Биометрическая идентификация по электрофизиологическим характеристикам. Краткий обзор технологии BDS

Совершенная технология биометрической идентификации должна быть достоверной, надежной и ненасильственной. При этом она должна быть простой и быстрой в применении, недорогой в эксплуатации и предельно стойкой к различным имитациям. По заявлению руководства компании IDesia, ее инновационная технология биометрической идентификации BDS отвечает всем вышеперечисленным требованиям. Рассмотрим данную технологию подробнее.

Биометрическая идентификация — это автоматизированный метод, с помощью которого регистрируют уникальные физиологические особенности и поведенческие характеристики человека для дальнейшей идентификации его личности.

Физиологические особенности, такие как папиллярный узор пальца, рисунок радужной оболочки глаза, структура ДНК, являются неизменными характеристиками человека на протяжении всей его жизни.

В отличие от пароля или персонального идентификационного номера они не могут быть изменены, украдены или потеряны. Чем более уникальными являются присущие характеристики индивидууму, тем более достоверная обеспечивается идентификация.

Тем не менее, оптимизация системы только по критерию достоверности нередко приводит к тому, что в отдельных случаях другие системные требования, особенно при масштабном применении биометрической идентификации, становятся трудно реализуемыми.

Наглядный тому пример — идентификация по структуре ДНК, которая сейчас является абсолютно достоверной, но крайне дорогой, длительной и, в некоторой степени, насильственной процедурой.

Поэтому особую практическую ценность представляет система биометрической идентификации, которая при высокой степени достоверности обладает такими важнейшими свойствами, как простота и надежность функционирования, быстрое получение результатов, компактность исполнения и небольшая цена.

Сравнительно недавно компания IDesia представила свою новую систему биометрической идентификации BDS, которая, по заявлению разработчиков, отвечает всем вышеуказанным критериям.

Технология BDS

Технология BDS (Bio-Dynamic Signature — биодинамическая подпись) основана на применении изменяемых (динамических) электрофизиологических характеристик живого организма в качестве идентификационных признаков. Для целей биометрической идентификации в технологии BDS, главным образом, используется сердцебиение. (Разработчики технологии отмечают, что учитываются также электрические сигналы нервной системы.)

Известно, что любое бьющееся человеческое сердце, даже имеющее патологию, обладает многими схожими с другими живыми сердцами электрофизиологическими характеристиками. Исследователи компании IDesia обратили внимание на тот факт, что при работе сердца на фоне общих признаков проявляются мельчайшие индивидуальные различия, свойственные конкретному человеку. Данные индивидуальные различия получили название биодинамической подписи (рис. 1).

Генетические особенности, а также воздействие на человека окружающей среды (преимущественно в ранний период жизни) влияют на характеристики электрических сигналов, генерируемых его сердцем. На основании проведенных исследований был сделан вывод об уникальности и постоянстве (независимо от возраста и состояния здоровья) биодинамической подписи.

В академической прессе давно высказывалось мнение, что электрокардиографические данные можно применять в целях идентификации человека.

Компания IDesia стала первой, где воплотили эти теоретические предпосылки в доступную на рынке систему биометрической идентификации.

Специалисты компании разработали и запатентовали микросхему датчика и ряд математических алгоритмов, которые стали основой нового метода биометрической идентификации.

На рис. 2 представлены результаты биодинамической подписи одного и того же человека, полученные с помощью технологии BDS в различное время.

Как видно из графиков, полученные результаты практически совпадают, что свидетельствует о статистической достоверности метода.

Микросхемы датчика BDS

Специалисты компании IDesia разработали две миниатюрные аналоговые (ASIC) микросхемы датчика — BDS Sensor и BDS ProSensor.

Функциональные диаграммы микросхем представлены на рис. 3, 4.

Устройство регистрации электрофизиологических сигналов состоит из двух основных функциональных частей — группы контактов (резистивного датчика), которые выведены на корпус устройства, и собственно микросхемы.

В микросхему датчика входит усилитель электрофизиологических сигналов, ряд фильтров, АЦП и блок ввода/вывода на основе интерфейса UART.

В микросхеме BDS ProSensor присутствует и блок обработки данных.

Размеры датчика BDS (рис. 5) всего 4×4×1,5 мм, что намного меньше самого миниатюрного сканера отпечатков пальцев.

Примеры использования BDS-датчиков

Специалисты компании IDesia предполагают, что технология биометрической идентификации найдет широкое применение в портативных электронных устройствах, таких как карты памяти, мобильные телефоны, ноутбуки, КПК и т. д. (рис. 5).

Одной из перспективных областей применения BDS-датчиков являются смарт-карты. BDS-датчик располагается непосредственно на карте и интегрируется с ее микросхемой (рис. 6). Подобное решение позволяет значительно повысить степень защиты карты от подделки и несанкционированного использования.

Компания IDesia предлагает использовать биодинамическую подпись совместно с другими методами биометрической идентификации. Такой синергетический подход существенно повышает достоверность получаемых результатов.

Для этих целей была разработана мультимодальная система BDS Fusion: в одном устройстве объединены два метода биометрической идентификации — по отпечаткам пальцев и биодинамической подписи.

Функциональная схема устройства представлена на рис. 7.

Сравнительные характеристики технологии BDS и других методов биометрической идентификации

Существует несколько статистических параметров, которые определяют эффективность системы биометрической идентификации.

Наиболее важными из них являются коэффициент ложного допуска (FAR — False Acceptance Rate) и коэффициент ложного отказа в допуске (FRR — False Rejection Rate). Значения обоих коэффициентов должны быть минимальными. Таким образом, система не должна отвергать подлинную личность и всегда отказывать в допуске фальсифицированной личности. Точка пересечения кривых FAR и FRR, которая называется равнозначным коэффициентом ошибки (EER — Equal Error Rate), должна быть максимально приближена к нулю. Современные коммерческие системы биометрической идентификации имеют значения вышеуказанных коэффициентов значительно больше нуля. По заявлению разработчиков технологии BDS, при лабораторных испытаниях (более 200 объектов) данная система показала наилучшие результаты FAR/FRR по сравнению с другими методами биометрической идентификации. Также проводились сравнения и по качественным характеристикам, результаты которых приведены в таблице.

Рассмотренная технология BDS компании IDesia сегодня является одной из наиболее перспективных технологий биометрической идентификации для массового рынка. К ее преимуществам относятся исключительная компактность устройств на ее основе, их невысокая цена и универсальность применения.

Литература

1. www.idesia-biometrics.com