مقدمة في القياسات الحيوية محمد الغصاونه اشراف د.أحمد الحسنات جامعة مؤته Lecture by Mohammad Alghassawnih and Dr. Ahmad B. A. Hassanat, Information Technology department, Mutah University, Jordan Original File - http://www.pitt.edu/~super7/54011-55001/54441.ppt

تعريف القياسات الحيوية القياسات الحيوية هي طريقة آلية للتعرف على أي شخص بناء على الخصائص الفسيولوجية والسلوكية. القياسات + الحيوية : القياس الإحصائي للبيانات البيولوجية.

القياسات الحيوية لأعضاء الجسد القزحية شبكية العين بصمة الاصبع الوجه هندسة اليد الحمض النووي بصمة القدم الوريد بصمة الكف الأنسجة شكل الأذن

القياسات الحيوية السلوكية المشية. التوقيع. ضربة المفتاح (على لوحة المفاتيح). التعرف على الصوت: التعرف على المتحدث إما عن طريق استخدام الإشارات الصوتية أو الإشارة البصرية (قراءة الشفاه) التي تعتبر فسيولوجية(جسدية) وسلوكية.

القياسات الحيوية الشائعة - تم عرض بعض القياسات الحيوية في الشكل وهي : 1) شكل الاذن 2)الوجة 3) حرارة الوجة 4) حرارة اليد 5) أوردة اليد 6) اليد 7) بصمة الاصبع 8) القزحية 9) الشبكية 10) التوقيع 11) الصوت.

وظائف القياسات الحيوية التحقق (أو التوثيق): يؤكد أو ينفي هوية الشخص المستخدم، حيث يحاول النظام التأكيد من هوية الفرد المدعي بمقارنة العينة المقدمة منه إلى واحد أو أكثر من القوالب المسجلين سابقا.(1-1) تحديد الهوية: يقوم النظام بالتحقق من الهوية حيث يبحث في قاعدة البيانات كمرجع لمطابقة العينة الحيوية المقدمة (1 إلى كثير)

طرق تحديد الشخصية قطعة مادية : "شيء لديك” مفتاح، بطاقة، شارة، الخ.   قطعة مادية : "شيء لديك” مفتاح، بطاقة، شارة، الخ.   القائم على المعرفة: "شيء ما  تعرفة” اسم المستخدم وكلمة المرور والإجابة السرية.   القائمة على القياسات الحيوية: "شيء ما كنت”الفسيولوجية والسلوكية.

تطبيقات على القياسات الحيوية تطبيقات القياسات الحيوية تعطيك صلاحية التحكم والدخول - إلى الأجهزة الهواتف الخلوية الدخول على جهاز الكمبيوتر، والكمبيوتر المحمول، أو المساعد الشخصي الرقمي السيارات البنادق - إلى الخدمات المحلية المال من جهاز الصراف الآلي تسجيل الدخول إلى الكمبيوتر الوصول إلى البيانات على البطاقة الذكية - الخدمات عن بعد التجارة الإلكترونية الأعمال الإلكترونية

تطبيقات على القياسات الحيوية التحكم بالقبول او الدخول المادي(الجسدي) - يستخدم لمناطق أمنية مشددة. - لمناطق او مباني عامه. التحكم بالحضور ووقته . للتحقق من الهويه. - التحقق من شخص مطلوب قضائيا. - تطبيقات الخدمات الاجتماعية. - وثائق شخصية، على سبيل المثال رخصة القيادة الإلكترونية و بطاقة الهوية وجواز السفر .

خصائص القياسات الحيوية فريدة : يجب ان تكون مختلفه من شخص لأخر حتى الاخوة التوأم . عالمية:يجب أن تكون صفة عالميه وليست موجوده في فئه معينه من الناس. دائمة: يجب ان لا تتأثر بالعمر وتكون دائمة. يمكن قياسها: يجب أن تكون قابلة للقياس مع أدوات تقنية بسيطة. سهلة الاستخدام: يجب أن تكون سهلة ومريحة للقياس.

كيفية عمل أنظمة القياسات الحيوية

وحدة الحصول على البيانات يقرأ الجهاز المعلومات (البيومترية) من المستخدم. أمثلة: كاميرا فيديو، بصمة الماسح الضوئي / الاستشعار، ميكروفون، الخ يجب أن تكون كافة أجهزة الاستشعار في نظام معين متشابهة لضمان تعرف النضام على المستخدم في أي مكان. قد تؤثر الظروف البيئية على أداء الأجهزة.

وحدة استخراج المزايا المزايا الفريدة تستخرج من البيانات البيومترية الخام. تحول البيانات الخام إلى مجموعة صغيرة من البايت - للتخزين والمطابقة. هناك طرق مختلفة لاستخراج المزايا. المعالجة الاولية للبيانات الخام عادة ما تكون ضرورية.

وحدة المطابقة هي جوهر نظام التحقق من الهوية. تقيس مدى التشابه بين عينة المستخدم مع القالب المخزن في قاعدة البيانات. طرق نموذجية: مقاييس المسافة، والتدابير الاحتمالية، والشبكات العصبية، شجرة القرارات، النظرية الافتراضية، الخ   النتيجة: عادة نسبة تمثل الفرق بين العينتين بعد المطابقة.

وحدة اتخاذ القرار يفسر نتيجة المطابقة الصادرة من وحدة مطابقة. عادة ما يكون قرار ثنائي: نعم أو لا(مقبول او غير مقبول). قد يتطلب القرار أكثر من العينات المقدمة للتوصل إلى قرار: 1 من أصل 3. قد تصدر بعض النتائج بقبول اشخاص كان يجب رفضهم او رفض اشخاص كان من اللواجب قبولهم.

وحدة التخزين يحفظ فيه القوالب المخزنه للمستخدمين المسجلين. واحد أو أكثر من قالب(عينة) لكل مستخدم. قد يتم تخزين القوالب في: عنصر خاص في جهازالفحص. قاعدة بيانات الكمبيوتر التقليدية. الذاكرة المحمولة مثل البطاقات الذكية.

التسجيل والإعداد جمع وتجهيز وتخزين قالب العينة البيومترية. أهم مرحلة بالنسبة لأداء النظام. شروط التسجيل: - إجراءات تسجيل آمنة. - تحقق من نوعية القالب(العينة) و قدرة المطابقة. - ربط القالب البيومتري بالشخص المسجل.

النتائج المحتملة من إتخاذ القرار مستخدم مسجل ويتم قبولة . مستخدم مسجل ويتم رفضة. مستخدم غير مسجل(دخيل) ويتم رفضه. مستخدم غير مسجل ويتم قبولة .

الأخطاء التوازن المطلوب بين نوعين من الأخطاء: - النوع الأول: فشل النظام في التعرف على مستخدم فعلي (" رفض كاذب‘/‘false rejection’). - النوع الثاني: النظام يقبل مستخدم محتال (" قبول كاذب“/‘false acceptance’). التطبيق يعتمد المفاضلة بين النوعين من الأخطاء .

شرط السماح هو قيمة معينه من الخطاء مسموح بها للوصول للهدف وذلك للتماشي مع التغير الطبيعي . التسامح الكبير جدا يعطي نوع الخطأ الثاني (false acceptance/القبول الخاطئ). التسامح القليل جدا يعطي النوع الأول من الأخطاء (false rejection / رفض المستخدمين الشرعيين). معدل الخطأ المتساوي للمقارنة: القبول الخاظئ يساوي الرفض الخاطئ.

الأخطاء FAR & FRR (معدل القبول الخاطئ)FAR - هو معدل عدد المرات التي يقبل فيها النظام شخص ما كان يجب أن يرفض. (معدل الرفض الخاطئ)FRR- هو معدل عدد المرات التي قام النظام برفض شخص ما كان يجب أن يقبل. يجب أن يكون عدد الأخطاء في الحد الأدنى لكل من FAR وFRR

العلاقة بين FRRوFAR

نقاط القوة والضعف لبعض القياسات الحيوية

التقنية نقاط القوة شبكية العين الدقة عالية جدا. القزحية الدقة عالية جدا , ومقبولة من المستخدمين اكثر من الشبكية. بصمة الاصبع الدقة عالية, تكلفة منخفضة؛ حجم صغير، مقبولة على نطاق واسع. الكف والاصابع دقيقة ومرنة, مقبولة على نطاق واسع للمستخدمين الوجه مقبولة على نطاق واسع , تكلفة منخفضة؛ لا يوجد اتصال مباشر , تصلح للمراقبة. الصوت صالحة للاستعمال أكثر من نظام الهاتف ؛ جيدة للتحكم عن بعد والمراقبة. التوقيع مقبولة على نطاق واسع. الضغط على لوحة المفاتيح مقبولة على نطاق واسع للمستخدمين,تكلفة منخفضة؛ يستخدم الأجهزة الموجودة. التقنية

التقنية نقاط الضعف شبكية العين غير مريح للأشخاص ذوي النظارات شعاع ضوء غير مريح وعالي التكلفة. القزحيه تكنولوجيا جديدة، والتكلفة عالية، على الرغم من أن هذا الوضع يتغير بسرعة. بصمة العين يمكن حدوث رفض خاطئ. بعض الأشخاص لا يحبون الاتصال مع الجهاز. اليد واجهة المستخدم ضخمة, لا يروق للمستخدم الاتصال مع الجهاز. الوجه قليلة الدقة. الصوت ضعيفة الدقة وذات شوائب بنسب عالية. التوقيع قليلة الدقة,لا تستخدم على نطاق واسع حتى الآن. الضغط على لوحة المفاتيح

الإستنتاجات هناك العديد من المنتجات البيولوجية حولها، وحول التقنيات الحيوية المختلفة. أوجه القصور في نظم التحقق من الهوية : - جهل المصنعين في القضايا الأمنية الهامة. - عدم وجود رقابة الجودة. - مشاكل التوحيد. التكنولوجيا الحيوية واعدة جدا. الشركات المصنعة لها تأخذ مخاوف أمنية خطيرة.

النهاية