Le principali tecnologie di riconoscimento biometrico

Le principali tecnologie di riconoscimento biometrico

Attualmente, il termine “biometria” si riferisce a una vasta gamma di tecnologie che possono essere utilizzate per verificare l’identità di un soggetto, misurando e analizzando caratteristiche umane proprie dell’individuo stesso (riconoscimento biometrico). Le tecnologie biometriche possono essere classificate in ragione dei dati di input sui quali il sistema si basa per l’identificazione e l’autenticazione; si presentano ora le principali tecnologie attualmente sviluppate.

Le principali tecnologie di riconoscimento biometrico

Riconoscimento facciale

Le tecnologie di riconoscimento facciale consentono di identificare le persone sulla base dell’analisi di caratteristiche specifiche del volto che non possono essere facilmente alterate; in particolare, vengono presi in considerazione macro-elementi (bocca, naso, occhi, orecchie, fronte, mento, struttura ossea) e micro-elementi (distanza tra macro-elementi o tra macroelementi e punti di riferimento, e dimensione dei macro-elementi). Durante la rilevazione dei dati, un sensore cattura un certo numero di immagini in 2D o in 3D del volto di un individuo, che vengono poi conservate in formato digitale e, mediante un algoritmo che ne registra le caratteristiche rilevanti, possono essere memorizzate e utilizzate per eventuali processi di verifica dell’identità.
Tra i principali vantaggi delle tecnologie di riconoscimento facciale si cita innanzitutto la facilità di rilevamento: non è infatti necessario il ricorso a nessun hardware specifico, ma può facilmente essere utilizzato un qualsiasi hardware che consenta la elaborazione di immagini, sul quale può essere installato un software di riconoscimento facciale. In secondo luogo, i tempi di rilevamento dei dati sono molto rapidi, ed enormi quantità di informazioni possono essere conservati in appositi database. In ultimo, catturare l’immagine del volto non richiede contatto fisico o collaborazione da parte del soggetto, perciò si può parlare di una procedura non intrusiva.
Nondimeno, questo metodo presenta anche alcuni svantaggi, fra i quali il fatto che i caratteri del volto sono soggetti a mutamenti, il fatto che l’accuratezza del sistema è soggetto a una serie di condizioni ambientali (posizione e distanza del sensore, luci, qualità dell’immagine, visibilità del volto). Vi sono dunque dei forti dubbi concernenti questa tipologia di riconoscimento biometrico, e se questo strumento fornisca le informazioni sufficienti per riconoscere una persona incontrovertibilmente e con un elevato livello di affidabilità.

Termografia del volto

Il viso, come qualsiasi altra parte del corpo, emana calore. I sistemi biometrici basati sulla termografia facciale misurano la quantità di radiazioni termiche (calore) provenienti dal volto di un individuo mediante un termografo, che funziona attraverso una tecnologia a raggi infrarossi, e che rileva la radiazione elettromagnetica emessa dal viso e la rappresenta in un’immagine in livelli di grigio, che possono essere poi visualizzate in un monitor.
I principali vantaggi di questa tecnologia, come nel caso del riconoscimento facciale, consistono principalmente nel fatto che la raccolta dei dati non è intrusiva, può essere effettuata a distanza e, in aggiunta, in qualsiasi condizione di illuminazione (anche al buio). Inoltre, tale caratteristica è stabile nel tempo: si ritiene che nemmeno la chirurgia plastica sia in grado di alterarla, poiché non modifica il sistema vascolare del soggetto.
Tuttavia, non è ancora stato provato se la termografia facciale è sufficientemente precisa, e soprattutto essa può variare in funzione di una serie di fattori quali lo stato emozionale del soggetto o la temperatura corporea.

Impronta digitale

L’impronta digitale è probabilmente la più utilizzata e accettata forma di riconoscimento biometrico, ed è stata utilizzata sin dai primi decenni del Novecento in ambito della criminologia. L’ampio utilizzo dell’impronta digitale quale tecnologia di riconoscimento biometrico si basa su due principi basilari: l’immutabilità e l’individualità. Con il termine immutabilità ci si riferisce al fatto che le impronte digitali, che si formano durante la gravidanza, non cambiano attraverso il tempo; l’individualità, invece, consiste nella certezza che le macroe micro-caratteristiche dell’impronta sono uniche da individuo a individuo. È stato evidenziato come anche le impronte digitali di due gemelli omozigoti differiscono l’una dall’altra. Mediante un apposito scanner, i dati biometrici riguardanti le impronte digitali del soggetto vengono riprodotte su un supporto elettronico, per poi essere convertiti attraverso appositi software in forma digitale mediante specifici algoritmi. Il sistema di rilevazione biometrica, successivamente, confronta le fattezze maggiori e minori e consente di ricostruire le particolarità dell’anatomia dell’impronta e individuare l’identità del soggetto.
I vantaggi di questo tipo di tecnologia biometrica consistono in primo luogo nella rapidità e semplicità di rilevamento, che può essere effettuato mediante uno scanner relativamente economico (a titolo esemplificativo, uno scanner per le impronte digitali ha un costo di circa 50$, mentre uno scanner irideo può arrivare a costare ben 1000$). In secondo luogo, le procedure di rilevamento sono state sviluppate e migliorate nel corso di oltre un secolo, pertanto si può affermare che l’affidabilità della procedura è buona. Infine, la cattura dell’impronta digitale non è influenzata dalle caratteristiche dell’ambiente esterno.
Tra gli svantaggi, invece, si colloca innanzitutto la difficoltà di accettazione di tale metodo presso l’opinione pubblica, essendo generalmente associato a investigazioni criminali. Inoltre, una piccola percentuale della popolazione potrebbe avere dei deterioramenti cutanei che renderebbero difficile o addirittura impossibile il rilevamento delle impronte digitali (i membri di alcuni gruppi etnici hanno geneticamente le impronte digitali meno marcate, e le impronte di persone che hanno svolto lavori manuali per molti anni sono anch’esse più difficili da identificare).

Geometria della mano

La tecnologia di riconoscimento biometrico basata sull’impronta del palmo della mano è molto simile a quella basata sul rilevamento dell’impronta digitale. I parametri utilizzati per il rilevamento sono fattezze maggiori (quali la lunghezza e la struttura delle dita o la misura del palmo) e fattezze minori (linee, rientranze, venature, rughe e schema creste-valli), che vengono rilevate da sensori che possono essere a ultrasuono, termici o ottici. I dispositivi più utilizzati sono quelli ottici, che acquisiscono mediante una fotocamera un’immagine in 3D , che viene poi confrontata con le immagini presenti nel database.
I vantaggi di questa tecnologia sono assimilabili al rilevamento dell’impronta digitale, e in aggiunta a ciò si sottolinea che la superficie del palmo della mano è ben più estesa rispetto a quella del polpastrello, perciò la geometria della mano ha un carattere identificativo maggiore rispetto alle impronte digitali. Inoltre, come si è detto per l’impronta digitale, la tecnologia in questione è ormai consolidata e sempre più utilizzata, specie in ambito legale, essendo poco intrusiva e indipendente dalle condizioni ambientali (luce, temperatura, etc.).
Tra gli svantaggi si enumerano invece il fatto che la strumentazione di rilevamento è piuttosto ingombrante, il che limita gli ambiti di applicazione, il fatto che alcune caratteristiche della geometria della mano non sono uniche, e dal fatto che alcuni individui non possono essere registrati nel sistema (ad esempio soggetti che abbiano subito una amputazione).

Retina

La retina è una membrana che forma il rivestimento interno del bulbo oculare; sulla retina di ciascun individuo vi sono caratteristici pattern formati dai vasi sanguigni sul sottile nervo posizionato sul retro del bulbo oculare che processa la luce che filtra attraverso la pupilla. I sistemi di riconoscimento biometrico basati sulle caratteristiche della retina confrontano appunto il sistema dei vasi sanguigni, il cui pattern è unico.
I vantaggi di questa tecnologia consistono innanzitutto nel fatto che il sistema di vascolarizzazione dell’occhio è unico, e il sistema di rilevamento è estremamente accurato.
Tra i principali svantaggi si colloca il fatto che il processo di acquisizione di un’immagine della retina è piuttosto complesso, essendo la retina una superficie interna; per questo, è necessario utilizzare un hardware specifico e una tecnologia piuttosto costosa. In secondo luogo, è piuttosto complesso anche il sistema di raccolta e informazioni dei dati relativi alla retina. Ancora, lo scan della retina è piuttosto invasivo, e alcuni hanno sollevato dei dubbi circa la possibilità che esso possa comportare dei reali rischi per la salute del soggetto. Infine, si è detto che il sistema di rilevamento è molto accurato, tuttavia perché esso sia affidabile è essenziale che l’individuo soggetto al rilevamento stia completamente immobile per tutta la durata del processo (circa 4-5 secondi), poiché anche un lieve movimento potrebbe rendere vana l’intera procedura.

Iride

I sistemi biometrici basati sulla misurazione matematica dell’iride sono costituiti da un sensore che, appositamente posizionato, illumina l’iride del soggetto sottoposto allo scan con un laser a bassa intensità; una luce infrarossa effettua la scansione dell’occhio e rileva peculiarità della struttura dell’iride, che vengono successivamente rappresentate matematicamente da un algoritmo. L’iride è costituita da un tessuto connettivo elastico e, avendo approssimativamente 266 caratteristiche distintive, è una preziosa fonte di dati biometrici. Nella tecnologica di riconoscimento irideo, vengono utilizzate circa 173 di queste caratteristiche distintive. Infine, per effettuare il riconoscimento le caratteristiche rilevate vengono paragonate alle immagini di iridi conservate in un template.
Un primo vantaggio di questo sistema di riconoscimento consiste nel fatto che le caratteristiche dell’iride sono estremamente stabili (anche per la protezione fornita dalla cornea), e dunque rimangono invariate nel corso dell’intera vita di un individuo, nel caso in cui quest’ultimo non abbia malattie oculari o sia soggetto a interventi chirurgici specifici. Inoltre, questo sistema di riconoscimento è ritenuto estremamente accurato, tanto che il FAR (falce acceptance rate) e il FRR (false rejection rate) connessi a tale metodo si approssimano molto allo zero.
Come ogni metodo di riconoscimento biometrico, tuttavia, anche questo presenta alcuni svantaggi. Innanzitutto, la accuratezza della misurazione è strettamente correlata al posizionamento del sensore, perciò se l’occhio non viene posizionato esattamente di fronte ad esso i risultati possono essere compromessi. Inoltre, tale tecnologia è generalmente considerata inclusiva dall’opinione pubblica, che tende a non sottoporsi volentieri a tale tipo di rilevamento. Sono peraltro state avanzate ipotesi secondo le quali questi sistemi potrebbero danneggiare gli occhi, e, infine, in soggetti con patologie oculari o che siano stati soggetti a interventi l’accuratezza del rilevamento è compromessa.

Voce

Il riconoscimento vocale è considerato un sistema di riconoscimento biometrico al tempo stesso fisiologico e comportamentale. Le caratteristiche vocali che vengono registrate dal sistema includono principalmente il tono, la frequenza, l’intensità e l’articolazione nasale, e vengono inoltre presi in considerazione specifici coefficienti e spettri.
Le caratteristiche considerate sono tipiche della voce umana, e non possono essere riprodotte artificialmente, cosa che rappresenta un vantaggio di questa tecnologia. Altri vantaggi sono costituiti dal carattere non intrusivo dei sistemi di riconoscimento vocale, e dal costo limitato della strumentazione necessaria.
I principali svantaggi consistono dunque nella elevata variabilità del parametro, che fa sì che un sistema di autenticazione vocale abbia tendenzialmente una scarsa performance e una scarsa accuratezza. Infatti, la voce può modificarsi a seconda delle situazioni sociali all’interno delle quali ci troviamo e anche a seconda dell’ambiente (si pensi a fenomeni come l’eco). Inoltre, nonostante la voce sia una caratteristica distintiva di un individuo, non si può affermare che è un parametro unico e inimitabile, cosicché non consente un adeguato riconoscimento su larga scala. Infine, i template vocali richiedono un ampio spazio di archiviazione.

DNA

Il codice genetico presente nel DNA (acido desossiribonucleico) è unico e irripetibile per ogni essere umano. L’analisi del DNA, pertanto, è estremamente accurata, ed è considerata il metodo di riconoscimento biometrico più attendibile. Il principale vantaggio consiste dunque nell’efficienza e nell’attendibilità di questo metodo, che è garantita dalla unicità delle informazioni genetiche contenute nelle sequenze del DNA. Tuttavia, anche questo metodo presenta alcuni svantaggi: innanzitutto, il riconoscimento non può essere effettuato in tempo reale, ma sono necessarie delle ore perché l’elaborazione dei dati abbia luogo. In secondo luogo, trattandosi di un procedimento scientifico molto sofisticato, tale metodo è estremamente costoso rispetto ai precedenti e necessita di laboratori scientifici all’avanguardia dotati di un’apposita strumentazione. Per queste ragioni, non è attualmente considerata una reale opzione per il riconoscimento immediato degli individui con finalità di sicurezza.

Firma

La tecnologia biometrica basata sul riconoscimento della firma autografa consente di autenticare l’identità di un individuo mediante la misurazione di specifici parametri, fra i quali la calligrafia, la velocità di firma, il ritmo, l’accelerazione e la pressione.

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