Біометричні автоматизовані інформаційні системи
Вступ
Перший варіант цієї статті з'явився ще в 2005 році. За минулі 3 роки в світі біометричних технологій сталися істотні зміни, пов'язані з тим, що почалося широкомасштабне впровадження біометричних систем. Тепер ми стикаємося з біометрією самим безпосереднім чином - наприклад, при отриманні закордонного паспорта.Змінилася і ситуація зі стандартизацією, яка була однією з основних проблем кілька років тому: зусиллями вітчизняних фахівців підготовлені основні стандарти в області біометрії, частина з них вже діє, хоча робота поки що й не до кінця завершено. Російські фахівці беруть участь і в процесі міжнародної стандартизації.
З іншого боку, істотно розвинулися самі біометричні технології, причому ми можемо констатувати, що відставання Росії в технологічному плані також залишається в минулому. Вітчизняні компанії в даний момент пропонують конкурентоспроможні на світовому рівні рішення.
Передісторія біометрії
Біометричні методи розпізнавання застосовуються людством протягом усієї його історії. Дійсно, найчастіше ми дізнаємося знайомих людей саме з їх допомогою - по обличчю, голосу або ході.Починаючи з XIX століття, біометричні технології, в першу чергу дактилоскопічні, застосовуються в криміналістиці, а з кінця минулого століття, у зв'язку з розвитком техніки, виникла можливість формалізувати алгоритми розпізнавання людини за її зовнішнім виглядом або особливостей поведінки та застосовувати для цього автоматизовані системи.
Біометричні технології в даний час переживають період бурхливого розвитку. Багато в чому це зростання пов'язане з рішеннями урядів провідних держав про їх застосування в паспортно-візових документах, що направило в цю область великі фінансові та матеріальні ресурси. Є в наявності і величезний інтерес суспільства до даних технологій.
Слово «біометрія» часто зустрічається нам у різних новинах на телебаченні, в газетах та на радіо. На жаль, використовують це поняття люди не завжди точно уявляють, про що говорять. У даній статті зроблена спроба роз'яснити ази біометричних технологій, розповісти про те, як вони працюють, де можуть і де не можуть застосовуватися.
Визначення
Спочатку кілька визначень:Під біометрики розуміють царину науки, що вивчає методи вимірювання фізичних характеристик і поведінкових рис людини для подальшої ідентифікації і аутентифікації особистості.
Біометричної характеристикою людини (БХЧ) називається його виміряна фізична характеристика або персональна поведінкова риса, в процесі порівняння якої з аналогічною раніше зареєстрованої біометричної характеристики людини реалізується процедура ідентифікації. Основними джерелами біометричної характеристики людини є відбитки пальців, райдужна оболонка і сітківка очей, голос, обличчя, манера роботи на клавіатурі комп'ютера, підпис, хода і ін
Методи і технічні засоби ідентифікації і аутентифікації особистості на основі біометричної характеристики людини отримали назву біометричних технологій (БТ).
Види біометричних технологій
Для біометричної ідентифікації можна застосовувати різні характеристики і риси людини (рис. 1). Укрупнене біометричні характеристики людини поділяють на статичні, пов'язані з його фізичними характеристиками, наприклад, відбитком пальця або формою вуха, і динамічні (або поведінкові), пов'язані з особливостями виконання людиною будь-яких дій, наприклад, хода.Найбільш розвиненими на даний момент технологіями є розпізнавання по відбитку пальця, райдужну оболонку ока і двовимірному (плоскому, як на фотографії) зображенню особи. Причому дактилоскопічна ідентифікація зараз по застосовності та доступності з фінансової точки зору перевершує всі інші технології в кілька разів.
Як працюють біометричні технології
Біометрія вирішує питання верифікації та ідентифікації. У першому випадку завдання полягає в тому, щоб переконатися, що отримана біометрична характеристика відповідає раніше взятої. Верифікація (або порівняння 1 до 1) використовується для перевірки того, що суб'єкт є саме тим, за кого себе видає. Рішення приймається на підставі ступеня схожості характеристик.Ідентифікація (або порівняння 1 до N) вирішує питання пошуку для одержуваної біометричної характеристики найбільш підходящою з раніше узятих. У найпростішому випадку це послідовне здійснення порівнянь отриманої характеристики з усіма наявними. При цьому в якості результату буде обрана найбільш схожа раніше взята характеристика (ідентифікація виконана) або не буде взагалі ніякого результату, якщо ступінь схожості виявилася меншою заданої для всіх порівнянь.
Розглянемо, як працюють біометричні технології на прикладі розпізнавання по відбитку пальця. Для розпізнавання необхідно отримати (за допомогою спеціальних рідерів) зображення папілярного візерунка одного або декількох пальців. Далі це зображення обробляється, і в процесі обробки знаходяться його характерні особливості, такі як розгалуження ліній, закінчення лінії або перетинання ліній. Для кожної особливості, крім її типу, запам'ятовуються відносне розташування та інші параметри, наприклад, для точки закінчення - напрямок лінії. Сукупність даних особливостей та їх характеристик утворює шаблон біометричної характеристики.
При ідентифікації або верифікації використовується порівняння одержуваного шаблону з раніше отриманими. При певному рівні відповідності робиться висновок про ідентичність шаблонів і, відповідно, відбувається верифікація чи ідентифікація представленого пальця.
Аналогічним чином відбувається розпізнавання і для інших біометричних характеристик людини. Природно, при цьому використовуються інші особливості характеристик, наприклад, для обличчя - це розташування і відносні розміри носа, вилиць і т.д. Причому у зв'язку з тим, що фотографії можуть бути різного розміру, для їх порівняння необхідно масштабування, для якого як «масштабного коефіцієнта» застосовується відстань між зіницями очей.
Оцінка ефективності біометричних технологій, крім вартісних показників і зручності використання, грунтується на використанні двох імовірнісних параметрів - помилка помилкового відмови (FRR - False Reject Rate) і помилка помилкового пропуску (FAR - False Accept Rate). Помилка помилкового відмови виникає у разі, якщо система не упізнала біометричний ознака, яка відповідає наявному в ній шаблоном, а помилка помилкового пропуску - у разі, якщо система невірно зіставила пред'явлений їй ознаку з не відповідним йому насправді шаблоном. Як зрозуміло, помилка помилкового пропуску більш небезпечна з точки безпеки, а помилка помилкового відмови призводить до зменшення зручності користування системою, яка іноді не розпізнає людини з першого разу.
Ці дві ймовірності взаємопов'язані, спроба зменшення однієї призводить до збільшення другий, тому на практиці залежно від вимог до системи вибирається певний компроміс. Типові значення даних ймовірностей для дактилоскопічних систем складають 0,1 е 1% для FRR і 10-3 е 10-7% для FAR.
Проблеми біометричних технологій
Не всі райдужно в області біометричних технологій. Зазначимо декілька з існуючих на даних момент проблем, зазначивши, що вони, все ж, поступово вирішуються:Дорожнеча. Ця проблема актуальна для нових біометричних технологій, як, втім, і для всіх нових технологій взагалі. Для дактилоскопічних систем можна вважати її майже вирішеною.
Неуніверсальність. Дана проблема пов'язана з тим, що деякі характеристики погано виражені в окремих людей. Відомо, що приблизно у 2% людей папілярні візерунки перебувають у такому стані, що практично не піддаються автоматичному розпізнаванню. Дана проблема виникає і при спробі застосування біометричних технологій для людей, що мають фізичні вади (ампутації рук або пальців, шрами на обличчі, проблеми з очима і т.д.). У цьому випадку (на відміну від помилок першого і другого роду - FAR і FRR) говорять про так звану «помилку третього роду» - відмову системи приймати біометричну характеристику. Шляхом вирішення цієї проблеми є комплексність підходу, що використовує відразу кілька біометричних характеристик, що дозволяє на порядок знизити кількість людей, біометрична ідентифікація яких неможлива. Іншим шляхом вирішення даної проблеми є використання біометричної ідентифікації спільно з іншими методами (наприклад, з аутентифікацією за смарт-картки).
Щодо комплексного застосування декількох біометричних технологій слід сказати ще кілька слів. Крім рішення проблеми помилки третього роду, таке застосування дозволяє істотно поліпшити і характеристики, пов'язані з помилковим відмовою і помилковим допуском. Саме тому даний напрямок, зване мультібіометріческой ідентифікацією, є одним з найбільш перспективних в області біометрії.
Чутливість до обману. Проблема, найбільш виражена для традиційних технологій (палець, особа), що пов'язано з їх давнім появою. Існують і успішно застосовуються різні методи боротьби з цією проблемою, засновані на різних фізичних характеристиках муляжів і живих тканин. Наприклад, для відбитків пальців може застосовуватися методика вимірювання пульсу або електропровідності.
Відсутність стандартів. У порівнянні з 2005 роком, коли з'явився перший варіант цієї статті, положення істотно покращився. Прийнято або перебувають на виході стандарти, що стосуються даних відбитка пальця, двовимірного зображення обличчя, біометричного програмного інтерфейсу, тестування біометричних технологій та обміну біометричними даними.
Відсутність нормативної бази. Останнє за місцем, але не за значенням. Навпаки, проблема відсутності нормативної бази є зараз найбільш важливою: отримання і використання біометричних характеристик може регулюватися тільки на основі федерального законодавства. Існуючі в даний момент закони («Про персональних даних», «Про державну дактилоскопічної реєстрації в Російській Федерації» тощо) вимагають серйозних доповнень і коригувань, без яких, з одного боку, не будуть захищені права людини, а з іншого - не можуть нормально розвиватися біометричні технології.
Області застосування біометричних технологій
Біометричні технології вирішують питання ідентифікації людини, область їх застосування - це різні системи, де потрібна така ідентифікація.В першу чергу слід згадати системи доступу до інформації, де у біометричних технологій є суттєва перевага перед іншими методами. На відміну від пароля (того, що знає людина і може повідомити когось ще) або від різних карт і ключів (того, що належить людині і може бути ним загублено або копіюватись), біометричні характеристики однозначно ідентифікують саме самої людини. Такі ж переваги є і при застосуванні біометричних технологій у галузі фізичного доступу в різних системах контролю доступу.
Саме виходячи з вищевказаних переваг біометричних технологій і було прийнято рішення про їх використання в паспортно-візових документах.
Традиційно біометрія застосовується в криміналістиці, причому обсяги інформації, з якими доводиться мати справу, вимірюються мільйонами записів, і є навіть спеціальний термін для позначення таких систем - АДІС (автоматизована дактилоскопічна ідентифікаційна система).
Біометричні технології також застосовуються і в інших сферах, наприклад, для пошуку розшукуваних суб'єктів у потоці людей за зовнішнім виглядом. Особливий інтерес викликає застосування біометрії в галузі медицини.
Перспективи біометричних технологій
Як вже зазначалося, на даний момент вдосконалення біометричних технологій відбувається прискореними темпами. У першу чергу це призводить до того, що підвищується надійність і знижується вартість для традиційних технологій: розпізнавання по відбитку пальця, особі і райдужну оболонку ока.Поряд зі старими технологіями з'являються і нові. Ряд із них - особливо розпізнавання по тривимірному образу особи - мають значний потенціал і здатні в майбутньому серйозно змінити стан справ на біометричному ринку.
І, звичайно, основною подією в області біометрії є вже почалося масове впровадження таких технологій для паспортно-візових документів. Дана подія призводить не тільки до технологічних змін і удосконалення наявних на ринку систем та пристроїв, в майбутньому воно значно змінить сам образ життя людей. Я вважаю, що це будуть зміни на краще, тому що вони дозволять підвищити безпеку як окремих людей, так і суспільства в цілому.