جهاز القياسات الحيوية

الجهاز البيومتري هو جهاز أمني لتحديد الهوية والتحقق منها. تستخدم هذه الأجهزة أساليب آلية للتحقق من هوية الشخص الحي أو التعرف عليها بناءً على سمة فسيولوجية أو سلوكية. تشمل هذه السمات بصمات الأصابع، وصور الوجه، وقزحية العين، والتعرف على الصوت . ^{[ 1 ]}

تُستخدم الأجهزة البيومترية منذ آلاف السنين. وقد استُخدمت الأجهزة البيومترية غير الآلية منذ عام 500 قبل الميلاد، ^{[ 2 ]} عندما كان البابليون القدماء يوقعون معاملاتهم التجارية بالضغط بأطراف أصابعهم على ألواح طينية.

ظهرت الأتمتة في الأجهزة البيومترية لأول مرة في ستينيات القرن العشرين. ^{[ 3 ]} في تلك الفترة، قدم مكتب التحقيقات الفيدرالي (FBI) جهاز "إندنتيمات" الذي بدأ بفحص بصمات الأصابع لحفظ السجلات الجنائية. كانت الأنظمة الأولى تقيس شكل اليد وطول الأصابع. ورغم توقف العمل بهذا النظام في ثمانينيات القرن العشرين، إلا أنه شكل سابقة للأجهزة البيومترية اللاحقة.

تُستخدم خصائص جسم الإنسان للوصول إلى المعلومات من قِبل المستخدمين. وبناءً على هذه الخصائص، تُقسّم المجموعات الفرعية إلى:

• الأجهزة البيومترية الكيميائية: تقوم بتحليل أجزاء الحمض النووي لمنح المستخدمين حق الوصول.
• الأجهزة البيومترية البصرية: تقوم بتحليل السمات البصرية للبشر لمنح الوصول والتي تشمل التعرف على قزحية العين ، والتعرف على الوجه ، والتعرف على بصمات الأصابع، والتعرف على شبكية العين.
• أجهزة القياسات الحيوية السلوكية: تحلل القدرة على المشي والبصمات (سرعة الإشارة، عرض الإشارة، ضغط الإشارة) المميزة لكل إنسان.
• أجهزة القياسات الحيوية الشمية: تحلل الرائحة للتمييز بين المستخدمين المختلفين.
• أجهزة القياسات الحيوية السمعية: تحلل الصوت لتحديد هوية المتحدث من أجل التحكم في الوصول.

• لا يمكن إقراض البيانات البيومترية، كما أن اختراقها أمر معقد ^{[ 11 ]} ، مما يجعلها أكثر أمانًا من طرق المصادقة التقليدية ككلمات المرور التي يمكن إقراضها ومشاركتها. لا تملك كلمات المرور القدرة على تقييم المستخدم، بل تعتمد فقط على البيانات التي يقدمها، والتي يسهل سرقتها، بينما تعتمد البيانات البيومترية على تفرد كل فرد.
• قد تُنسى كلمات المرور، وقد يستغرق استعادتها وقتًا، بينما تعتمد الأجهزة البيومترية على بيانات بيومترية فريدة لكل شخص، وبالتالي لا يوجد خطر لنسيان بيانات المصادقة. أظهرت دراسة أُجريت على مستخدمي ياهو أن 1.5% على الأقل ^{منهم ينسون كلمات} مرورهم شهريًا، مما يُطيل مدة الوصول إلى الخدمات نظرًا لطول عملية استعادة كلمات المرور. هذه العيوب تجعل الأجهزة البيومترية أكثر كفاءة وتُقلل الجهد المبذول من قِبل المستخدم.

يركز الباحثون على معالجة عيوب أجهزة القياسات الحيوية الحالية، ويعملون على تطوير تقنيات للحد من مشاكل مثل انتحال البيانات الحيوية والحصول على بيانات غير دقيقة. وتشمل التقنيات التي يجري تطويرها ما يلي:

• تعمل الأكاديمية العسكرية الأمريكية على تطوير خوارزمية ^{[ 13 ]} تُتيح تحديد هوية المستخدمين من خلال تحليل تفاعلهم مع أجهزة الكمبيوتر الخاصة بهم؛ إذ تأخذ هذه الخوارزمية في الاعتبار سمات فريدة مثل سرعة الكتابة ، وإيقاعها، والأخطاء الإملائية الشائعة. تُمكّن هذه البيانات الخوارزمية من إنشاء ملف تعريف فريد لكل مستخدم من خلال دمج معلوماته السلوكية والأسلوبية المتعددة . وقد يكون من الصعب للغاية تكرار هذه العملية بشكل جماعي.
• ^{قدم كينيث أوكيريفور [ 14 ]} و ^{[ 15 ]} ابتكارًا حديثًا لتصميم مُحسَّن وآمن لتطبيق تقنية الكشف عن حيوية البيانات البيومترية باستخدام أسلوب عشوائية السمات. يفتح هذا المفهوم الجديد آفاقًا جديدة للحد من انتحال الهوية البيومترية بدقة أكبر، ويجعل التنبؤ بالمنتحلين صعبًا للغاية في الأجهزة البيومترية المستقبلية. وقد أظهرت محاكاة خوارزمية أوكيريفور للكشف عن حيوية البيانات البيومترية، باستخدام إطار عمل بيومتري ثلاثي الأبعاد متعدد السمات يتكون من 15 معيارًا للحيوية مستمدة من بصمات الوجه وبصمات الأصابع ونمط قزحية العين، كفاءة نظام بلغت 99.2% على 125 تركيبة عشوائية مختلفة. تكمن فرادة ابتكار أوكيريفور في تطبيق معايير سمات بيومترية غير مترابطة، بما في ذلك الخصائص الطبية الحيوية الذاتية واللاإرادية، مثل نمط رمش العين، وقياس تشبع الأكسجين في الدم، وقياس طيف الأصابع ، وتخطيط كهربية القلب ، والتعرق، وغيرها.
• ابتكر فريق من الباحثين اليابانيين نظامًا ^{[ 16 ]} يستخدم 400 مستشعرًا في كرسي لتحديد ملامح الجسم ونقاط الضغط الفريدة فيه. ويُزعم أن هذا النظام ، الذي لا يزال يخضع لتحسينات وتعديلات كبيرة، يتمتع بدقة تصل إلى 98%، ويُعتقد أنه قابل للتطبيق في آليات أجهزة منع السرقة في السيارات.
• ابتكر المخترع لورانس إف. جلاسر تقنيةً حاصلة على براءة اختراع، تبدو للوهلة الأولى كشاشة عرض عالية الدقة. إلا أنها، على عكس شاشات العرض ثنائية الأبعاد، تعتمد على تكديس البكسلات، محققةً سلسلة من الأهداف التي تُفضي إلى التقاط بيانات بيومترية متعددة. ويُعتقد أنها أول جهاز من صنع الإنسان قادر على التقاط بيانات بيومترية مميزة، اثنتين أو أكثر، من نفس منطقة تكديس البكسلات (التي تُشكل سطحًا) في اللحظة نفسها، مما يسمح بتكوين بيانات بيومترية ثالثة، وهي نمط أكثر تعقيدًا يشمل كيفية محاذاة البيانات. على سبيل المثال، التقاط بصمة الإصبع ونمط الشعيرات الدموية في اللحظة نفسها تمامًا. وتتيح هذه التقنية فرصًا أخرى، مثل التقاط بيانات كيرليان التي تُؤكد أن الإصبع كان حيًا أثناء حدث ما، أو التقاط تفاصيل العظام لتكوين بيانات بيومترية أخرى تُستخدم مع البيانات المذكورة سابقًا. ويجمع مفهوم تكديس البكسلات لتحقيق وظائف مُحسّنة من مساحة سطح أقل، مع القدرة على إصدار أي لون من بكسل واحد، مما يُلغي الحاجة إلى انبعاثات سطحية بنظام ألوان RGB (الأحمر والأخضر والأزرق). أخيرًا، تم اختبار هذه التقنية باستخدام مغناطيسات الكادميوم عالية الطاقة للتحقق من أي تشوهات أو عيوب أخرى، حيث أراد المخترع دمج خاصيتي الانبعاث والتجميع المغناطيسي مع نفس تقنية السطح، ولكن دون ظهور أي خطوط مغناطيسية على السطح. تستطيع الأجهزة، مثل البطاقات الذكية، تمرير البيانات المغناطيسية من أي اتجاه من خلال الاستشعار التلقائي لحركة المستخدم، واستخدام بيانات موقع البطاقة عند تمريرها أو إدخالها في قارئ. تستطيع هذه التقنية رصد اللمس أو قراءة الإيماءات عن بُعد، دون الحاجة إلى كاميرا جانبية للمستخدم أو أي إلكترونيات نشطة على سطحها. يُعزز استخدام القياسات الحيوية المتعددة أمان عملية الحصول على الهوية آليًا بمقدار 800 مليون ضعف، وسيُثبت صعوبة اختراقها أو محاكاتها.
• وفقًا لشركة جلوب للأبحاث، من المتوقع أن يصل حجم سوق تكنولوجيا القياسات الحيوية العالمية إلى 170.1 مليار دولار أمريكي بحلول عام 2035 من 51.27 مليار دولار أمريكي في عام 2025، بمعدل نمو سنوي مركب يبلغ حوالي 12.74٪ بين عامي 2025 و2035. ^{[ 17 ]}