Пальцы веером: быстро, точно, бесконтактно

Со сканерами отпечатков пальцев в той или иной степени знакомы все, а многие каждый день пользуются ими на своем смартфоне. Но даже если вы привыкли разблокировать экран по-другому, вам наверняка случалось сталкиваться с ними при оформлении визы, при проходе пограничного контроля или в других ситуациях, — этот метод весьма популярен.

Мы уже обсуждали преимущества и недостатки использования отпечатков пальцев для подтверждения личности с точки зрения удобства и рисков для безопасности, а также в других аспектах. В этой статье мы расскажем о двух новых методах сканирования отпечатков пальцев, которые были представлены на крупнейшей выставке мобильных технологий Mobile World Congress 2018.

Существует много способов проверить отпечатки пальцев, но все они, как правило, требуют, чтобы человек приложил палец к датчику. Датчик может, например, измерить небольшую разницу в электрическом сопротивлении на разных частях подушечки пальца, а затем нарисовать ее уникальный узор, пользуясь этими данными, — а может и просто сфотографировать палец. Некоторые датчики испускают ультразвуковые волны и улавливают их отражения, чтобы построить точную 3D-модель пальца на основе отраженных эхолокационных сигналов. В общем, вариантов хватает.

Когда вас просят прижать палец к датчику, чтобы подтвердить свою личность, устройство снимает отпечаток и сравнивает с тем, который хранится в базе данных. Если достаточное количество определенных линий на изображении в базе совпадет (или почти совпадет) с линиями на изображении, которое только что сделал сканер, ваша личность будет подтверждена: вы сможете разблокировать смартфон, въехать в страну — в общем, сделать то, для чего вам понадобилось пройти проверку.

Все описанные выше методы требуют, чтобы вы коснулись датчика на секунду или две. Но технология небезупречна: иногда приходится вытереть палец и приложить его повторно. Емкостный датчик не работает с влажной кожей, а камера может смазать снимок, если провести рукой слишком быстро. Это также может помешать и ультразвуковому сканированию. К тому же собственный смартфон так разблокировать вполне нормально, а вот касаться датчика, который до вас трогали тысячи людей, многим покажется негигиеничным. Кроме того, прикладывание пальцев слишком задерживает очередь там, где проверить нужно целые толпы.

На выставке MWC 2018 французская компания Idemia представила новый метод сканирования отпечатков пальцев, для которого не нужно ничего касаться. Достаточно провести рукой в паре сантиметров над поверхностью сканера (вы не касаетесь датчика, так что бактерии вам не страшны) — и несколько встроенных камер снимут видео вашей руки в движении. После этого алгоритм, основанный на машинном обучении, создаст трехмерную модель ваших пальцев.

Камеры хорошо работают только при определенном освещении, поэтому система Idemia подсвечивает вашу руку зеленым. Вы наверняка уже встречали похожие сканеры, использующие камеры и зеленую подсветку, однако, в отличие от них, система Idemia создает трехмерную, а не двухмерную модель.

Несколько камер и трехмерное моделирование дают Idemia два значительных преимущества перед единственной камерой, способной создавать только плоскостное изображение. Во-первых, это сочетание скорости и точности: каждая камера делает более десяти снимков (напомним, что любое видео можно рассматривать как последовательность фотографий), и алгоритм работает достаточно быстро, чтобы обработать их все за долю секунды. В результате изображение высокой четкости создается невероятно быстро. Как правило, процесс сканирования, обработки и сравнения отпечатков четырех пальцев отнимает меньше секунды.

Второе преимущество, разумеется, заключается в том, что вам ничего не приходится касаться. Чтобы сделать хорошую фотографию на обычном сканере, необходимо держать пальцы неподвижно, то есть прижимать их к поверхности сканера. Однако видеосъемка позволяет не беспокоиться о качестве каждого отдельного кадра: проанализировав их все вместе, система создаст гораздо более качественное изображение. Поэтому достаточно просто быстро провести рукой над сканером.

В Idemia считают, что сканеры такого рода найдут применение там, где отпечатки пальцев надо проверить как можно быстрее, — например, в аэропортах. Их также можно использовать для проверки сотрудников при входе в офис, чтобы те не тратили зря время и не создавали очереди у дверей.

Несмотря на высокое качество изображения, представители Idemia признали, что их метод не абсолютно надежен. Такой сканер можно обмануть, например, при помощи качественной 3D-копии руки. Для надежности французские специалисты предлагают использовать несколько видов проверки подлинности одновременно: например, распознавание лица или сетчатки глаза вместе со сканированием отпечатков пальцев. Кроме того, вряд кто-то будет на виду у всех в аэропорту махать искусственной рукой, так что обычного сканера и человеческих глаз в большинстве случаев должно хватить.

Но есть и другой метод, который позволяет отличить неживой объект, такой как искусственная (или отрезанная — вы наверняка об этом подумали) рука, от руки живого человека с помощью сканера отпечатков пальцев. Этот способ показала на Mobile World Congress 2018 китайская компания Real iDentity.

Ее специалисты предлагают использовать традиционные емкостные датчики и средства обнаружения микроскопических капель пота. Люди, оказывается, потеют постоянно: иногда больше, иногда меньше, но какое-то количество пота есть всегда. Сканер подтверждает личность, только если видит верное расположение бороздок и холмиков на подушечке пальца, а также микроскопические капли пота. Его не обманешь трехмерной подделкой или отрезанным пальцем: на них пота, естественно, быть не может.

Real iDentity не раскрывает метод, используемый для обнаружения микрокапель пота. Однако если судить по предыдущим публикациям в научных журналах, для этого вместе с емкостным датчиком можно использовать источник рентгеновского излучения и фотосенсор. Человеческий пот включает в себя не только воду и соль, но и другие химические элементы. Например, калий, который поглощает рентгеновские лучи и испускает при этом свет. Проанализировав излучение с помощью спектрометра, пот можно отличить от воды или других веществ. Теоретически ничто не мешает совместить обнаружение микрокапель и с методом бесконтактной проверки, однако в демонстрации Real iDentity необходимо было касаться сканера.

Никто пока не испытывал этот метод на зомби, но мы почти уверены, что зомби не потеют, а значит, датчик позволит без проблем определить, что ценный сотрудник превратился в ходячий труп.

Эти две технологии представляют собой шаг вперед в методах сканирования отпечатков пальцев. Вряд ли технологии Idemia и Real iDentity будут применяться во всех сканерах, однако с их помощью можно будет использовать проверку отпечатков пальцев в тех областях, где она пока не применялась. С одной стороны, это большой плюс: так можно и ускорить некоторые виды проверки, и укрепить защиту.

С другой стороны, недостатки отпечатков пальцев как средства аутентификации никуда не делись: снять их по-прежнему очень легко, да и подделать вполне реально, пусть даже новые технологии и затрудняют изготовление убедительных муляжей. Однако главная проблема состоит в том, что, если преступники тайком снимут ваши отпечатки пальцев или украдут их из базы, вы уже не сможете изменить их — в отличие, например, от пароля, который можно поменять в пару кликов. Учитывая это, лучше всего использовать биометрические данные как дополнительный уровень защиты, не отказываясь от других мер безопасности.