Профессор Стефани Шукерс рассказывает о стойкости отпечатков пальцев, геометрии лица и радужной оболочки
Одним из часто упоминаемых преимуществ использования биометрических данных для верификации и аутентификации является то, что они уникальны для тела человека и, следовательно, более стабильны и их труднее украсть, чем физические документы, удостоверяющие личность. Но тела меняются со временем: даже тот, кто никогда не теряет свой паспорт, наверняка теряет молодость.
Методы биометрической идентификации основаны на сопоставлении биологической подписи, состоящей из измерений, преобразованных в векторы, с зарегистрированной копией этой подписи. Но временная сохранность или стабильность биометрических данных зависит от способа. Поскольку широкий спектр приложений для биометрии и цифровой идентификации всё больше интегрируется в повседневную жизнь, стоит задуматься о том, как поставщики и пользователи решают вопросы, связанные со старением и физическими изменениями.
Что мы знаем о биометрической стойкости
Биометрические данные, несомненно, более безопасны, чем бумажный документ, удостоверяющий личность, который может быть утерян или украден. Украсть чье-либо лицо непросто. Однако появились новые механизмы мошенничества в виде генеративного искусственного интеллекта, глубоких подделок и сложных 3D-подделок. Являются ли изменения в организме ключом к биометрической безопасности или препятствием?
Стефани Шукерс из Университета Кларксона говорит, что подход к физическим переменным меняется для каждой модели. Отпечатки пальцев, лица, радужки и ладони рассказывают разные истории и могут изменяться по-разному.
Биометрия отпечатков пальцев
Отпечатки пальцев, как известно, не меняются – но, конечно, говорит Шукерс, они меняются, особенно у маленьких детей.
«Относительное положение между деталями довольно стабильно», – говорит она, но вы должны масштабировать его по мере роста ребенка, измеряя с интервалами – процесс, который ещё не стандартизирован. «Прямо сейчас существует множество статей о том, как это масштабировать. Но это всё ещё не полностью решено, потому что то, как вы масштабируете, имеет значение». Шукерс говорит, что другие факторы, объясняющие изменения в детских отпечатках, включают разрешение сканера – «сканер с разрешением 500 точек на дюйм сейчас вполне подходит, но по мере того, как отпечаток становится всё меньше и меньше, вам нужны сканеры с гораздо более высоким разрешением».
Последнее является проблемой как для новорожденных, так и для пожилых людей, чьи отпечатки менее эластичны и имеют более толстые выступы, что затрудняет их считывание. Порезы и шрамы также могут вызвать необратимые изменения, если они прорезают регенерирующий слой под отпечатком пальца. Но Шукерс говорит, что повторная регистрация – это простое решение для большинства людей, и что с биометрией отпечатков пальцев всегда есть несколько вариантов.
«Отпечатки пальцев формируются в утробе матери. Это просто вопрос правильного измерения и масштабирования, и они должны сохраняться на протяжении всей вашей жизни. Отпечатки пальцев могут сохраняться всю жизнь, пока у вас есть алгоритм, аппаратное и программное обеспечение, которые могут учитывать все эти факторы»
Биометрия лица
Мы все знаем, как меняются лица, от бороды до очков и морщин возле глаз. Шукерс говорит, что суть биометрии лица в том, что алгоритмы намного, намного лучше, чем были раньше, и постоянно совершенствуются. Благодаря обширным базам данных накопленных изображений, на которых можно учиться, показатели производительности близки к идеальным, а алгоритмы могут учитывать старение при стандартизированной повторной регистрации в сочетании с паспортами (т.е. каждые десять лет или около того).
У детей, у которых показатели остаются на низком уровне 90-х годов, ситуация иная. «Раньше это просто не работало вообще», – говорит она. «Но эти более продвинутые алгоритмы – не обученные на детях, всё ещё обученные на данных взрослых – способны обрабатывать большую вариабельность и работают лучше». Она говорит, что большая часть данных для распознавания лиц находится в верхней половине лица, и указывает на то, что на фотографиях людей в детстве часто можно узнать, какими взрослыми они станут, причём большинство изменений видно в нижней половине лица. «Итак, я бы сказала, что у детей лицо становится лучше, – говорит она, – но это больше похоже на достойную работу через несколько лет» и многократные повторные записи.
Биометрия радужной оболочки глаза
«Радужная оболочка действительно интересна, – говорит Шукерс, – потому что она стабильна на протяжении всей жизни». У неё есть статьи, в которых об этом говорится. Но, по её словам, есть некоторые разногласия вокруг дилатации. «С возрастом способ расширения ваших глаз меняется, и алгоритмы, учитывающие различия в расширении, вносят некоторые коррективы, если одно изображение расширено по-разному по сравнению с другим. Но иногда эти корректировки не очень хороши. Итак, ключом к этой стойкости является то, что расширение зрачка аналогично, когда вы действительно можете управлять им с помощью света». По её словам, если вы можете настроить условия для контроля переменной, было доказано, что радужная оболочка остаётся стабильной на протяжении всей жизни человека, за исключением таких отклонений, как хирургическое вмешательство или такие заболевания, как катаракта.
Проблема с биометрией радужной оболочки для детей заключается не во временных изменениях – исследования показали, что радужная оболочка существенно не меняется в возрасте от 4 до 11 лет, – а в том, что в момент съёмки становится неудобно. «Как только вам становится меньше пяти, системы для этого не предназначены. Ребенок не может сосредоточиться достаточно долго. Итак, это в некотором роде похоже на отпечаток пальца: он стабилен, но его захват должен быть специализированным для работы с детьми».
Хотя фундаментальная стабильность радужной оболочки от рождения до могилы технически всё ещё остаётся открытым вопросом, Шукерс указывает, что радужная оболочка – это мышца, и что при правильном захвате и алгоритмической настройке она теоретически должна быть постоянной на протяжении всей жизни человека.
Захват и живучесть – ключ
Шукерс ещё недостаточно глубоко изучил биометрию ладонных вен, чтобы сделать официальный комментарий, а другие методы, такие как запах тела и походка, имеют ограниченные возможности использования по сравнению с «большой тройкой». Но, по словам Шукерса, ключ к биометрической идентификации на самом деле заключается не в постоянстве, а скорее в живости.
«Люди задают мне вопрос, какую модальность легче всего подделать? И я больше не думаю, что это правильный вопрос», – говорит она. «Системы понимают, что им нужен механизм для адаптации к живости», и какой способ проще всего взломать, может зависеть от того, сколько инвестиций было вложено в обнаружение живости при захвате. Фотографии, говорит Шакерс, легко найти, а утечки данных и тёмная паутина делают получение данных по отпечаткам пальцев проще, чем когда-либо. То, как изменяются биометрические данные, в конечном счёте менее важно, чем то, привязаны они к живому человеку или нет.
«Итак, это действительно похоже на то, имеет ли значение, что у меня крадут отпечатки пальцев, или важнее просто убедиться, что данные бесполезны? Это то, что мы пытаемся сделать с liveness»
Говорит она
По материалам Biometrics Research Group. Автор Joel R. McConvey
