अपने दाँत पीसकर बायोमेट्रिक प्रमाणीकरण

अमेरिका और चीन के दो हालिया शोध पत्रों ने दांत-आधारित प्रमाणीकरण के लिए एक नया समाधान प्रस्तावित किया है: बस अपने दांतों को थोड़ा पीस लें या काट लें, और एक कान में पहना जाने वाला उपकरण (एक 'कान लगाने योग्य', जो नियमित ऑडियो के रूप में भी काम कर सकता है) श्रवण यंत्र) आपके दंत वास्तुशिल्प को नष्ट करके उत्पन्न अद्वितीय श्रवण पैटर्न को पहचान लेगा, और एक उपयुक्त रूप से सुसज्जित चुनौती प्रणाली के लिए एक वैध बायोमेट्रिक 'पास' उत्पन्न करेगा।

दोनों प्रणालियों के लिए कान में पहने जाने वाले विभिन्न प्रोटोटाइप उपकरण। स्रोत: https://arxiv.org/ftp/arxiv/papers/2204/2204.07199.pdf (टूथसोनिक) और https://cis.temple.edu/~yu/research/TeethPass-Info22.pdf (TeethPass)

दंत प्रमाणीकरण के पहले के तरीकों (यानी जीवित लोगों के लिए, फोरेंसिक पहचान के बजाय) के लिए उपयोगकर्ता को 'मुस्कुराने और नंगे' रहने की आवश्यकता होती थी, ताकि दंत पहचान प्रणाली यह पुष्टि कर सके कि उनके दांत बायोमेट्रिक रिकॉर्ड से मेल खाते हैं। 2021 की गर्मियों में, भारत के एक शोध समूह ने ऐसी प्रणाली के साथ सुर्खियां बटोरीं, डीपटीथ शीर्षक.

नई प्रस्तावित प्रणालियाँ, डब की गईं टूथसोनिक और टीथपास, संयुक्त राज्य अमेरिका में फ्लोरिडा स्टेट यूनिवर्सिटी और रटगर्स यूनिवर्सिटी के बीच एक अकादमिक सहयोग से क्रमशः आते हैं; और बीजिंग इंस्टीट्यूट ऑफ टेक्नोलॉजी, सिंघुआ यूनिवर्सिटी और बीजिंग यूनिवर्सिटी ऑफ टेक्नोलॉजी के शोधकर्ताओं के बीच एक संयुक्त प्रयास, फिलाडेल्फिया में टेम्पल यूनिवर्सिटी में कंप्यूटर और सूचना विज्ञान विभाग के साथ काम कर रहा है।

टूथसोनिक

में पूरी तरह से अमेरिका आधारित टूथसोनिक प्रणाली प्रस्तावित की गई है काग़ज़ कान में पहनने योग्य (कान पहनने योग्य) ध्वनिक टूथप्रिंट के माध्यम से उपयोगकर्ता प्रमाणीकरण.

टूथसोनिक लेखक कहते हैं:

'टूथसोनिक [उठाता है] टूथप्रिंट-प्रेरित ध्वनि प्रभाव जो उपयोगकर्ताओं द्वारा सुनने योग्य प्रमाणीकरण के लिए दांतों के इशारों से उत्पन्न होता है। विशेष रूप से, हम दांतों के प्रतिनिधि संकेत डिज़ाइन करते हैं जो टूथप्रिंट की जानकारी ले जाने वाली प्रभावी ध्वनि तरंगें उत्पन्न कर सकते हैं।

'ध्वनिक टूथप्रिंट को विश्वसनीय रूप से कैप्चर करने के लिए, यह कान नहर के रोड़ा प्रभाव और ईयरबल्स के अंदर की ओर वाले माइक्रोफोन का लाभ उठाता है। इसके बाद यह प्रमाणीकरण के लिए आंतरिक टूथप्रिंट जानकारी को प्रतिबिंबित करने के लिए बहु-स्तरीय ध्वनिक विशेषताएं निकालता है।'

प्रभाव कारकों का योगदान जो कान में पहने जाने वाले उपकरण में पंजीकृत एक अद्वितीय श्रवण टूथप्रिंट तैयार करते हैं। स्रोत: https://arxiv.org/ftp/arxiv/papers/2204/2204.07199.pdf

शोधकर्ताओं ने कर्ण दांत/खोपड़ी हस्ताक्षर पैटर्न के कई फायदों पर ध्यान दिया, जो मुख्य रूप से चीनी परियोजना पर भी लागू होते हैं। उदाहरण के लिए, टूथप्रिंट की नकल करना या उसे नकली बनाना असाधारण रूप से चुनौतीपूर्ण होगा, जिसे एक रिकॉर्ड करने योग्य 'टेम्पलेट' पर पहुंचने से पहले सिर के ऊतकों और खोपड़ी चैनल की अनूठी वास्तुकला से गुजरना होगा जिसके खिलाफ भविष्य के प्रमाणीकरण का परीक्षण किया जाएगा।

इसके अतिरिक्त, टूथप्रिंट-आधारित पहचान न केवल मोबाइल या माउंटेड कैमरे के लिए मुस्कुराहट या मुंह बनाने की संभावित शर्मिंदगी को समाप्त करती है, बल्कि उपयोगकर्ता को किसी भी तरह से वाहनों के संचालन जैसी संभावित महत्वपूर्ण गतिविधियों से खुद को विचलित करने की आवश्यकता को दूर करती है।

इसके अलावा, यह विधि मोटर हानि वाले कई लोगों के लिए उपयुक्त है, जबकि उपकरणों को संभावित रूप से ईयरबड्स में शामिल किया जा सकता है जिनका प्राथमिक उपयोग कहीं अधिक सामान्य है (यानी संगीत सुनना और टेलीफोन कॉल करना), समर्पित, स्टैंडअलोन प्रमाणीकरण उपकरणों की आवश्यकता को हटा देना , या मोबाइल एप्लिकेशन का सहारा लें।

इसके अलावा, एक स्पूफ हमले में किसी व्यक्ति के दांतों को पुन: उत्पन्न करने की संभावना (यानी एक निर्बाध सोशल मीडिया फोटो पोस्ट से एक फोटो प्रिंट करके), या यहां तक ​​कि जटिल और पूर्ण दंत मोल्ड प्राप्त करने के अप्रत्याशित परिदृश्य में उनके दांतों की नकल करने की संभावना, इस तथ्य से समाप्त हो जाती है दाँतों को रगड़ने से निकलने वाली ध्वनियाँ जबड़े और श्रवण नहर की पूरी तरह से छिपी हुई आंतरिक ज्यामिति के माध्यम से फ़िल्टर की जाती हैं।

टूथसोनिक पेपर से, कान नहर का अवरुद्ध प्रभाव आकस्मिक प्रजनन या नकल को प्रभावी ढंग से असंभव बना देता है।

एक हमले के वेक्टर के रूप में, एकमात्र शेष अवसर (उपयोगकर्ता के जबरन और शारीरिक दबाव के अलावा) मेजबान सुरक्षा प्रणाली तक डेटाबेस पहुंच प्राप्त करना है और उपयोगकर्ता के रिकॉर्ड किए गए श्रवण दांत पैटर्न को हमलावर के स्वयं के पैटर्न के साथ पूरी तरह से प्रतिस्थापित करना है (क्योंकि अवैध रूप से किसी और के टूथप्रिंट को प्राप्त करना) प्रमाणीकरण की कोई व्यावहारिक विधि नहीं होगी)।

टूथसोनिक के लिए वर्कफ़्लो.

हालाँकि किसी हमलावर के लिए अपने मुँह में चबाने की रिकॉर्डिंग को प्लेबैक करने का एक छोटा सा अवसर होता है, चीनी नेतृत्व वाली परियोजना में पाया गया कि यह न केवल एक विशिष्ट बल्कि बहुत खराब तारांकित दृष्टिकोण है, जिसमें सफलता की न्यूनतम संभावना है (नीचे देखें) .

एक अनोखी मुस्कान

टूथसोनिक पेपर उपयोगकर्ता के दांतों में कई अनूठी विशेषताओं को रेखांकित करता है, जिसमें अवरोधन की श्रेणियां (जैसे ओवरबाइट), तामचीनी घनत्व और अनुनाद, निकाले गए दांतों से गायब श्रवण संबंधी जानकारी, चीनी मिट्टी के बरतन और धातु प्रतिस्थापन की अनूठी विशेषताएं (अन्य संभावित सामग्रियों के बीच), और शामिल हैं। कई अन्य संभावित विशिष्ट विशेषताओं के बीच, पुच्छ आकृति विज्ञान।

लेखक कहते हैं:

'[द] टूथप्रिंट-प्रेरित ध्वनि तरंगों को उपयोगकर्ता के निजी दांत-कान चैनल के माध्यम से कैप्चर किया जाता है। इस प्रकार हमारा सिस्टम उन्नत नकल और रीप्ले हमलों के प्रति प्रतिरोधी है क्योंकि उपयोगकर्ता का निजी दांत-कान चैनल ध्वनि तरंगों को सुरक्षित करता है, जो विरोधियों द्वारा उजागर होने की संभावना नहीं है।'

चूँकि जबड़े की गति में गतिशीलता की एक सीमित सीमा होती है, लेखक दस संभावित जोड़-तोड़ की परिकल्पना करते हैं जिन्हें व्यवहार्य बायोमेट्रिक प्रिंट के रूप में दर्ज किया जा सकता है, जिसे नीचे 'उन्नत दाँत इशारों' के रूप में चित्रित किया गया है:

इनमें से कुछ आंदोलनों को दूसरों की तुलना में हासिल करना अधिक कठिन है, हालांकि अधिक कठिन आंदोलनों के परिणामस्वरूप ऐसे पैटर्न नहीं बनते हैं जिन्हें कम चुनौतीपूर्ण आंदोलनों की तुलना में दोहराना या धोखा देना कम या ज्यादा आसान हो।

एपोसिट दांतों की गतिविधियों की मैक्रो-स्तरीय विशेषताओं को एक का उपयोग करके निकाला जाता है गाऊसी मिश्रण मॉडल (जीएमएम) स्पीकर पहचान प्रणाली। मेल-फ़्रीक्वेंसी सेप्स्ट्रल गुणांक (एमएफसीसी), प्रत्येक संभावित गतिविधि के लिए ध्वनि का प्रतिनिधित्व प्राप्त किया जाता है।

टूथसोनिक प्रणाली के तहत एमएफसीसी निष्कर्षण के दौरान एक ही विषय के लिए छह अलग-अलग स्लाइडिंग जेस्चर।

परिणामी हस्ताक्षर ध्वनि तरंग जिसमें अद्वितीय बायोमेट्रिक हस्ताक्षर शामिल है, कुछ मानव शरीर के कंपनों के प्रति अत्यधिक संवेदनशील है; इसलिए टूथसोनिक 20-8000Hz के बीच एक फिल्टर बैंड लगाता है।

ध्वनि तरंग विभाजन एक हिडन मार्कोव मॉडल के माध्यम से प्राप्त किया जाता है (हम्म), दो पूर्व नियमों के अनुसार कार्य जर्मनी से।

प्रमाणीकरण मॉडल के लिए, व्युत्पन्न सुविधाओं को पूरी तरह से जुड़े तंत्रिका नेटवर्क में खिलाया जाता है, जो सक्रियण तक विभिन्न परतों को पार करता है रेलु. अंतिम पूरी तरह से कनेक्टेड परत प्रमाणीकरण परिदृश्य के लिए परिणाम और अनुमानित लेबल उत्पन्न करने के लिए सॉफ्टमैक्स फ़ंक्शन का उपयोग करती है।

प्रशिक्षण डेटाबेस 25 प्रतिभागियों (10 महिला, 15 पुरुष) को वास्तविक दुनिया के वातावरण में एक मिलावटी ईयरबड पहनने और उनकी सामान्य गतिविधियों का संचालन करने के लिए कहकर प्राप्त किया गया था। प्रोटोटाइप ईयरबड (ऊपर पहली छवि देखें) ऑफ-द-शेल्फ उपभोक्ता हार्डवेयर के साथ कुछ डॉलर की लागत पर बनाया गया था, और इसमें एक माइक्रोफोन चिप है। शोधकर्ताओं का तर्क है कि इस तरह के उपकरण का व्यावसायिक कार्यान्वयन उत्पादन के लिए बेहद किफायती होगा।

सीखने के मॉडल में MATLAB में तंत्रिका नेटवर्क क्लासिफायर शामिल थे, जिन्हें 0.01 की सीखने की दर पर प्रशिक्षित किया गया था एलबीएफजीएस हानि फ़ंक्शन के रूप में। प्रमाणीकरण के लिए मूल्यांकन विधियाँ थीं एफआरआर, एफएआर और बीएसी.

टूथसोनिक का समग्र प्रदर्शन बहुत अच्छा था, यह आंतरिक मुँह के इशारे की कठिनाई पर निर्भर करता है:

मुँह के हावभाव की कठिनाई के तीन ग्रेडों में परिणाम प्राप्त किए गए: आरामदायक, कम आरामदायक, तथा मुश्किलें हैं. उपयोगकर्ता के पसंदीदा इशारों में से एक ने 95% की सटीकता दर हासिल की।

सीमाओं के संदर्भ में, उपयोगकर्ता मानते हैं कि समय के साथ दांतों में बदलाव के लिए उपयोगकर्ता को श्रवण दांत के हस्ताक्षर को फिर से छापने की आवश्यकता होगी, उदाहरण के लिए उल्लेखनीय दंत चिकित्सा कार्य के बाद। इसके अतिरिक्त, इनेमल की गुणवत्ता समय के साथ ख़राब हो सकती है या अन्यथा बदल सकती है, और शोधकर्ताओं का सुझाव है कि वृद्ध लोगों को समय-समय पर अपनी प्रोफ़ाइल अपडेट करने के लिए कहा जा सकता है।

लेखक यह भी मानते हैं कि इस प्रकृति के बहु-उपयोग वाले ईयरबड्स के लिए उपयोगकर्ता को प्रमाणीकरण के दौरान संगीत या बातचीत को रोकने की आवश्यकता होगी (चीनी नेतृत्व वाले टीथपास के साथ), और वर्तमान में उपलब्ध कई ईयरबड्स में ऐसी सुविधा के लिए आवश्यक कम्प्यूटेशनल शक्ति नहीं है सिस्टम के रूप में.

इसके बावजूद, वे निरीक्षण करते हैं*:

'उत्साहजनक रूप से, Airpods Pro और QCS1 में Apple H400 चिप की हालिया रिलीज़ क्वालकॉम द्वारा ध्वनि-आधारित ऑन-डिवाइस AI का समर्थन करने में सक्षम हैं। इसका तात्पर्य यह है कि निकट भविष्य में ईयरेबल पर टूथसोनिक को लागू करना साकार हो सकता है।'

हालाँकि, पेपर मानता है कि यह अतिरिक्त प्रसंस्करण बैटरी जीवन को प्रभावित कर सकता है।

टीथपास                 

में जारी किया गया काग़ज़ टीथपास: इन-ईयर ध्वनिक सेंसिंग के माध्यम से डेंटल ऑक्लूजन-आधारित उपयोगकर्ता प्रमाणीकरण, चीनी-अमेरिकी परियोजना टूथसोनिक के समान सामान्य सिद्धांतों पर काम करती है, जो श्रवण नहर और हस्तक्षेप करने वाली हड्डी संरचनाओं के माध्यम से दंत घर्षण से हस्ताक्षर ऑडियो के ट्रैवर्सल के लिए लेखांकन करती है।

हवा के शोर को हटाने का कार्य डेटा एकत्रण चरण में किया जाता है, जिसे शोर में कमी के साथ जोड़ा जाता है और - टूथसोनिक दृष्टिकोण के साथ - श्रवण हस्ताक्षर के लिए एक उपयुक्त आवृत्ति फ़िल्टर लगाया जाता है।

टीथपास के लिए सिस्टम आर्किटेक्चर।

अंतिम रूप से निकाली गई एमएफसीसी सुविधाओं का उपयोग प्रशिक्षित करने के लिए किया जाता है स्याम देश का तंत्रिका नेटवर्क.

टीथपास के लिए स्याम देश के तंत्रिका नेटवर्क की संरचना।

सिस्टम के लिए मूल्यांकन मेट्रिक्स एफआरआर, एफएआर और एक भ्रम मैट्रिक्स थे। टूथसोनिक की तरह, सिस्टम को तीन प्रकार के संभावित हमलों के लिए मजबूत पाया गया: मिमिक्री, रीप्ले और हाइब्रिड अटैक। एक उदाहरण में, शोधकर्ताओं ने एक छोटे स्पीकर के साथ एक हमलावर के मुंह के अंदर उपयोगकर्ता के दंत आंदोलन की आवाज़ बजाकर हमले का प्रयास किया, और पाया कि 20 सेमी से कम दूरी पर, इस हाइब्रिड हमले की संभावना 1% से अधिक है सफलता की।

अन्य सभी परिदृश्यों में, लक्ष्य की आंतरिक खोपड़ी की संरचना की नकल करने में बाधा, उदाहरण के लिए रीप्ले हमले के दौरान, बायोमेट्रिक प्रमाणीकरण ढांचे के मानक रन में कम से कम संभावित जोखिम के बीच 'अपहरण' परिदृश्य बनाती है।

व्यापक प्रयोगों से पता चला कि टीथपास ने 98.6% की औसत प्रमाणीकरण सटीकता हासिल की, और 98.9% स्पूफिंग हमलों का विरोध कर सकता है।

* लेखकों के इनलाइन उद्धरणों का हाइपरलिंक में मेरा रूपांतरण

पहली बार 18 अप्रैल 2022 को प्रकाशित किया गया। कैप्शन में पैकेज गलत विवरण को सही करने के लिए 19 अप्रैल सुबह 8:30 बजे ईईटी अपडेट किया गया।