биометричният подход, свързан с идентификацията по глас, се характеризира с удобство при приложението си. Основен и определящ недостатък на този подход е ниската точност на идентификация. Например, човек с простуда или ларингит може да изпитва трудност при използване данните на системата.
В последно време се провеждат активни разработки по усъвършенстване и модификация на гласовите системи за идентификация на личността, търсене на нови подходи за характеризиране на човешката реч, комбинации от физиологически и поведенчески фактори.
Днес гласовата идентификация се използва за управление на достъпа в помещения от средна степен на секретност, например в лаборатории на производствени компании.

Геометрични особености на лицето
Идентификацията на човека по чертите на лицето е едно от най динамично развиващите се направления в биометричната индустрия. Привлекателността на този метод се основава на това, че той е най-близък до начина, по който хората се идентифицират един друг. Нарастването на мултимедийните технологии, благодарение на които може да се видят все повече видеокамери монтирани по градските улици и площади, летища, гари и други места на струпване на хора, определят развитието на това направление. Такава система за контрол на достъпа има в някои банки на местата за осребряване на чекове. При първото посещение се прави цифрова снимка на лицето на клиента и се изпраща в сервизния център. При всяко следващо посещение системата сверява лицето на клиента със съответното изображение и едва тогава се извършва осребряването на чека. Технологията за разпознаване на лице или множество лица в сложни сцени позволява автоматично да се открие човешко присъствие, да се определи местоположението, да се отдели изображението и да се извърши пълна идентификация.
Разпознаването на лицата предвижда изпълнение на всяка една от следните функции: установяване на автентичността - дали това е „даденото лице” и идентификация - търсене на съответствие на „един от многото”.
Системата автоматично оценява качеството на изображението за разпознаване на образа и ако е необходимо е способна да го подобри. Тя също така създава образи от фрагменти, генерира цифров код или вътрешен шаблон, уникални за всеки индивид. В системата е заложен режим за следене на образите във времето, а също и „свиване” на образа до размер от 84 байта за използване в смарт карти, щрих кодове и други устройства с ограничен размер на паметта.
Основа на всяка система за разпознаване на образите се явява методът на кодирането. Използва се анализ на локалните характеристики за представяне на образа във вид на статистически обосновани стандартни блокове от данни. Даденият математически модел се основавана това, че всички лица могат да бъдат получени от представителна извадка от изображения на лица с използване на съвременни статистически прийоми. Те обхващат пикселите на образа и универсално представят лицевите форми. В действителност елементите за построяване на образа са малко повече, отколкото самите му части.
Оказва се обаче, че синтезирането на дадено изображение с висока точност изисква малък брой (12-40) характерни елемента от пълния достъпен набор. Идентичността на лицето се определя не само от характерните елементи, но и от начина на тяхното геометрично обединение (т.е. отчитат се техните относителните позиции). Полученият сложен математически код за индивидуална идентичност съдържа информация, която отличава лицето от милиони други и може да бъде сравнявано с другите с феноменална точност. Шаблонът не зависи от изменение в осветлението, тена на кожата, наличие/липса на очила, изражение на лицето, окосмяване по лицето и главата, устойчив е към изменение на ракурса до 350 във всяко направление.
Биометричните технологии все по-забележимо заемат лидерски позиции в индустрията за безопасност, в борбата с престъпността и тероризма.



Реклама