Читаем Электронный страж онлайн бесплатно

Вячеслав Алексеев

инженер.

КАК ТОЛЬКО ПЕРВОБЫТНЫЙ ЧЕЛОВЕК заявил соплеменникам: "Это мое!" - родилась проблемма, сопровождающая человечество на всем протяжении его развития: как уберечь "мое" от посягательств остальных представителей "Homo Sapiens". Над этой задачей тысячелетиями бьются и отдельные индивидуумы, и творческие коллективы, и целые государства. Но до недавнего времени было найдено лишь два способа ограничить поток любопытных к интеллектуальной, информационной или материальной ценности: либо запирать ее в некие хранилища и сундуки на механические запоры, либо нанимать других "Homo Sapiens" для несения охранно-караульной службы. В первом случае доступ к объекту вожделения определяется наличием ключа, во втором - визуальным, так сказать, опознанием.

Не секрет, что оба способа неоднократно демонстрировали свою полную несостоятельность перед предприимчивыми злоумышленниками: крепкие запоры вскрывались, ключи подделывались, охрана подкупалась, а заинтересованный проникал в хранилища и сейфы, гаремы и военные базы, сокровищницы и секретные лаборатории. Недостатки очевидны, первый способ полностью лишен интеллектуальных функций: действительно, механический замок "не понимает" - кто его открывает, лишь бы ключ или отмычка переместили запирающие пластины в нужное положение; а второй способ - наоборот, обладает слишком большим для "охраны" разумом - ведь караульного можно обмануть, напугать, подкупить, уговорить, словом организвовать сценарий проникновения на охраняемый объект - не предусмотренный уставом караульной службы.

Снабдить механический запор достаточным уровнем интеллекта - поможет компьютер. Действительно: подкупить или напугать его невозможно: механизм точно следует заложенным в него инструкциям и обходные маневры просто не принимаются во внимание, другое дело - как компьютеризированная система сможет распознать своего. До недавних пор наиболее распространенными способами являлись набираемые на клавиатуре пароли, пластиковые карты или электронные таблетки (Touch Memory). Но пароль или таблетка по сути - тот же ключ к замку, со всеми присущими механическому аналогу недостатками, его можно украсть или подделать. И лишь в последнее время в разных странах стали появляться устройства, идентифицирующие конкретного человека по биометрическим характеристикам - то есть ориентированные на выявлении некоторых индивидуальных особенностей, например, рисунок радужной оболочки глаза или форма ладоней рук, личная подпись, голос, даже - подсознательная привычка печатания на клавиатуре: быстродействие, любимые комбинации клавиш или - "клавиатурный подчерк" - длительность пауз между нажатием тех или иных пар букв в определенных словах.

Но наибольший интерес среди различных "Систем Контроля Доступа" (СКД) все же представляют устройства идентификации по отпечаткам пальцев человека, точнее по папиллярным узорам.

Справка: Папиллярные узоры и их свойства.

Кожа человека состоит из двух слоев. Наружный называется эпидермисом, а второй, более глубокий, - дермой. Поверхность дермы образует многочисленные выступы - дермальные сосочки. На большей части тела сосочки располагаются беспорядочно, а на ладонях и, в частности, пальцах они складываются в ряды. Поэтому эпидермис, повторяющий строение дермы, на этих участках образует небольшие складки, отображающие и повторяющие ход рядов дермальных сосочков. Их и называют папиллярными линиями (лат. papillae - сосочки). На вершинах складок - гребнях папиллярных линий имеются многочисленные мельчайшие поры - наружные отверстия выводных протоков потовых желез кожи.

Рисунок папиллярного узора в окончательном виде формируется в процессе внутриутробного развития и с момента рождения до смерти человека остается неизменным и строго индивидуальным. Еще в прошлом веке установлено, что в процессе заживления узор восстанавливается в прежнем виде после любых повреждений эпидермиса, не затрагивающих сосочков. А если повреждена дерма, то образуется рубец, деформирующий узор, но не изменяющий его первоначального общего рисунка и деталей строения в других местах.

Уникальность папиллярных узоров такова, что не может сравниться ни с одним из других биометрических признаков, единственным их "конкурентом" для идентификации является лишь генетический код. Однако, практические исследования генов настолько сложны и дорогостоящи, что и тут отпечаток пальца выходит на первое место. Более того, по одной из гипотез папиллярные линии несут в себе значительную информацию о генетическом коде.

РАЗУМЕЕТСЯ, В ПЕРВУЮ ОЧЕРЕДЬ проблемой заинтересовались государственные службы разных стран. В США, например, "электронной дактилоскопии", то есть вводу папиллярного узора в компьютер при помощи специальных сканеров (для без краскового способа употребляется термин "Live Scanner"), правительство выделило 250 млн. долларов, а к разработке проекта подключились и государственные институты и крупные финансовые компании. За пять лет появились и первые результаты: AFIS - система автоматической идентификации преступников по отпечаткам пальцев уже используется в 15 штатах США. К примеру по округу Санта-Барбара, стоимость системы обошлась - в 23 млн. долларов и в базе данных накоплены отпечатки 4,8 млн. человек, а раскрываемость преступлений возросла на 20-25%.

Устройство ввода папиллярных линий позволяет снимать узоры с пальцев и ладоней по фотографиям (LATS - Latent Automated Tracing System), с факсимильных распечаток стандартных дактилокарт и непосредственно с "живых" пальцев ("Live-ID Scanner"). Причем попутно выяснилось, до 40% имеющихся стандартных (не "электронных") отпечатков обладают низким качеством из-за способа их снятия.

Основной разработкой устройств для AFIS занимаются две крупных компании - "Fingermatrix" (отделения в штатах Нью-Йорк, Виржиния и Калифорния, поставляет устройство "Veridex-Z3000" и портативный дактило-сканер "Ridge Reader") и "Digital Biometrics" (штат Миннесота, производит систему автоматической идентификации "TENPRINTER").

Из собственно охранных можно назвать биометрическую систему доступа "TouchLock" фирмы "Identix" (США). Каждый пользователь набирает на клавиатуре машины свой PIN-код и проходит проверку по отпечатку пальца, занимающую 1-2 сек. При совпадении предъявляемых и имеющихся в памяти TouchLock признаков - система включает исполнительное устройство (замок дверей, сейфов). Ошибка распознавания первого рода или "ложный отказ" - принять "своего" за "чужого" - 2%. Ошибка второго рода или "ложный допуск" - принять "чужого" за "своего" - 0,0001%.

Достаточно компактную (140х79х50 мм, вес - 800 г) систему FAT01 выпустила Фирма "Digicom" (Бельгия), в ней одновременно идет распознавание отпечатка пальца и считывание магнитной карточки. Процесс идентификации длится 2 секунды, ложный отказ происходит в 1% случаев, ошибочный допуск - 1 на 100000 определений.

Замок фирмы "Matsumura" (Япония) представляет собой плоскую панель на стене, за которой спрятан сканер. Система реагирует только на "живой" палец, однако обладает существенными недостатками - если палец слишком сухой или влажный, то распознавание затруднено, кроме того, объем памяти ограничен, количество пользователей: до 10, до 100 или больше - зависит от модификации замка.

А в Германии электронной дактилоскопии нашли совсем иное применение. Используя статистические методы по папиллярным узорам (нозология) прогнозируется развитие генетических заболеваний, в первую очередь, болезни Дауна. В сборе материала помогает медицинская система "Dermalog". Взяв отпечатки родителей можно определить вероятность развития болезней у детей. Для снятия папиллярного узора рук используется оптико-электронный сканер. В ходе анализа вычисляется 50 различных характеристик узора. Фирма "Dermalog", кстати, подключена и к проекту AFIS, и пробует свои силы в системах ограничения доступа, основанных на одновременной идентификации указательного и среднего пальца руки.

В недавнем прошлом в СССР тоже проводили работы по электронной дактилоскопии, опираясь на государственные институты и лаборатории, но результаты были более чем скромные: криминалистическая система "Поиск" использует алгоритм кодирования папиллярного рисунка по его интегральным и частным признакам. "Электронный слепок" отпечатка сравнивается с имеющимися в базе данных. Система не дает сто процентного определения, а лишь выводит по результатам поиска рекомендательный список дактилокарт для последующего визуального сравнения. Время ввода и кодирования информации 1-4 мин., среднее время поиска в картотеке (из 10000 сравнений) тоже 1-4 мин. В системе есть возможность улучшить качество исходного изображения (контрастирование, бинаризация). Для ввода применяется либо телевизионное устройство "ФОКОН" (с дактилокарт, фотографий, дактилопленок), либо оптикоэлектронный "КОНТАКТ" (типа "Live Scanner"), разработанный и запатентованный в 1992 г. (разрешающая способность 450 точек/дюйм, вогнутая контактная поверхность).

В настоящее время в МВД проходит экспериментальную проверку аналогичная по назначению система "ПАПИЛЛОН", причем для ввода дактилокарт - применяется обычный компьютерный сканер. Само распознавание основано на выявлении расположения и типе особых точек.

А электронными замками - практически никто не занимался: компьютер у нас был такой экзотикой, что задействовать его в качестве обычного замка считалось просто кощунством. Но после появления многочисленных банков и фирм, которым - есть что скрывать, и насыщением компьютерного рынка - электронные запоры начали разрабатываться и у нас - в России, причем преимущественно негосударственными фирмами, такими как лидер дактилоскопистики - "Икс-Ринг Техно", являющийся техническим центром фирмы "XRing, Inc." USA. Разработки прошли тот же путь, что и на западе, но в ускоренном темпе: от кодовых замков и магнитных карт, до сложных дактилоскопических систем, контролирующих множество дверей с различной степенью доступа. Самое интересное, что в настоящий момент отечественные охранные системы даже превосходят зарубежные аналоги и по простоте и компактности конструкций и по надежности (ошибки первого и второго рода)!

КАК РАБОТАЕТ "ЭЛЕКТРОННЫЙ ДАКТИЛОСКОПИЧЕСКИЙ ЗАМОК" можно понять из материалов творческого коллектива, возглавляемого О.М. Черномoрдиком, занимающегося разработкой биометрической системы идентификации. Человек приложил палец к считывающему устройству - компактному специализированному сканеру, напоминающему манипулятор "мышь". Зажглась подсветка, отраженное изображение попало внутрь призмы, преломилось и фокусирующая система подала его на матрицу тончайших фотоэлементов. Логическая схема считала состояние фотоэлементов и в таком оцифрованном виде передала изображение в компьютер.

Получив электронный узор, компьютер находит и анализирует взаиморасположение более 50 особых точек на папиллярных линиях пальца и создает математическую модель всего рисунка, являющуюся в дальнейшем идентификационным кодом. Затем сравнивает полученный с имеющимися в базе кодами зарегистрированных лиц и в зависимости от результатов и полномочий - вырабатывает управляющие сигналы "допущен" или "не допущен", а если "допущен" - то куда (вариантов можно установить множество).

Поскольку кожа живого человеческого пальца обладает определенными параметрами (влажность, температура), также учитываемыми при регистрации (и составной частью входящими в код), система в состоянии достоверно отличить его от муляжа и даже от пальца, отрезанного с руки человека, обладавшего нужным допуском.