Американские ученые разработали способ аутентификации в расширенной реальности, не требующий каких бы то ни было действий. Он основан на считывании микроскопических вибраций головы, возникающих от дыхания и сердцебиения — оказывается, они у каждого из нас уникальны.
Разработка получила название VitalID. Она представлена на конференции ACM по компьютерной безопасности и коммуникациям в Тайбэе, где получила награду как лучшая статья.
«Расширенная реальность будет играть важную роль в нашем будущем. Если иммерсивные системы станут неотъемлемой частью повседневной жизни, аутентификация должна быть безопасной, непрерывной и не требовать от пользователя лишних усилий», — уверена профессор Инъин Чэнь из Ратгерского университета, руководившая исследованием.
Расширенная реальность (XR) объединяет технологии виртуальной, дополненной и смешанной реальности, которые совмещают цифровой контент с физическим миром. По мере того как XR-системы выходят за рамки игр в финансы, медицину, образование и удаленную работу, вопросы безопасности становятся все более актуальными.
«XR-устройства превращаются в шлюз к повседневным интернет-сервисам, многие из которых работают с конфиденциальными данными пользователей. Нам нужна аутентификация, которая работает без установки дополнительного оборудования», — считает Чэнь, начавшая это направление исследований в 2019 году.
Современные шлемы уже хранят личные учетные записи, конфиденциальные документы и предоставляют доступ к веб-сервисам. Однако ввод паролей в среде, управляемой жестами, неудобен. Двухфакторная аутентификация нарушает эффект присутствия, а аппаратное обеспечение для сканирования радужной оболочки глаза увеличивает стоимость устройств.
Принцип действия
По словам исследовательницы, принцип действия системы основан на биологическом феномене: даже если человек неподвижен, его тело совершает движения, обусловленные дыханием и сердцебиением. В том числе и голова: каждый вдох, каждый удар сердца порождают колебания, которые распространяются вверх через шею в череп. Поскольку форма, толщина и структура костей черепа у каждого человека уникальны, вибрации претерпевают характерные изменения, проходя через голову. На характер распространения колебаний также влияют мягкие ткани лица.
В результате каждый человек формирует уникальный вибрационный «почерк». Встроенные в шлемы виртуальной реальности датчики движения способны улавливать эти микроскопические паттерны и использовать их подобно отпечатку пальца, чтобы определить, кто именно надел устройство.
«Не нужны какие-либо дополнительные устройства или аппаратные компоненты. Достаточно только программного обеспечения», — подчеркивает Чэнь.
В ходе испытаний с участием 52 пользователей в течение 10 месяцев с использованием двух популярных моделей XR-шлемов система корректно распознала легитимных владельцев более чем в 95% случаев и отклоняла попытки доступа посторонних с эффективностью свыше 98%.
Программу дополнили средствами фильтрации, которые устраняют помехи, вызванные произвольными движениями головы и тела, позволяя шлему фокусироваться исключительно на вибрациях черепа, порожденных дыханием и сердцебиением. Для анализа этих вибрационных паттернов использовались передовые вычислительные модели.
Надежность априори
По словам Чэнь, поскольку колебания распространяются внутри тела через кости и ткани, их сложнее подделать. Злоумышленник может попытаться имитировать ритм дыхания другого человека, но не способен воспроизвести биомеханические свойства его черепа. При необходимости шлем может считывать микровибрации в непрерывном фоновом режиме.
Управление научных исследований Ратгерского университета подало предварительную патентную заявку на эту инновационную технологию.
Ученые доказали, что наш способ дыхания уникален как отпечаток пальца
В Японии показали технологию объединения человека с роботом: видео
Подписывайтесь и читайте «Науку» в MAX