Переход на личности: Как работают системы распознавания

Системы распознавания сокращают очереди, ускоряют обслуживание в поликлиниках и банках, помогают оплачивать товары, контролировать доступ к личным данным и задерживать нарушителей. А как они работают? 

Лицом к лицу

Первую систему идентификации людей с помощью ­­­ан­тро­пометрики разработал в 1870‑х годах французский юрист Альфонс Бертильон.

Тогда в криминалистике использовались карточки с очень общими описаниями: «среднего роста», «с тёмными волосами», «отличительных примет нет». Количество людей, подходивших под эти описания, само собой, было огромно. Бертильон задумался, как усовершенствовать эту систему, и начал сравнивать фотографии преступников, а затем и вовсе измерять линейкой формы ушей, черепа, длину рук, ног и пальцев задержанных. Коллеги над ним посмеивались, но Бертильон обнаружил, что у людей редко совпадает более четырёх характеристик. Созданная им система распознавания — бертильонаж — использовалась в США до 1920‑х годов и послужила прообразом фоторобота.

С тех пор прошло сто лет, однако разработанная Бертильоном методика лежит в основе всех современных систем распознавания. Лицо имеет около сотни параметров, среди них высота лба, расстояние между глазами, ширина подбородка и ноздрей и т. д. Система фиксирует нужные точки, и программа создаёт числовой код — цифровой отпечаток лица для базы данных, с которым впоследствии будут сравниваться при идентификации «живые» лица. Проблема в том, что результат такого распознавания уж очень зависит от освещения, мимики и «помех» вроде очков или усов: в сумерках или в шапке система может вас не признать.

Не покладая рук

В 1880‑е в Великобритании для опознания преступников начали использовать отпечатки пальцев, а уже в 1892 году аргентинский антрополог и криминалист Хуан Вучетич раскрыл с их помощью преступление. Сегодня дактилоскопия — один из самых распространённых способов аутентификации (распознавания) личности. Как он работает? Технология кодирует уникальный рисунок на пальцах и сохраняет в базе данных. Чтобы сопоставить код из базы с кодом на идентификаторе, достаточно одной секунды. Кстати, сканировать можно не только пальцы, но и всю ладонь (правда, детекторы пальцев занимают меньше места, что удобно в случае мобильных устройств).

Дактилоскопические системы различаются сенсорами. Например, в современных смартфонах используются ёмкостные сканеры отпечатков пальцев. Они оснащены чувствительными полупроводниковыми элементами, которые изменяются в месте контакта «гребней» пальца с поверхностью сканера,— так создаётся объёмный рисунок выступов и углублений на коже, который затем шифруется и хранится в качестве двоичного кода в защищённой части устройства.

Как работают ёмкостные сканеры отпечатков

Ультразвуку не страшна грязь на поверхности кожи, он создаёт наиболее чёткую карту узора. Дактилоскопия — довольно достоверный метод установления личности с помощью полупровод­никовых ёмкостных сканеров, но и у него есть недостатки. Пальцы травмируются, кожа бывает сухой и стареет — во всех этих случаях узор отпечатка бледнеет или «портится». Работа сканеров строится на изменении ёмкости электронно-дырочного перехода полупроводника при соприкосновении гребня папиллярного узора с элементом полупроводниковой матрицы.

​В мгновение ока

«Узнать по глазам» можно по сетчатке или радужке. Они начинают формироваться ещё в утробе матери и потом почти не меняются (у здорового человека).

Сканеры радужки отслеживают реакцию зрачка на свет и делают изображения цветного «кольца» вокруг. У этой технологии есть один недостаток: сканеры могут ошибочно среагировать на муляж или очень качественный снимок глаза.

Сканеры сетчатки подсвечивают кровеносные сосуды в глазу инфракрасными лучами и копируют карту капилляров на фоне окружающих тканей — немного неприятная процедура. Идея сканирования сетчатки была предложена в 1935 году докторами Карлтоном Симоном и Исадорой Голдштейн в «Медицинском журнале штата Нью-Йорк», но тогда технологии не позволили воплотить идею в жизнь. Первую коммерческую модель выпустила компания Eyedentify в 1981 году (и продолжает делать это по сей день).

Рисунок отпечатков пальцев подделывается, папиллярный узор меняется при помощи операции. В случае с глазами используется голограмма, а особенно жестокие злоумышленники могут и вовсе вырезать у человека нужную часть тела. Намного эффективнее использовать для аутентификации то, что не существует в отрыве от человека, например его вены. Технологию запатентовал в 1987 году инженер Джо Райс. Метод всё ещё находится в разработке и криминалистами пока используется нечасто.

Конечно, самой устойчивой и уникальной характеристикой является ДНК, но на сегодняшний день ДНК-анализы дорого стоят, да и времени занимают порядочно. Учёные работают над ускорением тестирования — возможно, в недалёкой перспективе волос или слюна будут обрабатываться так же быстро, как отпечаток пальцев.​

Ближе к телу

Когда нужно защитить особо важную информацию, используется сразу несколько биометрических технологий: сканируются не только отпечатки пальцев или сетчатка, но и, например, голос. У него тоже есть уникальные характеристики, которые зависят от речевых привычек (скорости речи, громкости) и анатомических ­особенностей: размеров и формы горла, строения связок. Система разбивает речь на звуковые фрагменты, анализирует частоту и тембр голоса, а потом опять-таки преобразует их в цифровой код — «голосовой отпечаток», который хранится в базе и сопоставляется со звуками идентифицируемого голоса. Обычно человека просят произнести пароль или ответить на простой вопрос.

У всех способов биометрии свои достоинства: один быстрее, другой дешевле, третий лучше защищён от хакеров. Однако их можно сравнить по объективным параметрам: количеству ложных совпадений (FAR, False Acceptance Rate) и ложных пропусков (FRR False Rejection Rate). Чем меньше того и другого, тем лучше система.

Например, при сканировании отпечатков пальцев FAR составляет 0,001%, а при сканировании радужки глаза — 0,00001%. То есть в случае с пальцем выше вероятность, что система признает вас, хотя ваш код не хранится в базе. Теперь сравним FRR геометрии лица в 3D (0,103%) и FRR сетчатки глаза (0,4%). Сканер, который должен определять вас по сетчатке, более «подозрителен» и чаще не узнаёт знакомых.

Пока одни учёные и инженеры стараются усовершенствовать системы распо­знавания, другие придумывают новые. Уже существуют технологии, которые используют для аутентификации ритм сердцебиения, походку и пот (ведь его химический состав тоже уникален!). Есть забавные приложения. Например, группа учёных из Токио во главе с Шигеоми Кошимидзу разработала чехол для кресла, который узнаёт хозяина по ягодицам. Чехол имеет 360 сенсоров для определения очертаний нижней части туловища и точек давления, благодаря чему создаёт объёмный рисунок человека сидящего. По заявлениям разработчиков, точность технологии составляет 98% и в будущем она сможет использоваться как часть противоугонных систем для машин. 

Для чего ещё используется идентификация

В местах массового скопления людей система распознавания лиц способна выявить террористов и иных нарушителей порядка. Так, в финальной игре Национальной футбольной лиги во Флориде в 2001 году система выявила 19 преступников среди 71 921 зрителя. Она в режиме реального времени сравнивала лица болельщиков с фото в полицейской базе данных.

Наши каналы:

Кукловод - https://t.me/joinchat/AAAAAEn_RWaaBfU0oSFQ8Q

Зожник - https://t.me/joinchat/AAAAAEa6Clxn-QCqXQeaAQ

Мир Наизнанку - https://t.me/joinchat/AAAAAEjWBHzOc-TMGgn_nw