Группа учёных из Пхоханского университета науки и технологий (POSTECH) под руководством профессора Джунсука Ро разработала новый метод биометрической аутентификации, который позволяет идентифицировать пользователя без сохранения отпечатка пальца в виде цифровых данных. Работа опубликована в журнале Nature Sensors.

Обычные системы распознавания отпечатков пальцев преобразуют узор в цифровой код и сравнивают его с заранее сохранённым шаблоном. Даже если шаблон зашифрован, процесс аутентификации требует доступа к биометрическим данным, что создаёт потенциальные уязвимости. Кроме того, в отличие от пароля, отпечаток пальца невозможно заменить, если он скомпрометирован.

Вместо поиска более безопасных способов хранения исследователи решили полностью отказаться от цифрового хранения и сравнения отпечатков. В их системе вычисления выполняются за счёт физического взаимодействия ультразвука с пальцем, а не в компьютере.

Ключевой элемент технологии - метаповерхность (искусственная структура, которая может точно управлять направлением, интенсивностью и фазой ультразвуковых волн). В данном случае она работает аналогично элементам искусственной нейронной сети. Учёные спроектировали систему так, что проходящий через метаповерхность ультразвук направляется в разные области в зависимости от предъявленного отпечатка. Если отпечаток зарегистрирован, акустическая энергия концентрируется в одной зоне, если нет - в другой. Аутентификация определяется простым сравнением интенсивностей сигнала в этих зонах, без восстановления изображения отпечатка или извлечения его признаков.

Исследователи также научились управлять фазой, амплитудой и переключением (вкл/выкл) ультразвука, что дало метаповерхности больше степеней свободы для обработки информации. В отличие от традиционных дифракционных нейронных сетей, которые модулируют в основном фазу, здесь дополнительно контролируются интенсивность и пропускание волн.

В экспериментах с отпечатками четырёх человек система достигла точности 97,92% на 192 проверочных образцах. Дополнительный численный анализ с использованием международной базы данных отпечатков показал точность до 99,75% для одного зарегистрированного пользователя. Также наблюдалось общее улучшение распознавания при увеличении числа степеней свободы метаповерхности.

По словам авторов, ценность работы в том, что биометрическая аутентификация переходит от подхода "сохрани и сравни" к "физическому вычислению и прямому решению". Поскольку отпечаток не нужно хранить отдельно, это может снизить риск утечки биометрических данных. Потенциальные области применения - финансы, здравоохранение, оборона, а также автомобили, смартфоны и носимые устройства.

Однако для практического внедрения текущую экспериментальную систему, работающую на частоте около 40 кГц, необходимо миниатюризировать до диапазона мегагерц (МГц), используемого в промышленных датчиках, и доработать для поддержки нескольких зарегистрированных пользователей. Команда планирует развивать платформу, комбинируя многослойные метаповерхности с цифровыми технологиями.

"Наше исследование меняет саму отправную точку биометрической аутентификации, - приводит слова руководителя работы профессора Ро пресс-служба POSTECH. - Отказ от отдельного хранения биометрической информации, как мы ожидаем, приведёт к созданию нового метода аутентификации, который снизит риск утечки отпечатков пальцев в результате хакерских атак".

Источник: Tech Xplore