Biometrija

Otisci prstiju odavno se koriste kao pouzdan način identifikacije pojedinca, pa zašto ova i druge fiziološke osobenosti ne bi bile iskorišćene i u elektronskom svetu?

Biometrija predstavlja automatizovan metod utvrđivanja identiteta osobe na osnovu fizioloških karakteristika kao što su lice, otisak prsta, geometrija ruke, dužica ili mrežnjača oka, raspored vena ili glas. Kako raste potreba za višim nivoom sigurnosti, tako su biometrički sistemi sve manji, precizniji, pouzdaniji i brži i nalaze sve veću primenu u svim delatnostima gde je neophodno nedvosmisleno utvrditi ili potvrditi identitet osobe. Ljudski faktor i dalje predstavlja osnovnu „rupu” u sigurnosti brojnih sistema: nemaštovite lozinke u vidu datuma rođenja ili imena partnera, lozinke zalepljene na papiru s donje strane tastature ili na monitoru, PIN-ovi zapisani na ceduljicama u novčaniku... Sve veća potreba za pamćenjem lozinki i brojeva tera nas na upotrebu istih šifara ili onih lakih za pamćenje. Biometrija eliminiše potrebu za pamćenjem lozinki jer smo lozinka mi sami. Ono što je nekada predstavljalo osnovni trik u naučnofantastičnim filmovima, danas postaje uobičajena slika u predvorjima zgrada ogromnih kompanija, u državnim institucijama i na aerodromima tehnološki naprednog Zapada, a odskora i kod nas. Potreba za biometrijom naročito je porasla posle terorističkih napada u Americi 11. septembra 2001. godine, kada su pooštrene kontrole na aerodromima i kada se javila potreba da se iz mase izdvoje potencijalni teroristi. Ovaj događaj je, pored brojnih uticaja na dešavanja u celom svetu, pospešio razvoj i intenzivirao primenu biometričkih sistema.

Otisak prsta

Prva primena na koju se pomisli kada se pomene biometrija jeste digitalno očitavanje otiska prsta. Otisak prsta je metoda koja se koristi za identifikaciju pojedinca još od najranije istorije i upotrebljavali su je Asirci, Vavilonci, Kinezi i Japanci. Od 1897. godine koristi se za identifikaciju kriminalaca, pa tako danas postoji velika baza otisaka prstiju. Ovaj način određivanja identiteta je internacionalno rasprostranjen i prihvaćen. Svaka osoba ima jedinstven otisak prsta koji se sastoji od udubljenja i ispupčenja. Postoje dva osnovna pristupa prilikom analize otiska prsta. Prvi analizira samo ukrštanja i završetke zavijutaka otiska, dok drugi prati celokupan pravac svake linije. Otisak skeniran prvom metodom zauzima oko 250 bajta, dok drugom metodom otisak zauzima oko 100 kilobajta. Naravno, postoji i razlika u brzini prepoznavanja otiska jer se u prvoj metodi upoređuje nekoliko karakterističnih tačaka, dok se u drugoj metodi upoređivanje vrši u kompletnoj bazi podataka, što može da traje i danima.

Različita je i tehnologija kojom se skenira otisak. Jedan od najpopularnijih načina jeste merenje kapacitivnosti. Pritiskom prsta na senzor koji je sastavljen od niza kondenzatora, ispupčenja i udubljenja otiska menjaće njihovu kapacitivnost. Prednost ove metode je što zahteva pravi otisak prsta, ali se javljaju problemi s mokrim i suvim prstima. Mokri prsti će dati tamnu, a suvi svetlu sliku.

Uz kapacitivnost, optička metoda je najkorišćeniji način skeniranja otiska prsta. CCD senzor beleži sliku prsta prislonjenog na staklo, a LE-diode osvetljavaju ispupčenja i udubljenja otiska. Prednosti ove metode su jednostavnost i niska cena, a nedostatak su tzv. „latentni otisci”. Naime, na senzorima na koje se prst prislanja celom površinom ostaje otisak prsta kao i na svakoj drugoj površini. To može da ometa sledeće skeniranje, ali isto tako predstavlja i sigurnosni rizik jer je taj otisak moguće skinuti.

Termoelektrična metoda je prilično retka. Senzor meri razliku u temperaturi ispupčenja na otisku i vazduha uhvaćenog u udubljenju kada je prst prislonjen uz senzor. Zahvaljujući tome, dobija se slika visoke rezolucije (oko 500 tpi, sa 256 nijansi sive), čak i kada je prst prljav ili otisak plitak. Prilikom skeniranja neophodno je prevući prst preko senzora, pa se tako rešava i problem čišćenja senzora i latentnih otisaka. Mane ove metode su to što korisnik mora da zna kako da koristi senzor i potreba za zagrevanjem senzora kako bi se izbeglo poklapanje temperature senzora i prsta, što povećava potrošnju.

E-Field senzori mere električno polje ispod gornjeg sloja kože, to jest tamo gde otisak počinje. Ova metoda je prilično osetljiva i beleži suve, istrošene i zaprljane otiske. Njeni nedostaci su mala rezolucija snimka i malo polje skeniranja što povećava procenat greške.

Senzori osetljivi na pritisak beleže samo ispupčenja otiska kada prst dođe u kontakt sa senzorom. To se dešava zahvaljujući upotrebi piezoelektričnih kristala koji pod pritiskom ili uvijanjem generišu struju. Nedostatak je što je očitani podatak jednobitni (ima/nema odnosno crno/belo). Međutim, ovi senzori podjednako dobro rade sa suvim i vlažnim prstima, a i površina skeniranja je prilično velika.

Biometrijska identifikacija pomoću otiska prsta ima brojne prednosti. Pre svega, kao što smo rekli, otisci prstiju se beleže još od davnina, a sve zemlje sveta imaju ogromne baze otisaka prstiju. Prelazak na novu tehnologiju je zbog toga izuzetno jednostavan. Isto tako, ljudima je ovaj način identifikacije poznat i ne izaziva podozrenje. Primene su brojne – u rubrici Test drive imali smo priliku da isprobamo dva biometrijska uređaja zasnovana na kapacitivnoj i optičkoj metodi namenjena upotrebi na kućnim kompjuterima. Senzori se mogu ugrađivati u prenosne računare, tako da senzorsko polje bude površina touchpada. Mogu se ugrađivati na tastature ili gornje površine miša. Čitači se mogu praviti u vidu USB priveska koji će se dati svakom zaposlenom u firmi, recimo, tako da on može da pristupi resursima s bilo kojeg kompjutera, čak i van firme. Čitači otiska prsta eliminišu potrebu za bilo kakvim ključem. Oni se mogu ugrađivati na akten-tašne za koje bi bilo moguće definisati skup ljudi koji može da ih otvori, ili na sefove, ili u automobile, ili na kućna vrata, ili...

Crte lica

Donedavno su se za prepoznavanje ljudskog lica koristili predstavnici reda i zakona koji su u ruci držali papir sa fotografijom osumnjičenog. Odskora to rade obične televizijske kamere i softver. Prednost ovog načina identifikacije je to što je, za razliku od starog, neupadljiv, efikasniji i teže ga je prevariti. Ljudsko lice je u najvećem broju slučajeva različito i predstavlja osnovni način na koji razlikujemo i pamtimo osobe, ali mi ljudsko lice doživljavamo kao celinu. Prilikom softverskog prepoznavanja lica ono se razlaže na oko 80 karakteristika, kao što su, recimo, rastojanje između očiju, širina i dužina nosa, jagodice, brada, oblik vilice... Sve te karakteristike se zatim pretvaraju u numerički oblik, a taj niz cifara se naziva otisak lica. Za uspešno prepoznavanje potrebno je poklopiti između 15 i 20 karakteristika, tako da se pojedinac može identifikovati čak i posle izvršene plastične operacije, a da ne pominjemo farbanje kose ili upotrebu naočara za sunce.

Proces identifikacije obavlja se u nekoliko koraka. Softver pretražuje snimak sa video-kamere u potrazi za licima. Lice se na slici traži grubo, u niskoj rezoluciji, a na visoku rezoluciju se prelazi kada se pronađe oblik u vidu lica. Zatim se određuje veličina i položaj lica u odnosu na kameru. Lice mora da bude pod uglom od barem 35 stepeni u odnosu na kameru. Zatim se vrši normalizacija, to jest lice se rotira i menja mu se veličina kako bi se izvršilo upoređivanje. Podaci o licu se prebacuju u numerički oblik, a zatim se vrši upoređivanje sa podacima u bazi. Pošto otisak lica zauzima samo 84 bajta, sistem je u stanju da uporedi između 15 i 60 miliona otisaka u minutu.

Najveću primenu softver za prepoznavanje lica nalazi u službi reda i zakona, to jest za pronalaženje osumnjičenih u masi. Ovaj sistem je prvi put masovno upotrebljen u januaru 2000. na bejzbol utakmici u Floridi. Softver FaceIt je pušten probno na godinu dana u gradu Tampa u Floridi, a na osnovu njega nije izvršeno nijedno hapšenje, iako je na pomenutoj utakmici identifikovano 19 osoba sa podebljim dosijeima. Isti softver korišćen je u Meksiku da bi se izbegli dupli glasovi na predsedničkim izborima. Ranije se dešavalo da se ljudi registruju u biračke spiskove pod različitim imenima kako bi mogli da glasaju više puta. U toku predsedničkih izbora 2000. godine ovaj sistem je korišćen za prepoznavanje ranije prijavljenih glasača.

Moguće primene sistema su takođe zanimljive. Ugrađene kamere na bankomatima bi mogle da se iskoriste za identifikaciju korisnika kartice i tek ukoliko se identitet poklapa s onim koji je zapisan na kartici, isplata će biti izvršena. U Velikoj Britaniji policija ima drugačiju zamisao primene ove tehnologije. Oni žele da je upotrebe u identifikaciji žrtava jer su po razbijanju lanca dečje pornografije konfiskovali oko tri miliona slika za koje bi ručno sortiranje oduzelo previše vremena.

Tehnologija prepoznavanja lica izuzetno je zanimljiva jer, slično otiscima prstiju, postoje velike baze fotografija ili se mogu lako napraviti (slike za lične karte ili vozačke dozvole). Takođe, proces identifikacije je jednostavan, a pojedinac čak nije ni svestan da se vrši određivanje njegovog identiteta. Međutim, tehnologija prepoznavanja lica još uvek je u razvoju i oslanja se i dalje u velikoj meri na ljudskog operatera.

Geometrija ruke i raspored vena

Geometrija ruke je proces u kojem se vrši analiza oblika šake i dužine prstiju. Prilikom analize ruke, uzima se oko 90 parametara. Za razliku od otiska prsta, geometrija ruke nije jedinstvena za svakog pojedinca. Zbog toga se ovi sistemi koriste za verifikaciju identiteta, a ne za samu identifikaciju. Zbog toga su pogodni za verifikaciju identiteta velikog broja pojedinaca, recimo prilikom kontrole na granici. Kada se radi o identifikaciji, geometrija ruke se najčešće upotrebljava u kombinaciji s nekom drugom metodom. Ova metoda može da se primenjuje i u firmama, gde zaposleni prijavljuju dolazak i odlazak sa posla skeniranjem ruke.

Geometrija ruke može da se kombinuje sa analizom rasporeda vena na šaci. Slično otisku prsta, ova metoda traži mesta ukrštanja vena koja prave karakterističnu šaru. Primenu već počinje da nalazi. Recimo, Fujitsu je napravio čitač vena (zvuči pomalo zloslutno, zar ne?) koji bi trebalo da se upotrebljava u nekoliko banaka u Japanu. Jedna od njih je Tokyo-Mitsubishi, treća po veličini u Japanu. Čitači funkcionišu tako što se dlan postavi na nekoliko centimetara iznad površine skenera. Korisnicima u Japanu se ova ideja dopada iz higijenskih razloga jer nema nikakvog kontakta sa čitačem, kao što je slučaj sa čitačima otiska. Još jedna primena čitača vena mogla bi da bude ugradnja na kvake koje bi automatski otključavale vrata ili na vatreno oružje koje bi moglo da opali samo ukoliko ga vlasnik drži u ruci.

Skeniranje oka

Postoje dve metode prilikom određivanja identiteta pomoću oka – skeniranje dužice (irisa) i skeniranje mrežnjače (retine) oka. Skeniranje dužice se zasniva na analizi pojedinosti prstena u boji koji okružuje zenicu (irisa). Na dužici postoji više od 200 tačaka koje se mogu iskoristiti za identifikaciju, kao što su prsteni, brazde i pegice. Te šare su jedinstvene za svakog pojedinca, čak se levo i desno oko iste osobe razlikuju. Zbog toga se ova metoda uspešno može koristiti i za identifikaciju, a ne samo za verifikaciju. Za snimanje dužice dovoljna je obična kamera. Snimanje se može obaviti sa izvesne daljine (čak i do pola metra) i kroz naočare. Da bi se izbeglo korišćenje veštačkog oka, sistem može da osvetli oko i da vidi da li dolazi do skupljanja zenice.

Ovaj sistem je primenu našao još 1994. godine u nekoliko zatvora u Americi za identifikaciju zatvorenika ili kao sigurnosna provera zaposlenih. Na frankfurtskom aerodromu ovaj sistem se koristi za identifikaciju tzv. „čestih letača” i njihovo brzo propuštanje kroz aerodromske kontrole. Skeniranje dužice se najviše primenjuje u Ujedinjenim Arapskim Emiratima, gde se svi stranci koji ulaze u zemlju skeniraju, a zatim se njihove dužice upoređuju s onima iz baze, kako bi se izdvojili pojednici koji su proterani iz UAE. Oko 7000 putnika se svakog dana upoređuje sa oko 550.000 osoba u bazi. Za pretragu je potrebno oko dve sekunde. Do sada je ovom metodom pronađeno oko 22.500 osoba i njihovi identiteti su daljom istragom potvrđeni.

Prednost ove metode je njena pouzdanost i relativna jednostavnost. Nedostatak je to što je za skeniranje oka glavu potrebno držati na tačno određenom mestu, što nije naročito zgodno ako neko to ne želi da uradi svojevoljno. Takođe, baze skeniranih dužica ne postoje, već bi morale da se prave „od nule”.

Skeniranje mrežnjače koristi individualnost krvnih sudova na dnu oka. Ovaj vid identifikacije je najpouzdanija od svih biometrijskih metoda: pošto ne postoji način da se mrežnjača falsifikuje, ona se ne menja tokom celog života osobe, a mrežnjača mrtve osobe toliko brzo propada da nisu neophodne dodatne mere utvrđivanja da li je osoba živa ili ne. Za uspešno skeniranje je potrebno skinuti naočare, oko treba da je blizu skeneru i neophodno je fokusirati se na određenu tačku. Proces skeniranja traje između 10 i 15 sekundi i za to vreme je oko osvetljeno svetlošću slabog intenziteta. Jasno je da je ovo komplikovaniji i neugodniji način utvrđivanja identiteta od svih ranije pomenutih. Zbog toga, a i zbog visoke cene i pouzdanosti, skeniranje mrežnjače koristi se samo za instalacije visokog nivoa sigurnosti, kao što su vojna postrojenja, banke ili elektrane.

Prepoznavanje glasa

Prepoznavanje glasa beleži ritam, frekvenciju, visinu i tonalitet glasa. Za snimanje glasa moguće je koristiti i običan ili telefonski mikrofon, mada se pouzdanost skeniranja povećava upotrebom kvalitetnijih mikrofona. Ovo nije naročito pouzdana metoda, pa se tako koristi u verifikacione, a ne identifikacione svrhe. Vreme verifikacije je oko pet sekundi. Kako bi se izbegao falsifikat korišćenjem snimka, sistem traži istovremeno i visoke i niske frekvencije zvuka jer je to u većini snimaka nemoguće reprodukovati, tačnije, one se mogu naći samo u pravom glasu. Takođe, neki sistemi generišu nasumičan niz brojeva koji osoba treba da izgovori. Prednost ove metode je što je potrebna oprema izuzetno jeftina i svaki današnji kompjuter, uz odgovarajući softver, može da se iskoristi kao platforma za prepoznavanje glasa. Međutim, nizak nivo pouzdanosti prepoznavanje glasa čini dopunskom metodom uz neku drugu, pouzdaniju biometrijsku metodu.

• • •

Kao što smo već pomenuli, biometrijske metode eliminišu potrebu za pamćenjem lozinki i ličnih identifikacionih brojeva, povećavajući time sigurnost sistema i olakšavajući nam pristup. Međutim, upotrebom biometrije može da se javi problem pomeranja nasilja sa objekta na osobu. Dok bi kriminalac ranije razbijao prozor kola ili obijao bravu kako bi ukrao auto, upotreba biometrije bi mogla da ga natera da razmišlja o tome da odseče prst vlasnika ili da primora vlasnika da prst nasloni na čitač. Sistemi kao što je prepoznavanje lica pomoću skrivenih kamera povlače pitanje povrede privatnosti. Ipak, za sada biometrija ima više pozitivnih nego negativnih posledica.

Za kraj, navešćemo još primer iz našeg okruženja. U GAK „Narodni front” instaliran je čitač otisaka prstiju kako bi se sprečila zloupotreba radnog vremena. Dok je magnetnu karticu moguće dati kolegi da je provuče kroz čitač kad provlači i svoju, s otiskom prsta to više nije moguće. Naravno, odmah su počele priče o tome kako je taj aparat opasan po zdravlje jer zrači (iz navedenog principa rada čitača otisaka vidi se da nikakvog zračenja nema). Jasno je da ovaj uređaj može da smeta samo onima koji ne žele da rade jer je ovaj sistem sada nemoguće prevariti. Inače, sistem čitača otiska prstiju uspešno se koristi i u RTS-u, korporaciji Lola i preduzeću Jaffa.

Ivan ČABRILO