バイオメトリクスのしくみ

また、仕事の平均的な1日の間に、致命的な生物兵器を除いたこのシナリオに遭遇する可能性があります。空港、病院、ホテル、食料品店、さらにはディズニーのテーマパークでさえ、セキュリティを強化するために、生体認証（身体的または行動的特性に基づいてユーザーを識別するテクノロジー）をますます使用しています。

この記事では、手書き、手の形状、声紋、虹彩の構造、静脈の構造を使用する生体認証システムについて学習します。また、より多くの企業や政府がこのテクノロジーを使用する理由と、Qの偽のコンタクトレンズ、録音された音声、シリコンハンドが、ジェームズボンドを実際に研究室に引き込むことができるかどうか（そして彼に世界を救わせることができるかどうか）についても学びます。

あなたは毎日基本的なセキュリティ対策を講じています-あなたはあなたの家に入り、ユーザー名とパスワードであなたのコンピュータにログオンするために鍵を使用します。キーの置き忘れやパスワードの忘れに伴うパニックも経験したことでしょう。必要なものが手に入らないだけではありません。キーを紛失したり、パスワードを紙に書き留めたりすると、他の誰かがそれらを見つけて、まるで自分であるかのように使用できます。

バイオメトリクスは、あなたが持っているもの（キーなど）や知っているもの（パスワードなど）を使用する代わりに、あなたが誰であるかを使用してあなたを識別します。生体認証では、顔、指紋、虹彩、静脈などの身体的特徴、または声、手書き、タイピングのリズムなどの行動的特徴を使用できます。キーやパスワードとは異なり、個人の特性を紛失したり忘れたりすることは非常に困難です。また、コピーが非常に難しい場合もあります。このため、多くの人は、キーやパスワードよりも安全で安全であると考えています。

生体認証システムは複雑に見えるかもしれませんが、それらはすべて同じ3つのステップを使用します。

システムも同じ3つのコンポーネントを使用します。

IBM ThinkPad T43（右）で利用可能な指紋スキャナーのような生体認証セキュリティシステムは、家庭での使用に一般的になりつつあります。他の記事を読んで、顔認識と指紋スキャンについて学ぶことができます。

 

内容

1. 手書き
2. 手と指の形状
3. 声紋
4. 虹彩スキャン
5. 静脈の形状
6. プライバシーおよびその他の懸念

一見、手書きを使って人を識別するのは良い考えとは思えないかもしれません。結局のところ、多くの人は少しの時間と練習で他の人の手書きをコピーすることを学ぶことができます。誰かの署名または必要なパスワードのコピーを入手して、それを偽造することを学ぶのは簡単なようです。

しかし、生体認証システムは、各文字をどのように形作るかを見るだけではありません。彼らは書く行為を分析します。彼らはあなたが使うプレッシャーとあなたが書くスピードとリズムを調べます。また、文字を形成する順序も記録されます。たとえば、ドットやクロスを追加するときや、単語を完成させた後などです。

文字の単純な形とは異なり、これらの特性を偽造することは非常に困難です。他の誰かがあなたの署名のコピーを入手してそれを追跡したとしても、システムはおそらく彼らの偽造を受け入れないでしょう。

手書き認識システムのセンサーには、タッチセンサー式の筆記面、または角度、圧力、方向を検出するセンサーを含むペンを含めることができます。ソフトウェアは手書きをグラフに変換し、人の手書きの小さな変化を日々および時間の経過とともに認識します。

人々の手と指は独特ですが、指紋や虹彩などの他の特徴ほど独特ではありません。そのため、企業や学校では、セキュリティの高い施設ではなく、通常、手と指のジオメトリリーダーを使用してユーザーを認証し、ユーザーを識別しません。たとえば、ディズニーのテーマパークでは、フィンガージオメトリリーダーを使用して、チケット所有者に公園のさまざまな部分への入場を許可しています。一部の企業では、タイムカードの代わりにハンドジオメトリリーダーを使用しています。

手と指の形状を測定するシステムは、デジタルカメラとライトを使用します。 1つを使用するには、平らな面に手を置き、指をいくつかのペグに合わせて正確な読み取りを保証します。次に、カメラがあなたの手とそれが投げかける影の写真を1枚以上撮影します。この情報を使用して、手または指の長さ、幅、厚さ、および曲率を決定します。その情報を数値テンプレートに変換します。

手と指のジオメトリシステムには、いくつかの長所と短所があります。手や指は指紋や虹彩よりも特徴が少ないため、システムがプライバシーを侵害していると感じる可能性が低い人もいます。しかし、多くの人の手は、怪我、体重の変化、または関節炎のために時間とともに変化します。一部のシステムは、日々の小さな変更を反映するようにデータを更新します。

セキュリティの高いアプリケーションの場合、生体認証システムは音声など、より独自の特性を使用します。

あなたの声は、あなたの声の空洞の形とあなたが話すときにあなたが口を動かす方法のために独特です。声紋システムに登録するには、必要な単語やフレーズを正確に言うか、スピーチの拡張サンプルを提供して、どの単語を言ってもコンピューターがあなたを識別できるようにします。

人々が声紋について考えるとき、彼らはしばしばオシロスコープで見るであろう波のパターンを思い浮かべます。ただし、声紋で使用されるデータは、波形ではなく、音のスペクトログラムです。スペクトログラムは基本的に、縦軸に音の周波数、横軸に時間を示すグラフです。音声が異なれば、グラフ内にさまざまな形が作成されます。スペクトログラムはまた、音の音響品質を表すために灰色の色または色合いを使用します。このチュートリアルには、スペクトログラムとその読み方に関する詳細情報が含まれています。

一部の企業は、声紋認識を使用して、人々が物理的に立ち会わなくても情報にアクセスしたり、承認を与えたりできるようにしています。虹彩スキャナーや手の形状リーダーにステップアップする代わりに、誰かが電話をかけることで承認を与えることができます。残念ながら、許可された人のパスワードを簡単に記録するだけで、一部のシステム、特に電話で動作するシステムをバイパスできます。そのため、一部のシステムでは、ランダムに選択された複数の音声パスワードを使用したり、特定の単語の印刷の代わりに一般的な声紋を使用したりします。他の人は、記録と再生で作成されたアーティファクトを検出するテクノロジーを使用しています。

レイヤードvs.マルチモーダル

一部のセキュリティシステムでは、1つの識別方法では不十分です。階層化システムは、生体認証方法をキーカードまたはPINと組み合わせます。マルチモーダルシステムは、虹彩スキャナーや声紋システムなど、複数の生体認証方法を組み合わせたものです。

虹彩スキャンは非常に未来的なように思えますが、システムの中心はシンプルなCCDデジタルカメラです。可視光と近赤外光の両方を使用して、人の虹彩の鮮明で高コントラストの写真を撮ります。近赤外光では、人の瞳孔は非常に黒く、コンピュータが瞳孔と虹彩を簡単に分離できるようにします。

虹彩スキャナーを調べるときは、カメラが自動的に焦点を合わせるか、ミラーまたはシステムからの可聴フィードバックを使用して、正しい位置にあることを確認します。通常、あなたの目はカメラから3〜10インチです。カメラが写真を撮ると、コンピューターは次の場所を特定します。

次に、虹彩のパターンを分析し、コードに変換します。

虹彩スキャナーは、人々の目が非常にユニークであるため、高セキュリティアプリケーションでより一般的になりつつあります（ある虹彩コードを別の虹彩コードと間違える可能性は、10の1乗の78乗です[参照]。また、比較のために200以上の参照ポイントが可能です。 、指紋の60または70ポイントとは対照的に。

虹彩は目に見えるが保護された構造であり、通常は時間の経過とともに変化しないため、生体認証に最適です。ほとんどの場合、人々の目は眼科手術後も変化しません。目の見えない人は、目が虹彩を持っている限り、虹彩スキャナーを使用できます。眼鏡とコンタクトレンズは通常、干渉したり、不正確な測定値を引き起こしたりしません。

虹彩や指紋と同様に、人の静脈は完全に独特です。双子の静脈は同じではなく、人の静脈は左側と右側で異なります。多くの静脈は皮膚を通して見えないため、偽造や改ざんが非常に困難です。それらの形もまた、人が年をとってもほとんど変化しません。

静脈認識システムを使用するには、指、手首、手のひら、または手の甲をスキャナーの上または近くに置くだけです。カメラは近赤外光を使ってデジタル写真を撮ります。血液中のヘモグロビンが光を吸収するため、画像では静脈が黒く見えます。他のすべての生体認証タイプと同様に、ソフトウェアは静脈構造の形状と位置に基づいて参照テンプレートを作成します。

静脈の形状を分析するスキャナーは、病院で行われる静脈スキャンテストとはまったく異なります。医療目的の静脈スキャンは通常、放射性粒子を使用します。ただし、生体認証セキュリティスキャンでは、リモコンからの光と同様の光を使用するだけです。NASAには、赤外線で写真を撮る方法についてもっと多くの情報があります。

一部の人々は、文化的または宗教的な理由で生体認証に反対しています。他の人は、カメラが通りを歩いているときにカメラがそれらを識別して追跡し、彼らの活動を追跡し、同意なしにパターンを購入する世界を想像します。彼らは、企業が電子メールアドレスや電話番号を販売する方法で生体認証データを販売するかどうか疑問に思っています。人々はまた、世界中のすべての人に関する重要な情報を含む巨大なデータベースがどこかに存在するのか、そしてその情報がそこで安全であるのかどうか疑問に思うかもしれません。

ただし、現時点では、生体認証システムには、世界中のすべての人に関する情報を保存およびカタログ化する機能がありません。ほとんどの場合、比較的少数のユーザーに関する最小限の情報が保存されます。それらは通常、人の特性の記録または実際の表現を保存しません-データをコードに変換します。ほとんどのシステムは、オフィスビルや病院など、システムが配置されている特定の場所でのみ機能します。いくつかの組織が生体認証データを標準化しようとしていますが、1つのシステムの情報は必ずしも他のシステムと互換性があるとは限りません。

プライバシーの侵害の可能性に加えて、批評家は次のような生体認証に関するいくつかの懸念を提起します。

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