Sensors biomètrics

De Viquipèdia
Dreceres ràpides: navegació, cerca

Els Sensors biomètrics són uns sensors destinats a la identificació o verificació de la identitat de forma automàtica d'un individu. Fins a l'actualitat, la identificació de persones es feia mitjançant claus o targetes, o bé per PINs que la persona havia de posseir o memoritzar. Aquests sensors simplifiquen i personalitzen aquestes identificacions, ja que, cada persona posseeix unes característiques biològiques, psicològiques i de conducta úniques que poden ser utilitzades com a claus impossibles de piratejar. Així la persona no ha de utilitzar objectes que poden ser robats o copiats, ni memoritzar cap codi que fàcilment pot ser oblidat o també copiat.

Aplicacions[modifica | modifica el codi]

Els sistemes biomètrics poden realitzar dos tipus de funcions:

  • Autentificació o verificació d'usuari: Aquest tipus d'aplicació compara les dades de l'usuari amb una mostra biomètrica del mateix usuari prèviament emmagatzemada. La comparació realitzada és d'un per un (1:1) i el resultat obtingut serà de vertader o fals.
  • Identificació d'usuaris: Aquesta aplicació desconeix, en principi, la identitat de l'usuari. Per aquest motiu es pren una mostra biomètrica i s'intenta buscar alguna coincidència en una base de dades de molts usuaris. La comparació en aquest cas és d'un per molts (1:N) i el resultat obtingut serà, si s'ha trobat, la pròpia identitat de l'usuari.

És fàcil veure per tant, que les aplicacions d'identificació són computacionalment més costoses, ja que el nombre de comparacions a realitzar és molt més elevat. Precisament per això la majoria dels sistemes biomètrics que es fan servir per tal d'autoritzar l'accés d'un usuari a un determinat dispositiu són d'autentificació. D'aquesta manera el dispositiu només cal que emmagatzemi prèviament les mostres dels usuaris que el faran servir i el procés de verificació pot ser dut a terme ràpidament sense necessitat d'un processador gaire potent.

Des d'aquest punt endavant es comenten només els dispositius d'autentificació o verificació, ja que són els que hom pot trobar al mercat i fer servir amb normalitat. Els sistemes d'identificació només es fan servir per la policía o altres institucions que puguin disposar de les dades biomètriques de molta gent. S'han d'entendre com un sistema d'autentificació a gran escala, on les mostres han estat intoduïdes per tothom, per exemple en el moment de fer-se un DNI electrònic.

El sistema de verificació, doncs, funciona de la següent manera: primer ha d'obtenir una mostra biomètrica de l'individu, per a extreure'n les dades necessàries que després ha de comparar amb les dades que té guardades en memòria. Per aquest procés el sensor necesita tenir una base de dades previa, on té emmagatzemada la informació necessària sobre cada individu per separat. Finalment decideix si la correspondència de la mostra s'escau amb la que té en memoria i indicar així el resultat de la comparació, aquest resultat es positiu si les diferències entre les dues mostres no sobrepassen el llindar d'acceptació marcat pel programador i en cas contrari el resultat es dóna com a negatiu.

Funcionament[modifica | modifica el codi]

En el següent diagrama es pot observar el funcionament típic d'un sistema biomètric d'autentificació:

Diagrama de blocs bàsic d'un sistema biomètric

Com s'ha comentat en la secció anterior, els sistemes d'autentificació o verificació realitzen dues tasques principals. La d'emmagatzemar mostres biomètriques que serviran per a realitzar futures comparacions (enrollment) i la pròpia de comparar una mostra entrant amb una de les emmagatzemades (test). Per dur a terme qualsevol d'aquestes dues accions, el sistema disposa d'un sensor que capta tota la informació biomètrica necessària. Aquesta informació passa pel mòdul de preprocessat per tal d'amplificar el senyal, reduir el soroll i normalitzar totes les entrades. Aquest bloc sovint també realitza la funció de descartar les entrades corruptes o malmeses. Una vegada es disposa de la informació biomètrica en òptimes condicions se n'extreuen les característiques biomètriques a analitzar, aquestes es codifiquen de forma conjunta o s'agrupen per tal de formar una mostra biomètrica. Arribats a aquest punt, segons l'operació que realitzi, el sistema emmagatzema de forma segura la mostra en una base de dades o la compara amb alguna prèviament desada. El resultat d'aquesta operació és un booleà que indica a l'usuari si ha sigut autentificat o no. En el cas de l'operació d'emmagatzament, s'indica si la mostra s'ha pogut desar correctament.

Si hom s'imagina el diagrama d'un sistema d'identificació, s'ha d'imaginar un sistema molt similar. La principal diferència és que en aquest cas, normalment, la informació biomètrica ja s'ha desat en forma de mostra en alguna base de dades global (amb un nombre d'usuaris elevat) i per tant el procés d'emmagatzament és sensiblement diferent. En aquests casos molts cops s'enllaça directament el sistema amb una xarxa telemàtica que dóna accés a la base de dades. Aquests sistemes es coneixen amb el nom de Sistemes Telebiomètrics.

Mesures de rendiment[modifica | modifica el codi]

Quan s'analitza un sistema biomètric es tenen en compte un seguit d'índex que ens indiquen el grau de fiabilitat del sistema analitzat. Aquestes mesures que podem realitzar sobre un sistema biomètric són les següents:

  • Taxa de fals positiu: FAR (false accept rate) o FMR (false match rate). Probabilitat que el sistema declari vàlida una comparació entre una mostra interna i una mostra presa que realment no es correspongui amb aquesta. Aquest paràmetre indica el percentatge de correspondències errònies.
  • Taxa de fals negatiu: FRR (false reject rate) o FNMR (false non-match rate). Probabilitat que el sistema declari invàlida una comparació entre dues mostres que es corresponen. Aquest paràmetre indica la taxa de correspondències vàlides rebutjades.
  • Taxa d'entrades corruptes: FTE o FER (faliure to enroll rate). Probabilitat que el sensor obtingui una mostra dolenta, de baixa qualitat que no sigui vàlida com a entrada del sistema.
  • Taxa de captura fallida: FTC (faliure to capture rate). En els sistemes automàtics existeix una mesura molt similar a l'anterior. En aquest cas es tracta de la taxa de fallida del sistema per entrades no detectades, quan la mostra biomètrica en sí era correcte.

Per aclarir els dos últims conceptes s'ha de tenir en compte el següent. Quan parlem d'entrada corrupte s'ha d'entendre que el sensor no ha sigut capaç d'interpretar la informació biomètrica presentada. Per exemple en segons quins tipus de lectors d'empremptes digitals, el sensor no és capaç de llegir de forma correcta la informació si l'usuari porta les mans brutes. En canvi en el cas de la captura fallida s'ha d'entendre que l'entrada presentada era correcte, és a dir que l'usuari portava les mans netes, la mostra biomètrica era bona i que per tant, el que ha fallat a l'hora de capturar ha estat el sensor.

Corba característica de funcionament d'un sistema biomètric
  • Corba característica de funcionament: ROC (reciver o relative operating characteristic). Quan parlem de sensors biomètrics fa referència a la representació gràfica conjunta de les taxes de fals positiu (FMR) i negatiu (FRR). Aquesta gràfica mostra el percentatge d'error del sistema en funció de la sensibilitat del mateix.
  • Taxa d'error de creuament o d'error idèntic: Sovint s'ajusta la sensibilitat del sistema per tal que la taxa d'error per fals positiu coincideixi amb la taxa d'error per fals negatiu, és a dir, s'ajusta el sistema perquè rebutgi una comparació entre mostres certa amb la mateixa probabilitat que n'accepti una de falsa. Aquesta probabilitat o taxa d'error es coneix en anglès amb les sigles EER (equal error rate) o CER (cross-over error rate). Si es té present la ROC del sistema, la taxa d'error de creuament correspon a la probabilitat d'error del punt on es creuen les dues corbes representades.
  • Capacitat de mostres: (template capacity). Lògicament a l'hora d'analitzar un sistema també es té en compte la capacitat que aquest té. El nombre de mostres biomètriques que podem emmagatzemar, o dit d'una altra manera, el nombre d'usuaris que podran usar el dispositiu.

Taula comparativa de tecnologies biomètriques[modifica | modifica el codi]

Per analitzar si una característica humana es pot emprar en un sistema biomètric, s'han de tenir en compte certs paràmetres:

  • Unicitat és grau de singularitat de les mostres biomètriques.
  • Permanència mesura com la característica biomètrica suporta el pas del temps.
  • Facilitat d'ús és el grau de facilitat d'adquisició d'una mostra biomètrica.
  • Rendiment del sistema mesura el grau de precisió, velocitat de càlcul i robustesa del sistema.
  • Acceptabilitat grau d'acceptació social de la tecnologia usada.
  • Prevenció d'atacs facilitat d'ús fraudulent del sistema.

La següent taula mostra una comparació entre les diferents característiques biomètriques analitzades en sistemes biomètrics existents segons aquests paràmetres:

Comparació de diverses tecnologies biomètriques, segons A. K. Jain[1] (H=Alt, M=Mitjà, L=Baix)
Característica: Universalitat Unicitat Permanència Facilitat d'ús Rendiment Acceptabilitat Prevenció d'atacs*
Cara H L M H L H L
Empremtes dactilars M H H M H M H
Geometria de la mà M M M H M M M
Pulsacions de teclat L L L M L M M
Vènes de les mans M M M M M M H
Iris H H H M H L H
Retina H H M L H L H
Signatura L L L H L H L
Veu M L L M L H L
Termografia facial H H L H M H H
Olor H H H L L M L
ADN H H H L H L L
Forma de caminar M L L H L H M
Reconeixement d'orella M M H M M H M

* - La prevenció d'atacs funciona amb els colors canviats, ja que és desitjable un valor baix de facilitat d'accés fraudulent

A. K. Jain va establir aquesta comparativa assignant valors baixos a funcionaments pobres i valors alts a sistemes que gràcies a la naturalesa de la característica analitzada poden oferir bons rendiments.

Referències[modifica | modifica el codi]

  1. Jain, A., Hong, L., & Pankanti, S. (2000). "Biometric Identification".Communications of the ACM, 43(2), p. 91-98. DOI 10.1145/328236.328110

Enllaços externs[modifica | modifica el codi]

A Wikimedia Commons hi ha contingut multimèdia relatiu a: Sensors biomètrics