المصادقة البيومترية: الوجه، بصمة الأصبع، الحدقة، وال…الأوردة؟

فريق من المهندسين قدم نظام مصادقة بيومترية جديد يمكنه جمع البيانات وتصنيفها وتخزينها تلقائيًا باستخدام موارد حوسبة أقل بكثير من الطرق الأصلية. إليكم لماذا يُعد هذا تقدمًا كبيرًا في القطاع وكيف يمكن أن يؤثر على كل شيء من طريقة تسجيل الدخول إلى أجهزتكم الإلكترونية إلى طريقة موافقة طبيبكم على مطالبة التأمين التالية.

المصادقة البيومترية

عند سماعك لكلمة البيومترية قد تتخيل ماسحات شبكية العين المتقدمة أو أنظمة التعرف على الوجه. ومع ذلك فإن علم تسجيل السمات الفردية واستخدامها لأغراض المصادقة قديم قدم الحضارة نفسها.

استخدمت ثقافات قديمة مثل البابليين بصمات الأصابع لختم الألواح الطينية الموثقة منذ عام 500 قبل الميلاد. وفي القرن التاسع عشر تم إدخال نظام تسجيل بصمات الأصابع إلى النظام القانوني في الهند. هذا النظام، الذي سُمِّي على اسم مبتكره المفتش العام إدوارد هنري، لا يزال مستخدمًا عالميًا حتى اليوم.

تحولت التكنولوجيا لتجعل البيومترية من خدمة أمان تستخدمها الحكومات والشركات الكبرى إلى طريقة يمكن لأي شخص استخدامها لحماية ممتلكاته وبياناته وأكثر. اليوم، توفر البيومترية حلاً سريعًا خاليًا من كلمة المرور. وبالتالي، فإن شعبيتها في تزايد.

أنواع المصادقة البيومترية

هناك نوعان رئيسيان من البيومترية المستخدمة اليوم: الخارجية والداخلية. كلا النوعين من البيانات البيومترية يقدمان للمستخدمين مزايا وعيوب تجعل أحدهما أكثر ملاءمة لتطبيق معين مقارنة بالخيارات الأخرى.

المصادقة البيومترية الخارجية

يفكر معظم الناس في البيومترية الخارجية عند مناقشة هذه التقنية. لقد رأيت أو استخدمت هذه الأنظمة، حتى وإن لم تكن مدركًا لمشاركتك. تشمل هذه الخيارات عناصر مثل ماسح بصمة الأصبع والوجه الموجود في الهواتف الذكية المتقدمة اليوم.

توفر البيومترية الخارجية وصولًا سريعًا ومصادقة من مسافة. هذه الشبكات مثالية عندما تحتاج إلى مراقبة مساحة واسعة أو تمييز شخص ما في مدينة مزدحمة. اليوم، تمكّن شبكات البيومترية مثل نظام التعرف على الوجه المستخدم في الصين من تتبع مواطنيها بشكل مستقل، والقبض على المجرمين المطلوبين، وتوفير الوصول إلى البيانات الحساسة.

مشكلات البيومترية الخارجية اليوم

هناك عدة سيناريوهات تتقصر فيها أنظمة البيومترية الخارجية. أولاً، تعتمد على خصائص مرئية بسهولة مثل وجهك أو بصمة أصبعك. يمكن جمع هذه العناصر واستخدامها لتزوير النظام. بالفعل، وثقت دراسات كثيرة كيف تمكن الأشخاص من اختراق أنظمة التعرف على الوجه ببساطة باستخدام صور للأفراد.

المصادقة البيومترية الداخلية

هذه العيوب دفعت الكثيرين للبحث عن بديل أفضل، مثل البيومترية الداخلية. تستند البيومترية الداخلية إلى ما هو داخلي لديك، مثل قياسات الأنسجة، تخطيط الأوردة، وسمات بشرية حيوية أخرى فريدة لكل فرد.

ميزة البيومترية الداخلية أنها غير مرئية للمراقبين. من الصعب كثيرًا الحصول على مسح داخلي لشبكة أوردة شخص ما في كفه مقارنة بصورة لوجهه. بالإضافة إلى ذلك، من الصعب جدًا تكرار هذه البيانات حتى لو كان لديك تعميمات عنها. وبالتالي، توفر البيومترية الداخلية دقة عالية ومقاومة إضافية للاحتيال.

الطرق الأكثر شيوعًا لالتقاط البيومترية الداخلية هي باستخدام التصوير المقطعي الضوئي المتناسق (OCT) والتصوير المقطعي الصوتي الضوئي (PAT). يخلق نهج OCT خريطة طوبوغرافية لقياسات الأنسجة، بينما يتخذ طريقة PAT قياسات دقيقة للأصابع.

التصوير الفائق الطيف

أكثر طريقة متقدمة للحصول على البيومترية الداخلية حاليًا هي استخدام التصوير الفائق الطيف. هذه الطريقة في التصوير تخلق صورًا عن طريق توجيه ضوء من الطول الموجي المرئي إلى القريب من الأشعة تحت الحمراء على الكف بدقة 5 نانومتر. النتيجة هي صورة تكشف بيانات عبر طيف واسع من الأطوال الموجية المتتالية.

Osaka Metropolitan University in Japan

يقدم التصوير الفائق الطيف مجموعة من المزايا مقارنة بطرق المسح التقليدية. أولاً، كل طول موجي يكشف عن جوانب مختلفة من البنية الداخلية للكف. وبالتالي، يمكن لمسح واحد أن يوفر مجموعة متعددة من المواد المحتملة لكلمة المرور.

مشكلات التصوير الفائق الطيف

يقدم التصوير الفائق الطيف بعضًا من أفضل خيارات الأمان في السوق، لكنه يحتوي على بعض العيوب التي أبطأت من تبنيه على نطاق واسع. أولاً، من الصعب أكثر إدارة هذا النوع من الأمان البيومتري لأنه يتطلب من الشخص الجلوس وإجراء مسح مباشر لكفه.

سيعمل هذا النهج في المناطق الحساسة لكنه سيكون مستهلكًا للوقت إذا استُخدم في سيناريو واسع أو على مستوى مدينة. تخيل الانتظار حتى يقوم كل راكب في المترو بمسح كفه قبل أن يتمكن من دخول القطار. الانتظار والإجراءات الإضافية ستلغي أي فوائد أمنية.

متطلبات البيانات الضخمة

أحد الأسباب الرئيسية لعدم تبني التصوير الفائق الطيف على نطاق واسع هو حجم كل مسح. يمكن لحجم الصورة أن يؤثر على العديد من جوانب الأمان. تخزين كف شخص أو بصمات أصابعه لا يتطلب مساحة كبيرة ويمكن القيام به على كل شيء من الورق إلى نظام رقمي.

في المقابل، يحتوي الصورة الفائقة الطيف على مجموعة متنوعة من البيانات المتعمقة عبر أطوال موجية مختلفة، مما ينتج ملفًا ضخمًا مليئًا بالبيانات. هذه البيانات الإضافية تجعل التحليل أصعب لأن هناك ما هو أكثر لمراجعته إذا كنت تبحث عن أنماط أو تقارن البيانات.

دراسة المصادقة البيومترية

مع إدراكهم للقيود الجوهرية لهذا النهج وإمكانات التقنية، أطلق فريق من المهندسين في جامعة أوساكا المتروبوليتان باليابان الدراسة المسماة “التعرف باستخدام صورة فائقة طيفية مقطعية لليد.”¹ يتعمق هذا البحث في طريقة جديدة لتقليل كمية البيانات المطلوبة لاستخدام مسحات الفائق الطيف لأغراض الأمان.

يظهر المهندسون نظامًا يمكنه توليد صورة مقطعية لجزء من الكف توفر دقة طيفية عالية وتستطيع تحديد تفاصيل رئيسية مثل نمط الأوردة المميز. كما يكشفون كيف أن هذا النظام الجديد لديه القدرة على تحسين التعرف الشخصي في المستقبل عبر صناعات متعددة.

نظام المصادقة البيومترية المُحسّن

قام المهندسون بالتقاط صور فائقة الطيف بدقة ثم قطعها إلى ملفات أصغر تتناسب أكثر مع التحقق، التخزين، والنقل. يدمج النظام كاميرا خاصة، إضاءة، ماسح، وخوارزميات حاسوبية لإنجاز هذه المهمة.

كاميرا الفائق الطيف

في صميم التجربة كانت كاميرا الفائق الطيف (NH-A-S, EBA, Japan, Japan). تم إعداد هذه الجهاز بعدسة ذات تركيز واحد f=12mm, M118FM12 التي وفرت دقة طيفية 5 نانومتر عبر نطاقات تتراوح من 400 إلى 1000 نانومتر.

ماسح الكف

تم إعداد ماسح كف حساس لالتقاط شبكة الأوردة والأنسجة الداخلية للكف أثناء العملية. يتميز الماسح بمنطقة مسح 240×240 مم، مما يسمح له بالتقاط منطقة محددة من الكف. تجدر الإشارة إلى أن الوحدة كانت على ارتفاع 900 مم عن الأرض ومائلة بزاوية تقارب 30 درجة إلى الأرض.

الإضاءة

اُستخدمت إضاءة لتسليط الضوء على الكف وتوفير عمق للصور. على وجه التحديد، تم وضع مصباح هالوجين بقدرة 500 واط تحت قسم المسح ليضيء على لوحة زجاجية شفافة بسماكة 5 مم. تم اختيار اللوحة بسبب قدرتها على نقل الضوء من المرئي إلى القريب من الأشعة تحت الحمراء مع خسارة قليلة.

الكمبيوتر الشخصي

من الجدير بالذكر أن هذا النظام يمكن تشغيله على حاسوب شخصي تقليدي. في هذه التجربة، استخدم المهندسون حاسوبًا محمولًا يحتوي على معالج Intel (INTC ) Core i7-1068NG7 وذاكرة عشوائية 32 جيجابايت. لم يواجه أي مشكلة في تخزين بيانات مكعب الفائق الطيف.

الذكاء الاصطناعي

خوارزمية ذكاء اصطناعي مخصصة تؤدي عدة أدوار في النظام. أولاً، تُكلف بتحديد أفضل منطقة اهتمام (ROI). الـ ROI هي منطقة من المسح توفر أوضح وأدق معلومات مخصصة.

يقوم الذكاء الاصطناعي بأخذ هذه البيانات وإنشاء مكعب صورة فائق طيفي. ثم يحسب المستوى القطعي المثالي بناءً على مكتبة MediaPipe Hands من جوجل، وهي مكتبة تعلم آلي.

ألغى هذا النهج الحاجة إلى أن يقوم المهندسون بإنشاء مكتبة تسجيل صور جديدة، مما وفر المال والوقت. النتائج هي صورة ثنائية الأبعاد مكانية-طيفية توفر معلمات تعريفية مميزة.

اختبار المصادقة البيومترية

لاختبار نظريتهم، اختار الباحثون 10 بالغين أصحاء تتراوح أعمارهم بين 24 و47 سنة. تم مسح كف كل مشارك عدة مرات خلال الفترة المحددة. تجدر الإشارة إلى أن كل مشارك كان على جدول مسح فريد مما سمح للمهندسين بأخذ المتغيرات التي تحدث مع مرور الوقت وعوامل أخرى في الاعتبار.

كما تم وضع مصباح هالوجين بقدرة 500 واط تحت قسم المسح لإضاءة كف الموضوع من الجانب العكسي للزجاج. من هناك، تم معالجة البيانات الداخلية الممسوحة باستخدام حزم برمجية مختلفة تشمل Jupyter Notebook، LabVIEW، وImageJ.

نتائج اختبار المصادقة البيومترية

تكشف نتائج الاختبار عن نجاح كبير. حقق المهندسون تحديد هوية موثوق بناءً على هذه البيانات لجميع المشاركين. ولاحظوا بشكل مثير أن النظام قدم نتائج أفضل مع مساحة مسح أصغر. بالإضافة إلى ذلك، وجدوا أن الصور الفائقة الطيفية المقطعية للكف قدمت ميزات مختلفة عند كل طول موجي، مما يتيح مراقبة متعددة الطبقات ومصادقة متعددة المستويات.

فوائد المصادقة البيومترية

هناك العديد من الفوائد التي ستجلبها هذه التقنية إلى السوق. أولاً، ستساعد في جعل أنظمة البيومترية أكثر أمانًا وكفاءة. لكي تتوسع البيومترية في السوق، تحتاج التقنية إلى تجاوز بعض نقاط ضعفها الأساسية. يساعد هذا النهج الأخير في ملء فجوة في القطاع ويعد بتوفير أمان عالي بتكلفة منخفضة.

تطبيقات المصادقة البيومترية

هناك عدة تطبيقات محتملة لهذه التقنية تتراوح بين القطاع التجاري إلى الاستخدامات الطبية والعسكرية. القدرة على المصادقة بسرعة ودقة لشخص ما أمر حاسم للعديد من الصناعات، إليكم بعض التطبيقات المحتملة لهذه التقنية في المستقبل.

الأمن

أوضح استخدام لهذه الأنظمة هو تعزيز الأمن. في المستقبل، قد يكون بصمة كفك هي الطريقة التي تقوم بها بالدفعات غير المتصلة بالإنترنت، أو الوصول إلى منزلك، أو حتى تشغيل سيارتك. لذا، من الضروري أن تكون هذه الأنظمة دقيقة وسهلة الوصول قدر الإمكان.

الطب

يمكن للقطاع الطبي الاستفادة من هذه التقنية لضمان هوية مرضاه. من الأخطاء الطبية إلى الاحتيال والأخطاء البشرية البسيطة، يحتاج القطاع الطبي إلى طريقة فعّالة للتحقق من هوية الشخص قبل تقديم الرعاية الصحية. قد توفر هذه النظام بديلاً ميسورًا يمكن أن يمنع التشخيص الخاطئ وغيرها من الأخطاء التي تؤدي إلى خسائر ومعاناة غير ضرورية.

باحثو دراسة المصادقة البيومترية

قاد تاكاشي سوزوكي الدراسة الفائقة الطيف. عمل مع فريق من المهندسين والعلماء من جامعة أوساكا المتروبوليتان في اليابان. الآن، يسعى الفريق لتوسيع سيناريوهات استخدام التقنية وإنشاء طرق أكثر تكلفة وإتاحة للحصول على التقنية ودمجها على نطاق واسع.

الشركات المبتكرة الرائدة في سوق البيومترية

هناك العديد من الشركات التي لديها الآن نوعًا ما من البحث والتطوير المتعلق بالبيومترية. من الشركات التي تسعى لاستخدام شبكية العين للوصول إلى حساباتهم المشفرة إلى ماسحات شبكية العين المستخدمة لحفظ مواقعهم الثمينة، لا يوجد نقص في المصنعين المشاركين في السوق. إليكم شركة واحدة بذلت جهدًا كبيرًا لإنشاء نظام بيومتري موثوق لتعزيز عائد الاستثمار وتجربة المستخدم.

Alibaba Group Holding Limited

Alibaba Group Holding Limited (BABA ) دخلت السوق في عام 1999 لربط التجار والمستهلكين عبر سوق رقمي. منذ ذلك الحين نمت الشركة لتصبح واحدة من أكبر مزودي التجارة الإلكترونية في العالم من حيث الحجم. اليوم، لديها مئات الملايين من المستخدمين النشطين وتربط آلاف التجار بالعملاء يوميًا.

تعمل Alibaba بهدوء على نظام دفع بيومتري منذ عام 2004. النظام، المسمى “Smile to Pay”، يستخدم التعرف على الوجه للسماح للمستخدمين بإجراء المدفوعات. على الرغم من أنه لا يزال في مرحلة الاختبار التجريبي، صرح مسؤولو الشركة أنهم يأملون في استخدام التقنية لتفويض المدفوعات من محفظة AliPay بمجرد مسح الوجه.

Alibaba موقع تجاري ضخم لديه عملاء وشراكات مع بعض أكبر عمالقة التقنية في العالم. موقعها وإمكانية وصولها إلى شبكة ضخمة من العملاء والتجار تجعلها مؤهلة جيدًا لدمج أي حلول بيومترية بنجاح. وبالتالي، فإن BABA تستحق مزيدًا من البحث.

آخر الأخبار عن Alibaba Group Holding

لا تنسَ مفاتيحك مرة أخرى – المصادقة البيومترية

الدفع لاستخدام البيومترية في تزايد عالمي. الشركات، المستهلكون، والحكومات جميعهم يدفعون بهذه التقنية. بشكل مثير، يقدم هذا التطور الأخير طريقة موثوقة وفعّالة لتحسين النتائج، خفض تكاليف التخزين والحوسبة، وتوفير أمان موثوق. وبالتالي، قد يكون لهذا العمل تأثيرًا ثوريًا على السوق في المستقبل.

تعرف على تقنيات البيوتك الأخرى المثيرة اليوم.

الدراسات المشار إليها:

^{1. Suzuki, T. (2025). Personal identification using a cross-sectional hyperspectral image of a hand. Journal of Biomedical Optics, 30(2), 023514. https://doi.org/10.1117/1.JBO.30.2.023514}