Биометричната идентификация постепенно се превръща в стандарт при мобилните устройства, финансовите услуги и системите за контрол на достъпа. Ново изследване показва, че обикновените безжични слушалки могат да се използват като средство за непрекъсната автентикация чрез анализ на вибрациите, породени от сърдечния ритъм. Технологията обещава по-удобна и по-незабележима защита, без нужда от пароли, гласови команди или пръстови отпечатъци.
Използването на биометрични данни в потребителската електроника вече отдавна не се ограничава до статистиката за пулс, сън или физическа активност. Все повече устройства разчита на този вид данни и за идентификация на потребителя. Това позволява по-сигурен достъп до устройства, финансови услуги и системи за контрол на достъпа, като същевременно улеснява ежедневието ни.
Подобни технологии вече се интегрират и в слушалките. Съществуващите решения обаче често изискват активно участие от страна на потребителя или използват микрофони и звукови сигнали, които са чувствителни към околния шум. Някои системи разчитат и на скъпи специализирани компоненти, което ограничава масовото им приложение.
Изследователски екип твърди, че е преодолял тези ограничения с нов метод, базиран на стандартни компоненти, които вече присъстват в голяма част от модерните слушалки. В научната публикация, качена в сървъра arXiv, учените описват първата пасивна система за автентикация, която използва вибрации, предизвикани от сърдечната дейност, за идентификация на потребителя.
За разлика от предишни разработки, които използват вътрешни микрофони за улавяне на сърдечните звуци, новата система работи с вградени акселерометри. Това са стандартни сензори, които и без друго се вграждат използват в много безжични слушалки. Те могат да засичат фините движения във вътрешността на ухото, породени от пулсацията на кръвта и механичните вибрации на тялото.
Вибрациите достигат до ушния канал през костите и тъканите и формират така наречените балистокардиографични (BCG) сигнали. Според учените те са уникални за всеки човек и могат да служат като биометричен идентификатор. Ако системата установи различие между текущия сигнал и регистрирания профил, достъпът се блокира.
Разработката носи името AccLock. Според авторите основното ѝ предимство е, че не изисква никакви допълнителни действия от страна на потребителя след първоначалната регистрация.
„AccLock предлага няколко предимства спрямо досегашните решения. Системата не изисква изрично взаимодействие нито от потребителя, нито от устройството. Използва наличните акселерометри в съвременните слушалки. Устойчива е на акустични смущения от околната среда“, посочват изследователите.
Технологията е ориентирана към непрекъсната автентикация. Докато слушалките се носят, те пасивно събират BCG сигнали и ги анализират в реално време. Това позволява автоматизирани сценарии като отключване на врати или достъп до системи чрез Bluetooth или Wi-Fi връзка, без потребителят да въвежда пароли или да използва допълнителни устройства.
Един от основните технически проблеми пред екипа е бил шумът в данните. Акселерометрите улавят не само индивидуалните вибрации, но и множество общи сигнали, характерни за всички хора, както и смущения от околната среда и движенията на тялото.
За да филтрират тези данни, учените използват двустепенен процес за премахване на шума, комбиниран с дълбоко машинно самообучение. Методът отделя индивидуалните характеристики от общите модели на сърдечната дейност.
При тестове с 33 участници системата постига сравнително висока точност. Средният процент на фалшиво приети потребители е 3,13%, а процентът на погрешно отхвърлените е 2,99% при използване на 150 тренировъчни проби с продължителност по 4 секунди. Според авторите точността се подобрява при по-големи набори от данни и по-дълги записи.
Разработката обаче все още има ограничения. При интензивно движение точността чувствително спада. При ходене процентът на грешки достига около 14%, а при говорене или рязко движение на главата варира между 7% и 10%. Изследователите смятат, че част от тези проблеми могат да бъдат ограничени чрез обучение на системата с повече реални сценарии на употреба.
Екипът установява също, че анатомичните особености, начинът на поставяне на слушалките и определени нарушения на сърдечния ритъм влияят върху точността. Въпреки това системата демонстрира стабилни резултати при често срещани заболявания като брадикардия, тахикардия и коронарна болест на сърцето.
Изследователите твърдят, че резултатите показват реална възможност технологията да бъде внедрена в комерсиални слушалки. Според тях по-мащабно обучение с данни от масови устройства би могло допълнително да подобри точността и надеждността на системата.
