Іv. Розпізнавання голосу

Розпізнавання голосу - це технологія, яка дозволяє використовувати голос в якості ідентифікаційного пристрою. Розпізнавання голосу може використовуватися для диктування тексту комп'ютера або для віддачі команд (таких як відкриття певних програм, згортання меню, збереження даних).  Застосування технології розпізнавання голосу, що використовуються протягом довгого часу, припускали проголошення кожного слова окремо. Це дозволяло машині визначити, де закінчується одне слово і де починається інше. Такі застосування технології розпізнавання голосу все ще зустрічаються для управління комп'ютерними системами.  Сучасні застосування даної технології дозволяють користувачеві швидко і злито вимовляти текст. Нові системи можуть розпізнати 160 слів на хвилину, дозволяючи перетворювати безперервну мова в впізнаваний текст і форматувати його.  Ідентифікація по голосу відбувається за такою схемою: система порівнює зразок голосу, представленого в цифровій формі, з так званим «голосовим відбитком», що зберігаються в базі даних. Голос є унікальною біометричної характеристикою людини і може використовуватися для підтвердження його особи.  «Голосовим відбитком» називається цифрове зображення унікальних характеристик голосу. Голоси розрізняються, і ці відмінності обумовлені фізіологічними характеристиками, такими як голосові зв'язки, трахеї, носовий прохід. Комбінація цих характеристик аналізується і представляється унікальною для кожної людини.  Розпізнавання мовлення пов'язано з тим, що було сказано, що і є головною відмінністю від верифікації, пов'язаної з тим, хто саме говорить. Системи голосової ідентифікації не залежать від будь-якої мови або словника. Людина може сказати що завгодно і якою завгодно мовою, що робить ці системи ідеальними для міжнародного використання.  Весь процес занесення даних займає кілька хвилин. Система пропонує відповісти на кілька простих запитань, наприклад, ваше ім'я, по батькові, прізвище або дата народження. Відповіді стають ідентифікаційними фразами, які пізніше будуть використовуватися для ідентифікації людини. Неважливо, що скаже людина, головне, як він це скаже; питання можуть бути самими різними, головне, щоб відповідь була добре знайомий людині, і він би зміг відтворити його в будь-яку хвилину. Для кожного питання користувач вимовляє чотири рази свою відповідь. Відповідь має складатися як мінімум з трьох складів і тривати більше секунди для того, щоб створити «голосовий відбиток». Записані відповіді накладають один на одного, прибирають сторонній шум і через кілька секунд «голосовий відбиток» готовий. Потім система таким же чином поступає з іншими питаннями і відповідями (системи безпеки пропонують робити кілька таких «голосових відбитків»). Через кілька хвилин створюються «голосові відбитки», які будуть застосовуватися щоразу, коли людина буде проходити через службу безпеки.  Користувач вимовляє певні фрази, і система порівнює вимовлене з раніше збереженим «голосовим відбитком». Людина вимовляє дві або три ідентифікаційні фрази. Якщо дві вимовлені фрази проходять біометричний тест, особистість людини ідентифікується. Якщо одна з цих фраз не приймається, система звертається до третьої виголошеній фразою, і якщо вона приймається системою, то особистість користувача також ідентифікується. Якщо система не впевнена у правильності ідентифікації користувача після трьох виголошених ідентифікаційних фраз, вона відмовляє користувачеві в доступі і відправляє до оператора, або зв'язок просто переривається.  Також як і з іншими застосуваннями біометричних технологій, успіх голосової ідентифікації залежить від незмінного, стійкого зразка. Якщо порівнювати дану технологію з ідентифікацією за відбитками пальців, яка передбачає відсутність порізів або бруду, то для голосової ідентифікації незмінний, стійкий зразок - це означає говорити нормально, спокійно, тобто у звичайній манері. Також користувачі повинні розуміти, що жувальна гумка, задишка, а також алкоголь негативно відбиваються на голосі.  Якщо людина застуджений, то не всі характеристики його голосу постраждають. Система голосової ідентифікації все одно зможе дізнатися користувача у випадку звичайної застуди. При серйозних захворюваннях горла, таких як ларингіт, звичайно, будуть потрібні додаткові засоби ідентифікації.  У процесі голосової ідентифікації (порівняння виголошеній фрази з раніше записаної) видається список, який показує наскільки близько збігається вимовлена ​​ідентифікаційна фраза із занесеною до бази даних.  Залежно від довжини сталого зразка, системі знадобиться від 20 до 40 Кб для голосового відбитка. Очікується, що в найближчому майбутньому розміри будуть зменшені до 10-15 Кб.  ^ Застосування систем голосової ідентифікації  Застосування систем голосової ідентифікації вже можна зустріти по всьому світу. Компанії радіо-і телемовлення використовують системи голосової ідентифікації для забезпечення безпеки даних, переданих на великі відстані. Урядові агентства використовують такі системи для захисту життєво важливою і секретної інформації. 

Висновок  Одне з головних переваг біометричних технологій - відсутність необхідності в паролі. При використанні біометричної аутентифікації користувачам не потрібно пам'ятати складні паролі, а співробітникам служб технічної підтримки - вирішувати пов'язані з цим проблеми.  Біометричні пристрої відрізняються величезною різноманітністю і використовують для ідентифікації людини різні біологічні параметри. Це може бути відбиток пальця, підпис, райдужна оболонка або сітківка ока, а також інші індивідуальні фізичні особливості людей. Але при створенні біометричного рішення VAR'ам потрібно враховувати можливості не тільки біометричного обладнання, а й відповідного ПЗ. Справа в тому, що основна "сила" багатьох продаються на ринку біометричних пристроїв полягає саме в постачався з ними ПЗ.  Необхідно відзначити, що останні розробки біометричних систем захисту інформації прекрасно взаємодіють з новими інформаційними технологіями, зокрема, з мережевими технологіями зв'язку, такими як Інтернет і стільникові системи зв'язку. Аналіз показує, що сучасні можливості біометричних технологій вже сьогодні забезпечують необхідні вимоги по надійності ідентифікації, простоті використання і низької вартості засобів ідентифікації користувача. Реалізація біометричних приставок до комп'ютерів за цінами близько $ 100 і нижче забезпечує гарні передумови для значної активізації нових електронних та інформаційних технологій.  Сучасні можливості біометричних технологій вже сьогодні забезпечують необхідні вимоги по надійності ідентифікації, простоті використання і низької вартості обладнання захисту інформації, переданої по телекомунікаційних мережах.  Біометричні технології дозволяють вже сьогодні реалізувати найбільш надійні методи захисту інформації та є дуже перспективними на найближчі десятиліття. 

Ідентифікація за відбитками пальців  Ідентифікація за відбитками пальців - на сьогодні найпоширеніша біометрична технологія. За даними International Biometric Group, частка систем розпізнавання за відбитками пальців становить 52% від всіх використовуваних у світі біометричних систем, і за прогнозами обсяг продажів таких систем тільки в 2003 р. складе приблизно 500 млн. дол з тенденцією подвоєння цієї суми щороку.  ^ Історія розвитку біометрії за відбитками пальців:  Достеменно відомо, що в Стародавньому Вавілоні та Китаї відбитки пальців робили на глиняних табличках і печатках, а в XIV столітті в Персії відбитками пальців «підписували» різні державні документи. Це говорить про те, що вже в той час було відзначено: відбиток пальця - унікальна характеристика людини, за якою його можна ідентифікувати.  Наступний етап розвитку технології - початок її використання в криміналістиці, до середини XIX століття були зроблені перші припущення про унікальність відбитків пальців кожної людини і спроби класифікації їх по різних ділянках папілярного узору. Все це призвело до появи в 1897 р. (за деякими відомостями 1899 р.) «системи Генрі», першої що отримала широке поширення класифікації відбитків пальців, розробленої англійцем Едвардом Генрі під час його перебування в Індії. До кінця XIX століття з'явилися перші алгоритми порівняння відбитків пальців. У наступні 25 років «система Генрі» пройшла адаптацію для використання на державному рівні в різних країнах і приблизно з 1925 р. почала широко застосовуватися в криміналістиці по всьому світу.  Однак, незважаючи на широке поширення методики розпізнавання відбитків пальців для ідентифікації людини, в першу чергу в криміналістиці, досі науково не доведено, що малюнок папілярного узору пальця людини - абсолютно унікальна характеристика. І хоча за всю більш ніж сторічну історію використання цієї технології в криміналістиці та інших областях не виникло ситуації, коли знайшлося б дві людини з абсолютно однаковими відбитками пальців, унікальність відбитків - це все ж емпіричне спостереження.  У другій половині ХХ століття у зв'язку з появою нових технічних можливостей розпізнавання за відбитками пальців почало виходити за рамки використання тільки в криміналістиці і знайшло своє застосування в самих різних галузях інформаційних технологій; в першу чергу такими областями стали: 

• системи управління доступом; 

• інформаційна безпека (доступ в мережу, вхід на ПК); 

• облік робочого часу та реєстрація відвідувачів; 

• системи голосування; 

• проведення електронних платежів; 

• аутентифікація на Web-ресурсах; 

• різні соціальні проекти, де потрібна ідентифікація людей (благодійні акції і т. д.); 

• проекти громадянської ідентифікації (перетин державних кордонів, видача віз на відвідування країни тощо). 

^ Сканування відбитків пальців  Отримання електронного подання відбитків пальців з добре помітним папілярним візерунком - досить складне завдання. Оскільки відбиток пальця занадто малий, для отримання його якісного зображення доводиться використовувати досить витончені методи.  Всі існуючі сканери відбитків пальців по використовуваних ними фізичним принципам можна розділити на три групи: 

• оптичні; 

• кремнієві; 

• ультразвукові. 

Оптичні сканери - засновані на використанні оптичних методів отримання зображення. В даний час існують наступні технології реалізації оптичних сканерів: 1. FTIR;  2. Оптоволоконні сканери;  3. Електрооптичні сканери;  4. Оптичні протяжні сканери;  5. Роликові;  6. Безконтактні сканери.  Напівпровідникові сканери - в їх основі лежить використання для отримання зображення поверхні пальця властивостей напівпровідників, що змінюються в місцях контакту гребенів папілярного узору з поверхнею сканера. В даний час існує кілька технологій реалізації напівпровідникових сканерів.  Найбільш поширені («класичні») типи напівпровідникових сканерів:  1. Ємнісні сканери  2. Чутливі до тиску сканери  3. Термо-сканери  Менш поширені типи:  4. Радіочастотні сканери  5. Протяжні термо-сканери  6. Ємнісні протяжні сканери  7. Радіочастотні протяжні  Основні недоліки напівпровідникових сканерів, хоча вони характерні не для всіх описаних методів: 

• сканери, зокрема, чутливі до тиску, дають зображення низького дозволу і маленького розміру; 

• необхідність прикладання пальця безпосередньо до напівпровідникової поверхні (так як будь-який проміжний шар впливає на результати сканування) веде до її швидкого зношування; 

• чутливість до сильних зовнішніх електричних полів, які можуть викликати електростатичні розряди, здатні вивести сенсор з ладу (відноситься в першу чергу до ємнісним сканерів); 

• велика залежність якості зображення від швидкості руху пальця по скануючої поверхні притаманна прокаточний сканерів. 

^ Ультразвукові сканери - дана група в даний час представлена ​​всього одним методом сканування, який так і називається.  Ультразвукове сканування - це сканування поверхні пальця ультразвуковими хвилями і вимірювання відстані між джерелом хвиль і западинами і виступами на поверхні пальця по відбитому від них луні. Якість одержуваного таким способом зображення в 10 разів краще, ніж отриманого будь-яким іншим представленим на біометричному ринку методом. Крім цього варто відзначити, що даний спосіб практично повністю захищений від муляжів, оскільки дозволяє крім відбитка пальця отримувати і деякі додаткові характеристики про його стан (наприклад, пульс усередині пальця).  ^ Основні недоліки ультразвукових сканерів: 

• висока ціна в порівнянні з оптичними і напівпровідниковими сканерами; 

• великі розміри самого сканера. 

В іншому, можна сміливо сказати, що ультразвукове сканування поєднує в собі кращі характеристики оптичної та напівпровідникової технологій.  ^ Підходи до захисту від муляжів  Проблема захисту самих різних біометричних систем від муляжів біометричних ідентифікаторів є однією з найскладніших як для всієї області, так і в першу чергу для технології розпізнавання відбитків пальців. Пов'язано це з тим, що відбитки пальців відносно легко отримати порівняно, наприклад з райдужною оболонкою ока або 3D-формою руки, і виготовлення муляжу відбитка пальця виглядає також порівняно більш простим завданням.  ^ Узагальнено всі методи захисту від муляжів відбитка пальця можна розділити на дві групи:  1. Технічні - методи захисту, реалізовані або на рівні програмного забезпечення, що працює із зображенням, або на рівні зчитує. Розглянемо їх детальніше: 

• захист на рівні зчитувального пристрою: полягає в тому, що в самому сканері реалізовано алгоритм отримання зображення, який дозволяє отримати відбиток пальця тільки з живого пальця, а не з муляжу, наприклад, так працюють оптоволоконні сканери; 

• захист по додатковій характеристиці: суть даного методу полягає в отриманні за допомогою скануючого пристрою деякої додаткової характеристики, за якою можна прийняти рішення чи є наданий ідентифікатор муляжем. Наприклад, за допомогою ультразвукових сканерів можна отримувати інформацію про наявність пульсу в пальці, в деяких оптичних сканерах з високим дозволом можна визначити наявність на зображенні частинок поту і т.д.; 

• захист по попереднім даним: на деяких сканерах - відбиток останнього торкалися до нього пальця залишається на його поверхні, чим можна скористатися при виготовленні муляжу. На цей випадок захищаються за допомогою зберігання кількох останніх зображень зі сканера (для кожного виробника це число різне) з якими в першу чергу порівнюється будь-яке нове зображення. А так як двічі докласти абсолютно однаково палець до сканера не можна, при будь-якому збігу приймається рішення про застосування муляжу.