science >> Wetenschap >  >> anders

Hoe biometrie werkt

Irisscanning is een vorm van biometrische identificatie. Francesco Carta-fotografo / Getty Images

Stel je voor dat je James Bond bent, en je moet een geheim laboratorium binnengaan om een ​​dodelijk biologisch wapen te ontwapenen en de wereld te redden. Maar eerst, je moet voorbij het beveiligingssysteem komen. Het vereist meer dan alleen een sleutel of een wachtwoord -- je moet de irissen van de schurk hebben, zijn stem en de vorm van zijn hand om binnen te komen.

U kunt dit scenario ook tegenkomen, minus het dodelijke biologische wapen, tijdens een gemiddelde werkdag. Luchthavens, ziekenhuizen, hotels, supermarkten en zelfs Disney-pretparken gebruiken steeds vaker biometrie -- technologie die u identificeert op basis van uw fysieke of gedragskenmerken -- voor extra veiligheid.

In dit artikel, je leert over biometrische systemen die handschrift gebruiken, handgeometrie, stemafdrukken, irisstructuur en aderstructuur. Je leert ook waarom meer bedrijven en overheden de technologie gebruiken en of Q's nepcontactlenzen, opgenomen stem en siliconenhand zouden James Bond echt in het lab kunnen krijgen (en hem de wereld laten redden).

U neemt elke dag elementaire veiligheidsmaatregelen - u gebruikt een sleutel om uw huis binnen te komen en logt in op uw computer met een gebruikersnaam en wachtwoord. Je hebt waarschijnlijk ook de paniek ervaren die gepaard gaat met zoekgeraakte sleutels en vergeten wachtwoorden. Het is niet alleen dat je niet kunt krijgen wat je nodig hebt -- als je je sleutels verliest of je wachtwoord op een stuk papier schrijft, iemand anders kan ze vinden en gebruiken alsof ze jou waren.

In plaats van iets te gebruiken dat je hebt (zoals een sleutel) of iets dat je weet (zoals een wachtwoord), biometrische toepassingen wie je bent om u te identificeren. Biometrie kan gebruiken fysieke eigenschappen , Net als je gezicht, vingerafdrukken, irissen of aderen, of gedragskenmerken zoals je stem, handschrift of typritme. In tegenstelling tot sleutels en wachtwoorden, uw persoonlijke eigenschappen zijn uiterst moeilijk te verliezen of te vergeten. Ze kunnen ook heel moeilijk te kopiëren zijn. Om deze reden, veel mensen beschouwen ze als veiliger en veiliger dan sleutels of wachtwoorden.

Biometrie maakt gebruik van unieke eigenschappen, als de iris van je oog, om u te identificeren. Foto met dank aan Iridian Technologies

Biometrische systemen kunnen ingewikkeld lijken, maar ze gebruiken allemaal dezelfde drie stappen:

  • Inschrijving :De eerste keer dat u een biometrisch systeem gebruikt, het registreert basisinformatie over u, zoals uw naam of een identificatienummer. Vervolgens wordt een afbeelding of opname van uw specifieke eigenschap vastgelegd.
  • Opslag :In tegenstelling tot wat u in films ziet, de meeste systemen slaan niet de volledige afbeelding of opname op. In plaats daarvan analyseren ze uw eigenschap en vertalen deze in een code of grafiek. Sommige systemen registreren deze gegevens ook op een smartcard die u bij u draagt.
  • Vergelijking :De volgende keer dat u het systeem gebruikt, het vergelijkt de eigenschap die u presenteert met de informatie in het bestand. Vervolgens, het accepteert of verwerpt dat je bent wie je beweert te zijn.
Deze laptop is voorzien van een vingerafdrukscanner, biometrische beveiliging in huis.

Systemen gebruiken ook dezelfde drie componenten:

  • EEN sensor die het kenmerk detecteert dat wordt gebruikt voor identificatie
  • EEN computer die de informatie leest en opslaat
  • Software die het kenmerk analyseert, vertaalt het in een grafiek of code en voert de daadwerkelijke vergelijkingen uit

Biometrische beveiligingssystemen, zoals de vingerafdrukscanner die beschikbaar is op de IBM ThinkPad T43 (rechts), wordt steeds gebruikelijker voor thuisgebruik. U kunt andere HowStuffWorks-artikelen lezen om meer te weten te komen over gezichtsherkenning en het scannen van vingerafdrukken.

Inhoud
  1. Handschrift
  2. Hand- en vingergeometrie
  3. Stemafdrukken
  4. Iris Scannen
  5. Ader geometrie
  6. Privacy en andere zorgen

Handschrift

Deze tablet-pc heeft een handtekeningverificatiesysteem. Foto met dank aan Softpro

Op het eerste gezicht, het gebruik van handschrift om mensen te identificeren lijkt misschien geen goed idee. Ten slotte, veel mensen kunnen met een beetje tijd en oefening het handschrift van anderen leren kopiëren. Het lijkt erop dat het gemakkelijk zou zijn om een ​​kopie van iemands handtekening of het vereiste wachtwoord te krijgen en te leren deze te vervalsen.

Maar biometrische systemen kijken niet alleen naar hoe je elke letter vormgeeft; ze analyseren de handeling van het schrijven. Ze kijken naar de druk die je uitoefent en de snelheid en het ritme waarmee je schrijft. Ze registreren ook de volgorde waarin u letters vormt, zoals of je punten en kruisen toevoegt terwijl je bezig bent of nadat je het woord hebt voltooid.

In tegenstelling tot de eenvoudige vormen van de letters, deze eigenschappen zijn erg moeilijk te smeden. Zelfs als iemand anders een kopie van uw handtekening heeft gekregen en deze heeft getraceerd, het systeem zou hun vervalsing waarschijnlijk niet accepteren.

De sensoren van een handschriftherkenningssysteem kunnen een aanraakgevoelig schrijfoppervlak bevatten of een pen met sensoren die hoek detecteren, druk en richting. De software vertaalt het handschrift in een grafiek en herkent de kleine veranderingen in iemands handschrift van dag tot dag en in de loop van de tijd.

Hand- en vingergeometrie

Een handgeometriescanner Foto met dank aan Ingersoll-Rand

De handen en vingers van mensen zijn uniek -- maar niet zo uniek als andere eigenschappen, zoals vingerafdrukken of irissen. Daarom hebben bedrijven en scholen in plaats van hoogbeveiligde faciliteiten, gebruiken doorgaans hand- en vingergeometrielezers om authenticeren gebruikers, niet doen identificeren hen. Disney themaparken, bijvoorbeeld, gebruik vingergeometrielezers om kaarthouders toegang te verlenen tot verschillende delen van het park. Sommige bedrijven gebruiken handgeometrielezers in plaats van prikkaarten.

Systemen die hand- en vingergeometrie meten, gebruiken een digitale camera en licht. Om er een te gebruiken, u plaatst eenvoudig uw hand op een vlakke ondergrond, door uw vingers uit te lijnen tegen verschillende pinnen om een ​​nauwkeurige meting te garanderen. Vervolgens, een camera maakt een of meer foto's van je hand en de schaduw die deze werpt. Het gebruikt deze informatie om de lengte te bepalen, breedte, dikte en kromming van uw hand of vingers. Het vertaalt die informatie in een numeriek sjabloon.

Hand- en vingergeometriesystemen hebben een aantal sterke en zwakke punten. Omdat handen en vingers minder onderscheidend zijn dan vingerafdrukken of irissen, sommige mensen hebben minder snel het gevoel dat het systeem hun privacy schendt. Echter, de handen van veel mensen veranderen in de loop van de tijd als gevolg van een blessure, veranderingen in gewicht of artritis. Sommige systemen werken de gegevens bij om kleine wijzigingen van dag tot dag weer te geven.

Voor toepassingen met een hogere beveiliging, biometrische systemen gebruiken meer unieke kenmerken, zoals stemmen.

Stemafdrukken

Luidsprekerherkenningssystemen gebruiken spectrogrammen menselijke stemmen te vertegenwoordigen. Foto met dank aan Richard Horne

Je stem is uniek vanwege de vorm van je stemholtes en de manier waarop je je mond beweegt als je spreekt. Om u aan te melden voor een voiceprint-systeem, je zegt de exacte woorden of zinsdelen die nodig zijn, of je geeft een uitgebreid voorbeeld van je spraak, zodat de computer je kan identificeren, welke woorden je ook zegt.

Als mensen denken aan stemafdrukken, ze denken vaak aan het golfpatroon dat ze op een oscilloscoop zouden zien. Maar de gegevens die in een stemafdruk worden gebruikt, zijn een geluid spectrogram , geen golfvorm. Een spectrogram is in feite een grafiek die de frequentie van een geluid op de verticale as en de tijd op de horizontale as laat zien. Verschillende spraakgeluiden creëren verschillende vormen in de grafiek. Spectrogrammen gebruiken ook kleuren of grijstinten om de akoestische kwaliteiten van geluid weer te geven. Deze tutorial heeft veel meer informatie over spectrogrammen en hoe ze te lezen.

Sommige bedrijven gebruiken spraakherkenning zodat mensen toegang kunnen krijgen tot informatie of autorisatie kunnen geven zonder fysiek aanwezig te zijn. In plaats van over te stappen op een irisscanner of handgeometrielezer, iemand kan toestemming geven door te bellen. Helaas, mensen kunnen sommige systemen omzeilen, vooral degenen die telefonisch werken, met een eenvoudige opname van het wachtwoord van een bevoegd persoon. Daarom gebruiken sommige systemen meerdere willekeurig gekozen spraakwachtwoorden of gebruiken ze algemene spraakafdrukken in plaats van afdrukken voor specifieke woorden. Anderen gebruiken technologie die de artefacten detecteert die ontstaan ​​bij het opnemen en afspelen.

Gelaagd versus multimodaal

Voor sommige beveiligingssystemen één identificatiemethode is niet voldoende. Gelaagd systemen combineren een biometrische methode met een keycard of pincode. Multimodaal systemen combineren meerdere biometrische methoden, zoals een irisscanner en een voiceprint-systeem.

Iris Scannen

Ooganatomie Foto met dank aan Iridian Technologies

Irisscannen kan erg futuristisch lijken, maar het hart van het systeem is een eenvoudige digitale CCD-camera. Het maakt gebruik van zowel zichtbaar als nabij-infrarood licht om een ​​heldere, contrastrijke foto van iemands iris. Met nabij-infrarood licht, iemands pupil is erg zwart, waardoor het voor de computer gemakkelijk is om de pupil en iris te isoleren.

Als je in een irisscanner kijkt, ofwel stelt de camera automatisch scherp of u gebruikt een spiegel of hoorbare feedback van het systeem om ervoor te zorgen dat u correct bent gepositioneerd. Gebruikelijk, uw oog is 3 tot 10 inch van de camera verwijderd. Als de camera een foto maakt, de computer lokaliseert:

  • Het centrum van de pupil
  • De rand van de pupil
  • De rand van de iris
  • De oogleden en wimpers

Vervolgens analyseert het de patronen in de iris en vertaalt deze in een code.

Een irisscanner Foto met dank aan Iridian Technologies

Irisscanners komen steeds vaker voor in zwaarbeveiligde toepassingen omdat de ogen van mensen zo uniek zijn (de kans om de ene iriscode voor een andere te verwarren is 1 op 10 tot de 78e macht [ref]. Ze bieden ook meer dan 200 referentiepunten voor vergelijking , in tegenstelling tot 60 of 70 punten in vingerafdrukken.

De iris is een zichtbare maar beschermde structuur, en het verandert meestal niet in de loop van de tijd, waardoor het ideaal is voor biometrische identificatie. Meestal, de ogen van mensen blijven ook onveranderd na oogchirurgie, en blinden kunnen irisscanners gebruiken zolang hun ogen irissen hebben. Brillen en contactlenzen interfereren meestal niet en veroorzaken geen onnauwkeurige metingen.

Ader geometrie

Aderscanners gebruiken nabij-infraroodlicht om de patronen in de aderen van een persoon te onthullen.

Net als bij irissen en vingerafdrukken, de aderen van een persoon zijn volledig uniek. Tweelingen hebben geen identieke aderen, en de aderen van een persoon verschillen tussen hun linker- en rechterkant. Veel aderen zijn niet zichtbaar door de huid, waardoor ze uiterst moeilijk te vervalsen of te manipuleren zijn. Hun vorm verandert ook heel weinig naarmate een persoon ouder wordt.

Om een ​​aderherkenningssysteem te gebruiken, je plaatst gewoon je vinger, pols, palm of de rug van uw hand op of in de buurt van de scanner. Een camera maakt een digitale foto met behulp van nabij-infrarood licht. De hemoglobine in uw bloed absorbeert het licht, dus aderen lijken zwart op de foto. Zoals bij alle andere biometrische typen, de software maakt een referentiesjabloon op basis van de vorm en locatie van de aderstructuur.

Scanners die de adergeometrie analyseren, verschillen volledig van aderscantests die in ziekenhuizen worden uitgevoerd. Aderscans voor medische doeleinden gebruiken meestal radioactieve deeltjes. Biometrische beveiligingsscans, echter, gebruik gewoon licht dat lijkt op het licht dat uit een afstandsbediening komt. NASA heeft veel meer informatie over het maken van foto's met infrarood licht.

Privacy en andere zorgen

Sommige mensen maken om culturele of religieuze redenen bezwaar tegen biometrie. Anderen stellen zich een wereld voor waarin camera's hen identificeren en volgen terwijl ze over straat lopen, het volgen van hun activiteiten en kooppatronen zonder hun toestemming. Ze vragen zich af of bedrijven biometrische gegevens zullen verkopen zoals ze e-mailadressen en telefoonnummers verkopen. Mensen kunnen zich ook afvragen of er ergens een enorme database zal bestaan ​​die essentiële informatie over iedereen in de wereld bevat, en of die informatie daar veilig zou zijn.

Op dit punt, echter, biometrische systemen hebben niet de mogelijkheid om informatie over iedereen in de wereld op te slaan en te catalogiseren. De meeste slaan een minimale hoeveelheid informatie op over een relatief klein aantal gebruikers. Ze slaan over het algemeen geen opname of real-life weergave van iemands eigenschappen op - ze zetten de gegevens om in een code. De meeste systemen werken ook alleen op de ene specifieke plaats waar ze zich bevinden, zoals een kantoorgebouw of ziekenhuis. De informatie in het ene systeem is niet noodzakelijk compatibel met andere, hoewel verschillende organisaties proberen biometrische gegevens te standaardiseren.

Naast het potentieel voor inbreuken op de privacy, critici uiten verschillende zorgen over biometrie, zoals:

  • te veel vertrouwen :De perceptie dat biometrische systemen onfeilbaar zijn, kan ertoe leiden dat mensen de dagelijkse, gezond verstand beveiligingspraktijken en om de gegevens van het systeem te beschermen.
  • Toegankelijkheid :Sommige systemen kunnen niet worden aangepast aan bepaalde populaties, zoals ouderen of mensen met een handicap.
  • Interoperabiliteit :In noodsituaties, instanties die verschillende systemen gebruiken, moeten mogelijk gegevens delen, en vertragingen kunnen het gevolg zijn als de systemen niet met elkaar kunnen communiceren.

Veel meer informatie

gerelateerde artikelen

  • Hoe DNA-bewijs werkt
  • Hoe gezichtsherkenning werkt
  • Hoe vingerafdrukscanners werken
  • Hoe versleuteling werkt
  • Hoe identiteitsdiefstal werkt
  • Hoe lockpicking werkt
  • Hoe digitale camera's werken
  • Hoe scanners werken

Meer geweldige links

  • Biometrisch consortium
  • Biometrische catalogus
  • MSU:Biometrisch onderzoek
  • Ministerie van Defensie:Biometrie
  • National Institute of Standards and Technology:Biometrics Resource Center

bronnen

  • Bromba, Dr. Manfred. "Veelgestelde vragen over biometrie." http://www.bromba.com/faq/biofaqe.htm#Biometrie
  • Bruin, Greg. "De punten verbinden." Latijnse handel, april 2005. http://www.findarticles.com/p/articles/mi_m0BEK/is_4_13/ai_n13798070
  • FindBiometrics http://www.findbiometrics.com/
  • Binnenlandse veiligheid:biometrie. GlobalSecurity.org http://www.globalsecurity.org/security/systems/biometrics.htm
  • Mainguet, Jean-François. "Biometrie." 2004. http://perso.wanadoo.fr/fingerchip/biometrics/biometrics.htm
  • Roos, EEN., S. Prabhakar en A. Jain. "Een overzicht van biometrie." http://biometrics.cse.msu.edu/info.html
  • Bronnen met betrekking tot biometrie en mensen met een handicap http://www.icdri.org/biometrics/biometrics.htm
  • Thalheim, L., J. Krissler en P. Ziegler. "Bodycheck." WIBU-systemen, November 2002. http://www.heise.de/ct/english/02/11/114/

Meer >

Meer >

Hoofdlijnen

  1. Het verschil tussen craniologie en frenologie
  2. Waarom herinneren we ons pijn?
  3. Kan de groei van volwassen hersencellen de manier waarop we denken over veroudering veranderen?
  4. Welke combinatie van chromosomen resulteert in een jongen?
  5. Wat zijn de vijf belangrijkste functies van het skeletsysteem?
  6. De soorten weefsels waarvan DNA kan worden geëxtraheerd om DNA-vingerafdrukken te maken
  7. Wat is het voordeel van het gebruik van vlekken om naar cellen te kijken?
  8. Hoe werkt ADP naar ATP?
  9. Wat zijn de zes menselijke levensprocessen?

Wetenschap