Autenticazione biometrica: volto, impronte digitali, pupille e… vene?

Un team di ingegneri ha introdotto un nuovo sistema di autenticazione biometrica in grado di raccogliere, categorizzare e archiviare dati automaticamente, utilizzando molte meno risorse computazionali rispetto ai metodi originali. Ecco perché si tratta di un importante progresso nel settore e come potrebbe influenzare tutto, dalla modalità di accesso ai tuoi dispositivi elettronici all’approvazione da parte del tuo medico della prossima richiesta di assicurazione.

Autenticazione biometrica

Quando senti parlare di biometria, potresti pensare a scanner retinici avanzati o a sistemi di riconoscimento facciale. Tuttavia, la scienza di registrare tratti individuali e utilizzarli per scopi di autenticazione è antica quanto la civiltà stessa.

Culture antiche come i babilonesi utilizzavano le impronte digitali per sigillare tavolette d’argilla certificate già nel 500 a.C. Nel XIX secolo, un sistema di registrazione delle impronte digitali fu introdotto nel sistema legale in India. Questo sistema, intitolato al suo creatore, l’ispettore generale Edward Henry, è ancora in uso a livello globale oggi.

L’introduzione della tecnologia ha trasformato la biometria da un servizio di sicurezza utilizzato da governi e conglomerati a un metodo che chiunque può usare per proteggere i propri beni, dati e altro. Oggi, la biometria offre una soluzione rapida, senza password. Perciò, la sua popolarità è in crescita.

Tipi di autenticazione biometrica

Esistono due principali tipologie di biometria in uso oggi: esterna e interna. Entrambi i tipi di dati biometrici offrono agli utenti vantaggi e svantaggi che rendono uno più adatto a una determinata applicazione rispetto all’altro.

Autenticazione biometrica esterna

La maggior parte delle persone pensa alla biometria esterna quando discute di questa tecnologia. Hai visto o usato questi sistemi, anche se non eri consapevole della tua partecipazione. Queste opzioni includono dispositivi come lo scanner di impronte digitali e quello facciale presenti negli smartphone avanzati di oggi.
La biometria esterna offre accesso rapido e autenticazione a distanza. Queste reti sono ideali quando è necessario monitorare un’ampia area o individuare una persona in una città affollata. Oggi, reti biometriche come il sistema di riconoscimento facciale utilizzato in Cina consentono di tenere sotto controllo i cittadini in modo autonomo, catturare criminali ricercati e fornire accesso a dati sensibili.

Problemi della biometria esterna oggi

Esistono diversi scenari in cui i sistemi biometrici esterni risultano insufficienti. Innanzitutto, si basano su caratteristiche facilmente visibili come il volto o l’impronta digitale. Questi dati possono essere raccolti e usati per ingannare il sistema. Già sono stati condotti numerosi studi che documentano come le persone siano riuscite a violare i sistemi di riconoscimento facciale semplicemente usando foto dell’individuo.

Autenticazione biometrica interna

Questi svantaggi hanno spinto molti a cercare un’alternativa migliore, come la biometria interna. La biometria interna si basa sui tuoi interni, come le misurazioni dei tessuti, la disposizione delle vene e altri tratti vitali umani unici per ogni individuo.

Il vantaggio della biometria interna è che è invisibile agli osservatori. È molto più difficile ottenere una scansione interna della rete venosa di una persona nel palmo rispetto a una foto del suo volto. Inoltre, è molto difficile replicare questi dati anche se si possiedono generalizzazioni al riguardo. Perciò, la biometria interna offre alta precisione e una maggiore resistenza alle frodi.

Le modalità più comuni per acquisire la biometria interna sono l’uso della tomografia a coerenza ottica (OCT) e della tomografia fotoacustica (PAT). L’approccio OCT crea una mappa topografica delle misurazioni dei tessuti, mentre il metodo PAT effettua misurazioni precise delle dita.

Imaging iperspettrale

Il modo più avanzato per ottenere biometria interna attualmente è utilizzare l’imaging iperspettrale. Questo metodo fotografico crea immagini irradiando il palmo con lunghezze d’onda dal visibile al vicino infrarosso con una risoluzione di 5 nm. Il risultato è un’immagine che rivela dati su un ampio spettro di lunghezze d’onda contigue.

L’imaging iperspettrale offre una varietà di vantaggi rispetto ai metodi di scansione tradizionali. Innanzitutto, ogni lunghezza d’onda rivela diversi aspetti della struttura interna del palmo. Perciò, una singola scansione può fornire una moltitudine di potenziali materiali per password.

Problemi dell’imaging iperspettrale

L’imaging iperspettrale offre alcune delle migliori opzioni di sicurezza sul mercato, ma presenta alcune imperfezioni che ne hanno rallentato l’integrazione su larga scala. Innanzitutto, è molto più difficile gestire questo tipo di sicurezza biometrica poiché richiede che la persona si sieda e abbia il palmo scansionato direttamente. 
Questo approccio funzionerà per aree sensibili, ma sarebbe troppo dispendioso in termini di tempo da utilizzare in uno scenario massivo o a livello cittadino. Immagina di dover attendere che ogni passeggero della metropolitana scansioni il proprio palmo prima di poter salire sul treno. L’attesa aggiuntiva e i ritardi annullerebbero qualsiasi beneficio di sicurezza.

Elevati requisiti di dati

Uno dei motivi principali per cui l’imaging iperspettrale non ha avuto una diffusione massiccia è la dimensione enorme di ogni scansione. La dimensione dell’immagine può influenzare molti aspetti della tua sicurezza. Archiviare il palmo o le impronte digitali di qualcuno non richiede spazio e può essere fatto su qualsiasi supporto, dalla carta a un sistema digitale.
In confronto, un’immagine iperspettrale contiene una varietà di dati approfonditi su diverse lunghezze d’onda, risultando in un file enorme pieno di dati. Questi dati aggiuntivi rendono più difficile l’analisi, poiché c’è molto di più da esaminare se si cercano schemi o si confrontano i dati.

Studio sull’autenticazione biometrica

Riconoscendo la limitazione intrinseca di questo approccio e il potenziale della tecnologia, un team di ingegneri dell’Università Metropolitana di Osaka in Giappone ha pubblicato lo studio intitolato “Identification using a cross-sectional hyperspectral image of a hand”. Questo articolo di ricerca approfondisce un metodo innovativo per ridurre la quantità di dati necessaria all’uso delle scansioni iperspettrali per scopi di sicurezza.
Gli ingegneri dimostrano un sistema in grado di generare un’immagine trasversale di una parte del palmo che fornisce alta risoluzione spettrale e può identificare dettagli chiave come i pattern venosi distinti. Rivelano inoltre come questo nuovo sistema abbia il potenziale di migliorare l’identificazione personale in futuro in diversi settori.

Il sistema di autenticazione biometrica migliorato

Gli ingegneri hanno catturato immagini iperspettrali con precisione e poi le hanno suddivise in file più piccoli, più adatti per la verifica, l’archiviazione e il trasferimento. Il sistema integra una fotocamera speciale, illuminazione, uno scanner e algoritmi informatici per svolgere questo compito.

Fotocamera iperspettrale

Al centro dell’esperimento c’era la fotocamera iperspettrale (NH-A-S, EBA, Japan, Japan). Questo dispositivo è stato configurato con una lente a fuoco singolo f=12mm, M118FM12, che forniva una risoluzione spettrale di 5 nm su una gamma variabile da 400 a 1000 nm.

Scanner del palmo

È stato installato uno scanner del palmo sensibile per catturare la rete venosa e gli interni del palmo durante il processo. Lo scanner disponeva di un’area di scansione di 240×240 mm, consentendo di catturare una regione specifica del palmo. È importante notare che l’unità era posta a 900 mm dal pavimento e inclinata di circa 30° rispetto al suolo.

Illuminazione

L’illuminazione è stata usata per illuminare il palmo e fornire profondità alle immagini. In particolare, una lampada alogene da 500 W è stata posizionata sotto la sezione di scansione, proiettando luce su una lastra di vetro ad alta trasparenza spessa 5 mm. La lastra è stata scelta per la sua capacità di trasmettere luce dal visibile al vicino infrarosso con perdite minime.

Computer personale

È importante notare che questo sistema può funzionare su un PC tradizionale. Per questo esperimento, gli ingegneri hanno utilizzato un laptop con Intel (INTC ) Core i7-1068NG7 e 32 GB di RAM. Non ha avuto problemi a memorizzare i dati del cubo iperspettrale.

Intelligenza artificiale

Un algoritmo di IA progettato appositamente svolge più ruoli nel sistema. Innanzitutto, è incaricato di determinare la migliore regione di interesse (ROI). La ROI è un’area della scansione che offre le informazioni più chiare e personalizzate.

L’IA prenderebbe questi dati e creerebbe un’immagine cubica iperspettrale. Successivamente, calcolerebbe il piano di taglio ideale basandosi su MediaPipe Hands di Google, una libreria di machine learning.

Questo approccio ha eliminato la necessità per gli ingegneri di creare una nuova libreria di registrazione delle immagini, risparmiando tempo e denaro. I risultati sono un’immagine 2D spatio-spettrale che fornisce parametri identificativi distinti.

Test di autenticazione biometrica

Per testare la loro teoria, i ricercatori hanno selezionato 10 adulti sani di età compresa tra 24 e 47 anni. Ogni soggetto ha avuto il palmo iperspettrale scansionato più volte durante il periodo di tempo prestabilito. È importante notare che ogni partecipante aveva un programma di scansione unico, consentendo agli ingegneri di tenere conto delle variabili che si verificano in base al tempo e ad altri fattori.
È importante notare che una lampada alogene da 500 W è stata posizionata sotto la sezione di scansione per illuminare il palmo del soggetto dal lato opposto del vetro. Da lì, i dati interni scansionati sono stati elaborati utilizzando diversi pacchetti software, tra cui Jupyter Notebook, LabVIEW e ImageJ.

Risultati del test di autenticazione biometrica

I risultati del test rivelano un grande successo. Gli ingegneri hanno ottenuto un’identificazione affidabile basata su questi dati per tutti i soggetti testati. Curiosamente, hanno osservato che il sistema è stato in grado di fornire risultati migliori con un’area di scansione più piccola. Inoltre, hanno scoperto che le immagini iperspettrali trasversali del palmo fornivano caratteristiche diverse a ciascuna lunghezza d’onda, consentendo osservazioni e autenticazioni a più livelli.

Vantaggi dell’autenticazione biometrica

Ci sono molti vantaggi che questa tecnologia porterà sul mercato. Innanzitutto, aiuterà a rendere i sistemi biometrici più sicuri ed efficienti. Perché la biometria possa espandersi sul mercato, la tecnologia deve superare alcune delle sue principali debolezze. Questo approccio più recente colma una lacuna nel settore e promette di fornire alta sicurezza a costi minimi.

Applicazioni dell’autenticazione biometrica

Esistono diverse potenziali applicazioni per questa tecnologia, che spaziano dal settore commerciale a quello medico e militare. La capacità di autenticare rapidamente e con precisione una persona è cruciale per molte industrie; ecco solo alcune possibili applicazioni future di questa tecnologia.

Sicurezza

L’uso più evidente di questi sistemi è migliorare la sicurezza. In futuro, la tua impronta del palmo potrebbe essere il modo con cui effettui pagamenti offline, accedi alla tua casa o avvii il tuo veicolo. Perciò, è fondamentale che questi sistemi siano il più possibile precisi e accessibili.

Medico

Il settore medico potrebbe sfruttare questa tecnologia per garantire l’identità dei propri pazienti. Dalla negligenza alla frode e agli errori umani semplici, il settore sanitario ha bisogno di un modo per verificare efficacemente l’identità di una persona prima di fornire assistenza sanitaria. Questo sistema potrebbe offrire un’alternativa conveniente che potrebbe prevenire diagnosi errate e altri errori che comportano perdite e sofferenze inutili.

Ricercatori dello studio sull’autenticazione biometrica

Takashi Suzuki ha guidato lo studio iperspettrale. Ha lavorato con un team di ingegneri e scienziati dell’Università Metropolitana di Osaka in Giappone. Ora, il team cerca di ampliare gli scenari d’uso della tecnologia e creare metodi più economici e accessibili per ottenere e integrare la tecnologia su larga scala.

Aziende innovative che guidano il mercato della biometria

Ci sono molte aziende che attualmente hanno qualche forma di R&D incentrata sulla biometria. Da società che cercano di utilizzare la tua retina per accedere al tuo conto crypto fino a scanner retinici usati per proteggere le tue posizioni di valore, non manca di produttori coinvolti nel mercato. Ecco un’azienda che ha dedicato notevoli sforzi per creare un sistema biometrico affidabile al fine di migliorare il loro ROI e l’esperienza utente.

Alibaba Group Holding Limited

Alibaba Group Holding Limited (BABA ) è entrata nel mercato nel 1999 per connettere commercianti e consumatori tramite un mercato digitale. Da allora l’azienda è cresciuta fino a diventare uno dei più grandi fornitori di e‑commerce online al mondo per volume. Oggi conta centinaia di milioni di utenti attivi e collega migliaia di commercianti ai clienti quotidianamente.

Alibaba ha lavorato silenziosamente a un sistema di pagamento biometrico sin dal 2004. Il sistema, soprannominato “Smile to Pay”, utilizza il riconoscimento facciale per consentire agli utenti di effettuare pagamenti. Sebbene sia ancora nelle fasi di test beta, i dirigenti dell’azienda hanno dichiarato di sperare di utilizzare la tecnologia per autorizzare i pagamenti dal portafoglio AliPay semplicemente con una scansione del volto.

Alibaba è un enorme sito di e‑commerce che ha clienti e partnership con alcuni dei più grandi giganti tecnologici del mondo. La sua posizione e l’accesso a una vasta rete di clienti e commercianti rendono Alibaba ben adatta a integrare con successo qualsiasi soluzione biometrica. Perciò, BABA merita ulteriori ricerche.

Ultime novità su Alibaba Group Holding

Non dimenticare più le chiavi – Autenticazione biometrica

L’interesse per l’utilizzo della biometria è in aumento a livello globale. Aziende, consumatori e governi stanno tutti promuovendo questa tecnologia. In modo impressionante, questo ultimo sviluppo offre un modo affidabile ed efficace per migliorare i risultati, ridurre i costi di archiviazione e computazionali e fornire sicurezza affidabile. Perciò, questo lavoro potrebbe avere un effetto dirompente sul mercato in futuro.

Scopri altri BioTech interessanti Oggi.

Studi citati:

^{1. Suzuki, T. (2025). Identificazione personale mediante un’immagine iperspettrale trasversale di una mano. Journal of Biomedical Optics, 30(2), 023514. https://doi.org/10.1117/1.JBO.30.2.023514}