III Международный конкурс научно-исследовательских и творческих работ учащихся
Старт в науке
РОЛЬ СПОСОБОВ ИДЕНТИФИКАЦИИ ЛИЧНОСТИ В СОВРЕМЕННОМ МИРЕ
Автор работы награжден дипломом победителя II степени
Полная версия работы доступна во вкладке "Файлы работы" в формате PDF
Недавно, торопясь в школу, я забыла пропуск – электронную карточку, с помощью которой все учащиеся проходят через турникет, приложив ее к считывающему устройству. (Приложение II, фото 1) Информация с карточки поступает на монитор и сверяется с базой данных учащихся, после чего турникет открывается. Но в школу я все равно прошла, меня пропустил охранник. Я рассказала о случившемся своим одноклассникам. Оказывается, они также иногда забывали карточку. Кроме того, я несколько раз наблюдала, как старшеклассники, забыв свою карточку дома, пользовались картой товарища, переданной через турникет, и свободно проходили через систему проверки. Значит, наша система безопасности несовершенна. Происходит идентификация карточки, а не самой личности.
Меня заинтересовало, а существуют ли более совершенные способы идентификации личности? Этот вопрос и стал темой моего исследования.
Цель работы: изучить значение идентификации личности в современном обществе
В соответствии с целью определены задачи:
-
Изучить литературу по теме
-
Выделить наиболее совершенные способы биометрической идентификации личности
-
Рассмотреть перспективы и надёжность использования в различных сферах современного общества.
Актуальность данной темы состоит в том, что в современном обществе мы на каждом шагу сталкиваемся с необходимостью идентификации личности с целью обеспечения безопасности в различных сферах жизнедеятельности человека.
Методы исследования: получение образцов отпечатков, их изучение и анализ, изучение литературы по интересующим вопросам.
Объект исследования: современные способы идентификации личности.
Предмет исследования: отпечатки пальцев.
I. Идентификация личности
1.1. Понятие и виды биометрической идентификации личности.
Идентификация (от латинского identifico –отождествлять) - установление тождества неизвестного объекта известному на основании совпадения признаков. Процедура проверки подлинности, применяемая в различных системах безопасности, называется аутентификация (англ. authentication, от греческого [authentikos] – реальный, подлинный).
Биометрией называется совокупность способов и устройств для идентификации человека, которые основаны на его уникальных физиологических или поведенческих характеристиках.
Биометрические (уникальные) свойства: отпечатки пальцев, форма лица, радужная оболочка глаза, рисунок сетчатки глаза, геометрия руки, речь, почерк, особенности печати на клавиатуре и даже узор вен на запястье.
По типу используемой информации биометрическая идентификация делится на способы статистические и динамические.
-Статистические способы основаны на свойствах, данных человеку от рождения. Их нельзя потерять, скопировать или украсть. Это отпечатки пальцев, радужная оболочка и сетчатка глаза, форма лица, форма ладони, расположение вен на кисти руки практически не меняются со временем;
-Динамические способы основаны на поведенческой характеристике личности. Это подпись, речь, движения пальцев рук при печатании текста на клавиатуре. Но они могут изменяться под воздействием различных факторов, что делает их менее надежными.
1.2. Способы идентификации личности по биометрическим параметрам
Рассмотрим некоторые статистические методы распознавания
Распознавание по радужной оболочке глаза
Радужная оболочка глаза является уникальной характеристикой человека. Рисунок радужки окончательно формируется в возрасте около двух лет и практически не изменяется в течение жизни, кроме как в результате сильных травм или резких патологий. Метод является одним из наиболее точных среди биометрических методов. Для его выполнения необходима камера, чтобы получать изображение глаза с достаточно высоким разрешением, и программное обеспечение для выделения из полученного изображения рисунка на радужной оболочке.
Преимущество метода - отсутствие соприкосновения с устройством: необходимо только приблизить глаз на расстояние меньше метра к сканеру; радужная оболочка глаза защищена от повреждений. Недостаток: высокая стоимость оборудования. (Приложение I, рисунок 1)
Распознавание по сетчатке глаза
Данный метод распознавания признан одним из самых надежных методов биометрической идентификации личности. Сканер считывает рисунок капилляров на поверхности сетчатки глаза. Сканирование сетчатки происходит с использованием инфракрасного света. Сканеры сетчатки глаза получили широкое распространение в системах контроля доступа на особо секретные объекты.
Преимущество метода - высокий уровень распознавания. Недостатки: сложная при использовании система, так как требуется неподвижно значительное время смотреть в темное отверстие прибора, при этом в глаз направляется инфракрасные свет. Высокая стоимость прибора (Приложение I, рисунок 2)
Распознавание по лицу
Черты лица и форма черепа каждого человека индивидуальны. Распознавания заключается в создании двух- или трехмерного образа лица человека. На изображении лица подчеркиваются контуры глаз, губ, бровей, носа. Затем производят математические вычисления расстояний между этими элементами. В результате полученных сведений создается образ, который преобразуется в цифровую форму.
Преимущество метода заключается в отсутствии дорогостоящего оборудования. Недостаток требования к отсутствию внешних помех, мимике на лице (Приложение I рисунок 3)
Распознавание по венам руки
Это новая технология в сфере биометрии, широкое применение её началось всего лет 5-10 назад. Инфракрасная камера делает снимки внешней или внутренней стороны руки. Рисунок вен формируется в виде черных линий.
Преимущество метода - отсутствие контакта со сканирующим устройством, высокая достоверность. Технология сравнима по надёжности с распознаванием по радужной оболочке глаза. Недостаток - необходимое оборудование производит единственная английская фирма и оборудование не из дешевых. (Приложение I, рисунок 4)
Распознавания по форме рук
Метод, достаточно распространённый, основанный на получении геометрических характеристик рук: длин пальцев, ширины ладони и т.д. Специальное устройство позволяет получить трехмерный вид кисти. В результате получают измерения для создания уникального цифрового кода, идентифицирующего человека.
Преимущество - хороший уровень распознавания. Недостаток - устройство распознавания занимает значительное место, форма рук с возрастом может измениться (Приложение I, рисунок 5)
Динамические способы распознавания
Распознавание по рукописному почерку
Метод основан на особенном движении руки во время подписания документов. Для сохранения подписи используют специальные ручки или восприимчивые к давлению поверхности. Характеристики измеряются, переводятся цифровой вид и подвергаются компьютерной обработке.
Метод не совсем надежный, так как подпись не всегда одинакова, изменения почерка возможны под воздействием как внешних факторов (дрогнула рука), так и внутренних эмоциональных. (Приложение 1, рисунок 6)
Распознавание по клавиатурному почерку
Данный метод заключается в наборе кодового слова, которое заменяет подпись. Из оборудования необходима лишь обычная клавиатура. Основной идентификационной характеристикой является динамика клавиатурного набора кодового слова (время между нажатиями на клавиши, скорость набора, время удержания клавиш, число ошибок в процессе набора).
Недостаток - изменение клавиатурного почерка под воздействием различных ситуаций.
Распознавание по голосу
Данный метод применяется при строительстве интеллектуальных зданий («умный дом»), при получении доступа к сети или компьютеру. Использование данного метода возникло в результате широкого распространения телефонных сетей и встраиваемых микрофонов в компьютеры, телефоны. Строится шаблон голоса, в котором учитываются различные характеристики голоса.
Недостаток - это низкая точность из-за различных помех в микрофонах, шумов, изменения голоса из-за простуды, эмоциональное состояние. Кроме того, ее можно перехитрить с помощью высококачественной магнитофонной записи. (Приложение I, рисунок 7)
1.3. Дактилоскопия наиболее распространенный способ идентификации личности
Самыми дешёвыми и простыми в использовании, но обладающими хорошими характеристиками, являются системы допуска по пальцам. (Приложение I, рисунок 8) Метод опознания человека по отпечаткам пальцев называется дактилоскопией, что в переводе с греческих слов означает: «дактилос» - палец и «скопио» - смотрю, то есть «пальцерассмотрение». Данный метод широко применяется в полиции для раскрытия преступлений и нахождения преступников.
При соприкосновении кожи наших пальцев и ладоней с любыми предметами остается отпечаток (след, оттиск). Это происходит из-за того что поверхность кожи всегда покрыта выделениями пота и жира. Кроме того, на пальцах рук видны различные линии, которые похожи на узоры, получившие научное название как папиллярные узоры. Оказывается, эти узоры начинают формироваться у малыша еще в животе у мамы и не изменяются, как правило, до самой смерти человека. Однако, при ряде заболеваний, а также порезов и ожогах папиллярные узоры могут исчезнуть или измениться, но тогда это все равно станет отличительным признаком для идентификации.
Еще в древности люди проявляли интерес к отпечаткам пальцев, о чем свидетельствуют глиняные таблички, посуда с оттиском пальца, найденные при археологических раскопках древнего города Вавилона, ассирийского государства, Древнего Египта, Индии, Китая, Японии. В Китае в VI –VII веках широко используется оттиск пальцев в качестве уникальной и не поддающейся подделке подписи владельца для подписания важных бумаг, договоров и даже были попытки установить по отпечаткам преступника.
В период с XII- XIX веках в Европе, благодаря проведенным исследовательским работам ученым Марселло Мальпиги, а также Вильямом Гершелем и Генри Фолдсом формируется научный подход использования отпечатков пальцев для сопоставления с личностью. Основателем же данного метода принято считать Френсиса Гальтона, ученого антрополога, который в своей книге «Отпечатки пальцев» обобщил ранее изученные материалы и провел самостоятельные исследования.
Одни узоры похожи по форме на полукруг или радугу, другие закручиваются, а некоторые похожи на петлю. Оказывается, существует три типа папиллярных узоров пальцев рук это дуговые, завитковые и петлевые. (Приложение I, рисунок 9) Такие свойства папиллярных узоров, как неизменяемость, восстановление и, самое главное способность оставлять отпечатки практически на любых предметах позволяют идентифицировать конкретного человека по следам его рук. Кроме того, за последние сто лет в мировой практике не выявлено ни одного случая совпадения кожных узоров у разных людей.
Преимущества метода – это высокая достоверность, низкая стоимость устройств, сканирующих изображение отпечатка пальца. Достаточно простая процедура сканирования отпечатка.
Недостатки: если повредить папиллярный узор мелкими царапинами, порезами, то сканер не распознает отпечаток, также сканер можно обмануть, подделав отпечаток пальца.
1.4. Перспективы биометрии
Итак, традиционные методы идентификации с помощью карт, паролей, как я выяснила, недостаточно надежны, в настоящее время возрастает интерес к использованию уникальных физиологических особенностей самого человека, как наиболее эффективного способа для осуществления безопасного доступа к различным системам. Сегодня методы биометрической идентификации широко применяются в различных сферах жизнедеятельности человека. Например, при прохождении паспортного контроля в заграничном паспорте нового образца в специальный микрочип внесена информация об отпечатке пальца и радужной оболочке глаза. Многие государственные, финансовые и военные учреждения оснащены системой контроля доступа с использованием биологических особенностей человека во избежание незаконного проникновения в здания или к информации. Современные компьютеры, ноутбуки, планшеты, телефоны также оборудованы системами распознавания и идентификации по отпечаткам пальцев рук.
Основоположниками методов распознавания и идентификации личности по физиологическим особенностям человека принадлежит правоохранительным органам, которые активно пользовались данным методом уже несколько сот лет назад для раскрытия преступлений.
В сфере образования биометрические технологии также нашли свое применение, например, в начальных школах Шотландии проходит испытание биометрическая система, основанная на использовании отпечатка пальца. Эта система позволяет вести учет блюд, полученных детьми в школьных столовых. Ученики "покупают" понравившееся им блюдо, просто прикасаясь к окошку устройства, сканирующего отпечатки пальцев, после чего соответствующая сумма снимается со счета, средства на котором ранее были размещены родителями ученика. Таким образом, исключаются случаи потери карт учащимися, и позволяют учебному заведению завоевывать доверие родителей, родители в свою очередь получают возможность контролировать финансовые операции своих детей.
II. Идентификация личности в домашних условиях
2 1. Дактилоскопия в домашних условиях
Изучив литературу, я заинтересовалась: как же происходит снятие отпечатков пальцев рук? Можно ли дома произвести процедуру сканирования отпечатка? Действительно ли нет похожих отпечатков?
Я узнала, что самые главные орудия эксперта – кисточка и баночка с порошком. Микроскопические частицы порошка прилипнут к потожировым следам, оставленным пальцами, и станут видны. При этом для разных поверхностей применяются разные порошки. Необходимо аккуратно кисточкой нанести на поверхность с отпечатками специальный порошок, отпечатки окрасятся и станут заметнее. Затем отпечаток переносится на бумагу с помощью дактилоскопического скотча и исследуется на принадлежность.
Для снятия отпечатков самостоятельно с поверхности мне потребуется прозрачная белая кружка с отпечатком, черный порошок, который приготовила заранее, измельчив грифель простого карандаша, и бумага. Сначала необходимо аккуратно кисточкой нанести порошок на всю поверхность с отпечатком, затем на полученный отпечаток наклеить липкую ленту и перенести его на бумагу. Необходимо учесть, первое - если поверхность светлого цвета, то необходимо использовать темный порошок, а если темная, то светлый и второе - если порошок или чернила темного цвета, то бумага, на который переносится опечаток, должна быть светлая, и наоборот если порошок или чернила светлые, то бумага должна быть темная.
2. 2. Создание картотеки отпечатков пальцев одноклассников
Я прочитала, что дактилоскопия - наиболее распространенный способ идентификации личности, так как в мировой практике не выявлено ни одного случая совпадения кожных узоров у разных людей.
Я обратилась за помощью к моим одноклассникам. Вооружившись штемпельной подушкой с чернилами, отобрала отпечатки большого пальца правой руки у 24 одноклассников. Первые образцы отпечатков, полученные мной, были смазанными, узоры были не видны. Значит, необходимо изменить способ нажатия пальца на бумагу. Опытным путем я установила, что наиболее удачно получаются отпечатки, когда непросто нажимаешь сразу всей поверхностью подушечки пальца на бумагу, а прикладываешь к бумаге сначала левую сторону пальца, а затем аккуратно, не отрывая пальца от бумаги, поворачиваешь его на правую сторону. Кроме того, движение пальца слева направо на бумаге удобно проделывать, когда лист расположен на краю стола. Итак, все эти моменты были учтены мной при дальнейшем отборе отпечатков у одноклассников. (Приложение II, фото 2)
С помощью лупы я приступила к их изучению. Из всех собранных образцов отпечатков, которые мне удалось рассмотреть, 17 оказались петлевыми, например, образцы под номерами 1, 6, 10, 20; 7 – завитковые, например образцы под номерами 5, 8, 11, 15. Дуговых узоров обнаружить мне не удалось. (Приложение III, диаграмма 1) Несмотря на схожесть рисунков, все отпечатки отличаются друг от друга расположением линий, образующих узор. Таким образом, мной не выявлено ни одних полностью похожих отпечатков пальцев среди одноклассников. Следовательно, гипотеза о различии отпечатков у разных людей подтверждается.
2.3. Распознавание по рукописному почерку
Также, мне было интересно выяснить, смогут ли ребята распознать по почерку кем было написано предложенное слово «чудесно». В данной игре приняли участие 25 учеников моего класса. Было выбрано 5 образцов для распознания, из которых 4 были отгаданы, пятый образец не угадал никто. (Приложение II фото 3) Я создала картотеку почерков своих одноклассников. Сравнив почерки, я пришла к выводу, что каллиграфия у всех разная, несмотря на то, что мы учимся у одной учительницы. Значит, почерк - дело индивидуальное. А рассматривая ежедневные выставки наших лучших работ, я поняла, что возможны изменения почерка под воздействием как внешних факторов (дрогнула рука), так и внутренних эмоциональных. Поэтому, это ненадежный способ идентификации личности.
Заключение
Считаю, что поставленные цели и задачи выполнены:
1) Я изучила литературу по данной теме
2) В результате проведённых исследований убедилась, что дактилоскопия более надёжный способ идентификации личности по сравнению с распознаванием по рукописному почерку.
3) Попробовала себя в увлекательной роли эксперта.
4)Пришла к выводу, что фальсификация биометрических данных возможна, однако если применять в совокупности два метода распознавания по форме рук и отпечатку пальцев, то уровень безопасности становиться очень высоким. На мой взгляд, в нашей школе достаточно, применить способ распознавания по отпечатку пальца.
Интерес к биометрической идентификации личности с каждым годом возрастает. В настоящее время ведутся исследования биометрических методов идентификации личности по различным физиологическим особенностям человека, например, по характеристики ДНК, форме ушной раковины, запаху человека, по уровню солености кожи, по электрической активности сердца и многим другим, некоторые из них призваны перспективными и могут найти широкое применения.
Литература:
1. Лакин, Г.Ф. Биометрия: Учеб. пособие для биол. спец. вузов. - 4-ое изд., перераб. и доп. - М.: Высшая школа, 1990. – 352 с.
2. 4. Каменюкин, И. А. Современные аспекты идентификации личности/ И. А. Каменюкин, З. А. Куличева, С. Б. Кинаш// Инновационная наука. – 2016. - №5. – с. 10-11.
3. Клипко, Е.П. «Биометрическая идентификация человека»// Политематический сетевой электронный научный журнал Кубанского государственного аграрного университета. – 2015. - № 109. – с. 21-25.
4.Морзеев, Ю.Современные биометрические решения в системах безопасности//САПР и графика. - 2015. - №3 – с. 15-17.
5. Моржаков, В. Современные биометрические методы идентификации/ В. Моржаков, А. Мальцев//БДИ. – 2015. - №2. – с. 21-26.
6. Личная идентификация. Википедия [Электронный ресурс]. - Режим доступа: https://ru.wikipedia.org/wiki. (Дата обращения: 01.02.2017).
Приложения:
Приложение I
Рисунок 1 Распознавание по Рисунок 2 Распознавание
радужной оболочке глаза по сетчатке глаза
Рисунок 3 Распознавание по лицу
Рисунок 4 Распознавание по венам руки
Рисунок 5 Распознавания Рисунок 6 Распознавания
по форме рук по рукописному почерку
Рисунок 7 Распознавание Рисунок 8 Распознавание
по голосу по отпечатку пальца
Рисунок 9 Типы папиллярных узоров пальцев рук
Приложение II
Фото 1 Охранная система
Фото 2 Отбор отпечатков пальцев у одноклассников
Фото 3 Игра «Угадай по почерку»
Приложение III
Диаграмма 1
Виды отпечатков пальцев одноклассников
Приложение IV
Таблица 1
Отпечатки пальцев одноклассников и образцы слова «чудесно» на 5 листах