Pull to refresh

Биометрия 2013: пора отказываться от банковских карт. Мечта?

Information Security *Algorithms *
Звучит громко, но реальность такова, что эта технология уже проходит бета испытания на одной из веток крупного российского банка.
Мне удалось вытащить в сеть, сюда, довольно интересную информацию с согласия разработчиков. Я хочу рассказать о текущих разработках в этой области от железа до алгоритмов. Подчеркну, что это российская разработка, штат компании которой не такой большой, но достаточный, чтобы утереть нос в международных тестах многим конкурентам.



На хабре уже были статьи по биометрии, но с довольно устаревшей информацией, поэтому я постарался собрать все горячие вопросы с них, и задать основателю компании Sonda Анатолию Бокову.

Двое наших хабраюзеров дали свое экспертное заключение по результатам тестов основы данной технологии: Хороший результат для пальцев.

Свои вопросы пишите в комментарии, ибо уже определились со вторым постом.



Расскажите немного о том как вы попали в эту сферу. C чего у вас все началось?

Был зав. Кафедрой Автоматикой в ЧПИ, диссертацию защищал по распознаванию образов, и именно поэтому в 1989 году мне предложили заняться созданием системы идентификации по отпечаткам пальцев. Тема оказалась слишком серьезная, и в 1991 году я ушел из института и полностью занялся новой темой – создание АДИС для криминалистов. И только лет 10 назад мы стали смотреть на возможность гражданского применения систем идентификации.



Сколько у вас людей работают в научной области? Все математики и программисты или есть кто-то еще?

Это очень серьезная проблема в нашей стране – некому заниматься наукой. Не смотря на то что у нас формально один доктор наук и четыре кандидата, по серьезному исследованиями занимаются только двое:

  1. Гудков — обработка отпечатков и формирование шаблонов
  2. Мосунов — сравнение шаблонов и самое главное – ускорители поисков.


У каждого по одному – два помощника, каждый и математик и программист. Держать чистого математика неэффективно, все эксперименты ставятся сразу на программе. Молодежь не хочет заниматься наукой, им нужно сразу много денег. Только за последние пять лет 7 наших воспитанников уехали за границу. И это не только наша проблема – общая для страны. Уже программистов скоро невозможно будет найти.

Мне известно, что по международным тестам вы занимали не дальше 5 места, а где то и первое. Расскажите подробнее, каким образом осуществляются тесты, кем и по каким критериям происходит сравнение? Насколько хороши конкуренты и в чем у них по вашему развязаны руки?


Тесты проводят две организации – Национальный институт стандартов США (НИСТ) и Международная биометрическая ассоциация (это ряд университетов США, Канады, Европы). Направленность тестов НИСТ – больше для криминалистов (сами тесты готовят ФБРовцы), а тесты ассоциации – больше для гражданского применения. Сейчас НИСТ проводит сложнейший тест на базе данных 10 млн. дактилокарт.

Впервые будет учитываться не только вероятность ошибок, но и скорость поиска. По результатам теста будет видимо ощутимый передел рынка биометрии по отпечаткам. Всего заявились 22 компании, но часть уже отпала даже на промежуточном пробном тестировании. Остались по моему 13 компаний. Наша задача – попасть в пятерку.

Почему уделяется такое внимание этому тесту? Жизнь бросила вызов – пришло время реализации систем идентификации на базах данных в сотни миллионов граждан. Старые технологии не проходят – слишком дорогие системы получаются. Для реализации таких систем потребовалось алгоритмически увеличить скорость поиска в сотни раз. И это шанс для новых команд, так как в настоящее время три монстра практически поделили рынок систем национального уровня, это NEC (Япония), Sagem/Morfo (Франция), 3M/Cogent (США).

Вы нацеливаетесь и на банковский сектор, и ставите вопрос об отказе от кредитных карт. У вас уже есть проекты на обкатке этой технологии?

Полного проекта с банками пока нет, начались работы только в Лето банке (дочка ВТБ24), и идут переговоры с несколькими банками, как крупными типа Сбербанка и Газпромбанка, так и с региональными. Скорее всего в этом году реализуем полный проект с несколькими региональными банками, там меньше бюрократии.

Банки очень заинтересованы, карты создают много проблем для них. Но нужно время. Начнем работать с виртуальными картами, так как для этого не нужно менять законодательство. А для работы напрямую со счетами клиентов – есть проблемы в законодательстве.

Как сканер догадается о муляже? Сегодня есть 3D принтеры печатающие граммпластинки. Неужели это войны будущего? Принтеры и сканеры?

С муляжами на самом деле больше шума, чем проблем. Во-первых, есть сканеры, которые большинство муляжей обнаруживают. Хотя конечно эта борьба вечная. Во -вторых, есть организационные способы борьбы — устанавливать по возможности сканеры в публичных местах. Мы используем двойное прикладывание пальца, причем, второй раз сканер подсказывает какой именно палец нужно приложить. Делать муляжи на все 10 пальцев – маловероятно. Есть также «тревожный палец» — его нужно прикладывать под принуждением, счет будет заблокирован и сигнал тревоги уйдет правоохранителям. Мы для платежных систем делаем специальный сканер, где это все предусматривается.

Самые эффективные сканеры, устойчивые к муляжам, фирмы Lumidigm (США) и NEC (Япония). Первый сканер использует многоспектральное излучение, проникающее под кожу. А второй сканер использует не только изображение отпечатка, но и рисунок вен. Если даже сделаете муляж на узор отпечатка, то узор вен не заменить. Мы с той и другой фирмой активно сотрудничаем, есть образцы их сканеров. В свой платежный терминал вставим либо один из этих сканеров, либо скорее всего, свою систему защиты, над которой давно работаем.

Оптический многоспектральный сенсор отпечатков пальца lumidigm

Революционная технология распознавания отпечатков пальца

Компания Lumidigm разработала многоспектральное устройство формирования изображения, которое способно собирать дополнительную информацию с нижнего слоя поверхности кожи пальца. В отличие от традиционных технологий, многоспектральная технология не зависит от качества и подлинности отпечатков пальца. Lumidigm сенсор может видеть изображение сквозь верхний слой кожи пальца, чтобы проверить его подлинность и увеличить идентифицирующее изображение. Если человек с изношенным рисунком отпечатка пальца (например, плотник) прикладывает палец для сравнения, Lumidigm датчик читает уникальный, незатронутый, внутренний рисунок отпечатка пальца под кожей пальца и увеличивает изображение для сравнения. Также в случае, если палец мокрый или загрязненный, или не полностью размещен на считывателе, многоспектральная технология считывания способна распознать уникальный рисунок нижнего слоя кожи пальца. Lumidigm сенсор – уникальное устройство для обнаружения поддельных пальцев. Многоспектральная технология позволяет легко обнаружить фальшивый палец, зная характеристики «живой» кожи. Технология позволяет сравнивать подповерхностный и поверхностный слой, чтобы удостовериться в их идентичности.

Многоспектральная технология распознавания отпечатков пальца

Lumidigm разработала многоспектральную технологию формирования изображения, которая позволяет собирать дополнительную информацию с нижнего слоя поверхности кожи пальца. Мультиспектральный сенсор имеет 2 основных компонента: источник света, система формирования изображения. В отличие от TIR сенсора, эти компоненты разработаны специально, чтобы избежать явления полного внутреннего отражения. Многоспектральная система использует многократные длины волн освещения, а не квази-монохромное, как обычно используется в TIR сенсорах. Линейное поляризационное освещение позволяет многоспектральному свету проникать через поверхность кожи. Многоспектральный датчик позволяет собрать больше информации с пальца, чем оптические TIR сенсоры.

Действительно ли необходима подповерхностная информация?

TIR сенсоры являются точным устройствами, когда им предъявляются качественные и подлинные пальцы. Однако, эта ситуация не столь обычная, как Вы можете думать. Когда палец размещен на сенсоре не полностью, или является сухим, изображение от TIR датчика будет неполным. При этом, многоспектральные датчики способны использовать информацию с нижнего слоя пальца, чтобы потом увеличить изображение. TIR датчики отражают любые гребни пальца, даже если они фальшивые, Lumidigm датчик способен видеть ниже, чтобы отвергнуть поддельный палец. Многоспектральные датчики также эффективны при высокой влажности и ярком освещении, сухих пальцах.

Защита от поддельных пальцев

Многоспектральный датчик способен обнаружить живой палец от фальшивого. На рисунке изображены разница спектральных характеристик подповерхностного и поверхностного слоя для живого и фальшивого пальца. Зная эти данные, датчик Lumidigm легко определит фальшивый палец. Поскольку внутренняя структура слоя кожи пальца зависит от внешней, что позволит определить настоящий палец. При расположении пальца на сенсоре происходит бледнение крови. Поскольку датчик видит внутренний слой кожи пальца, он может определить этот факт

Работа в экстремальных условиях

Традиционные оптические сенсоры работают в ограниченных условиях окружающей среды. Сенсоры Lumidigm идеальны для работы в экстремальных условиях окружающей среды.

Влажные условия

Вода (дождь или пот, к примеру), окружающий свет, сухость, загрязненность пальца не будут помехой для многоспектральной технологии Lumidigm, так как прямой контакт пальца с сенсором не требуется. Это позволяет сенсору работать с сухими и покрытыми «городской» грязью пальцами.



На картинке изображены две экстремальные ситуации: палец не касается сенсора, и мокрый палец. В обоих случаях видна способность многоспектральной технологии распознать палец.

Прямой солнечный свет

Прямой солнечный свет негативно влияет на сканирование отпечатков пальца в большинстве оптических сенсоров, многоспектральный сенсор Lumidigm специально разработан для надежного применения в уличных условиях при прямом солнечном свете.



Ваши сканеры помимо призмы дающей развертку пальца в 120 градусов, снимают в ИК свете, для избежания попадания ненужной информации в виде загрязнений на поверхности датчика. Чем они еще обладают?

Мы в наших сканерах имеем два типа подсветок. Одна традиционная – снизу через призму, и вторая – через палец с каждой стороны пальца. Мы эту подсветку делали с целью обеспечения равномерности освещения по всей поверхности цилиндрического углубления, но неожиданно для себя получили второй эффект – снизилась зависимость качества изображения отпечатка от состояния кожи (сухая, влажная). Также появилась защита от муляжей — можно измерять пульс и резко снижается освещенность при накладывании на палец муляжных пленок. Также мы повысили разрешение, что важно для малышей и стариков (у них много складок на коже пальцев).


Кто у вас отвечает за железо, кто пишет драйвера, и как происходит общение с китайцами на заводе? Как вы относитесь к производимой на заказ продукции, первые образцы были ужасными? На сколько вас беспокоит проблема ввоза и растаможивания вашей продукции через границу? Что можено сделать для удешевления себестоимости сканеров?

Серьезная проблема – в России невозможно организовать конкурентно способных приборов, нет высокотехнологичной инфраструктуры по нормальным рыночным ценам. Все производство рассчитано на военку, где на цены не смотрят. Мы работаем больше с Гонконгом, чем с Китаем. Причем, в Гонконге нашли фирмы, которые либо полностью основаны русскими, либо с участием русских. Поэтому проблем нет, проходим обычные циклы: опытные образцы, коррекции, и выпуск серийной партии.

В Китае работаем только с оптической фирмой. Надо сказать что нашли неплохую фирму, расположенную недалеко от границы с Гонконгом, и ориентированную на экспорт. На замечания реагируют нормально, наши зачастую хуже. А качество – нас поразило, что качество лучше, чем в Екатеринбурге на знаменитом оптико-механическом заводе и в три раза дешевле.

К таможне приспособились, Урал – это не Москва, обходимся без взяток.

Для удешевления – нужно менять конструкцию, делать ее более технологичной с меньшим числом комплектующих деталей и с уменьшением ручного труда. Рассматриваем возможность изготовления части оптики из пластика. Также себестоиомсть существенно падает при заказе больших партий.

Каким образом строятся базы данных для хранения мат модели отпечатка пальца? Вот у меня пара царапин появилась за пару лет, какова реакция сканера на порезы и другие повреждения? Что делать в этом случае?

Особенность задачи идентификации по отпечаткам – невозможность проиндексировать базу данных. Практически полный перебор базы, смысл ускорителей поиска – научиться сразу отбрасывать чужие отпечатки. Наша модель описания отпечатка основана на описании топологии, поэтому появляется независимость от деформаций отпечатков и от масштаба. Небольшие порезы не страшны, так как описание избыточно. При серьезных повреждениях нужно использовать другие пальцы. В базе данных всегда регистрируем несколько пальцев. В СКУД и в платежной системе человек заинтересован чтобы его правильно идентифицировали и специальные меры не требуются.

Сколько можно душ повесить на один отпечаток, используя ваши сканеры? По информации в сети я слышал, что базы больше 2 тысяч отпечатков уже могут давать ложные срабатывания. Но если цель — банки, мы уже говорим о базах в сотни тысяч человек.


Мы ставим цель – несколько миллионов граждан. Правда для надежности и для борьбы с ложными срабатываниями – обязательно используем два пальца. На международных тестах, где отпечатки были получены с помощью оптических сканеров, у нас зафиксирована вероятность ложного срабатывания примерно на уровне одна ошибка на тысячу случаев. При использовании двух пальцев будет произведение вероятностей – одна ошибка на миллион случаев.

Я в платежном проекте вижу эту проблему как основную, но мы спокойно к ней относимся. Есть несколько вариантов снижения таких ошибок. По мере работы будем применять те или иные меры.

А что делать с базами в миллионы отпечатков? Ведь проблема нелегальной иммиграции уже этого просит. Это сколько нужно времени ждать при идентификации в в миллионной базе? Что вам удалось реализовать? Вы не используете заместо процессоров видеокарты с технологией CUDA, что на сегодня в узких областях приносит ощутимый эффект в математических вычислениях?

У нас уже есть реализация системы с базой данных в 6 миллионов ( это в Гвинее), и сейчас она будет расширяться до 10 млн… В системах национального уровня, в том числе в системах контроля мигрантов, используется 10-пальцевая регистрация и с надежностью там нет проблем ( практически 100% надежность). Мы, и все другие биометрические компании, используются классические вычислители – серверы с многоядерными процессорами. У нас обычная целочисленная арифметика и много переборных задач. Гораздо эффективнее алгоритмическое ускорение, чем аппаратное. На данный момент практически все компании отказались от использования спецпроцессоров, очень быстро меняются алгоритмы.

Спасибо за внимание.
PS. если у кого есть вопросы, оставляйте в комментариях. Сделаем с вами продожение если у вас будет желание.
Tags:
Hubs:
Total votes 81: ↑64 and ↓17 +47
Views 51K
Comments Comments 202