اثر انگشت هر انسانی مثل یک نقشهی منحصربهفرد از شیارها و برجستگیهای پوست است. حتی دوقلوهای همسان هم اثر انگشتهای یکسان ندارند و همیشه تفاوتهایی محسوس به چشم میخورد. گوشیها هم به شکلی هوشمندانه از این «ابزار احراز هویت انسانی» استفاده میکنند و با دنبال کردن الگوهایی بسیار ریز، صاحب موبایل را از غریبهها تمیز میدهند.
داخل گوشی دقیقاً چه اتفاقی میافتد؟
حتماً دیدهاید که وقتی برای اولین بار اثر انگشت خود را ثبت میکنید، حسگر گوشی چندین بار از انگشت شما نمونه میگیرد. حسگر معمولاً یک تصویر یا نقشهی اولیه از انگشت شما میسازد و بعد بهجای ذخیره کردن تصویر خام، به دنبال ویژگیهای مهم در الگوی شیارها و فواصل میگردد.
در علم بیومتریک به این نشانههای مهم در الگوی اثر انگشت، «ریزنشانه» (Minutiae) گفته میشود. نشانههایی مثل:
- جایی که یک خط تمام میشود.
- جایی که یک خط دو شاخه میشود.
- فاصله و زاویهی بین خطوط.
گوشی از این اطلاعات یک الگوی ریاضی فشرده میسازد. این الگو به شکل امن داخل بخشی محافظتشده از پردازنده (مثلاً Trusted Execution Environment یا Secure Enclave در سیستمهای اپل) ذخیره میشود. یعنی اطلاعاتی که در موبایل ذخیره میشود، معمولاً عکس خامِ اثر انگشت نیست، بلکه یک الگوی ریاضیِ محافظتشده از آن است.
حالا هر بار که انگشتتان را روی حسگر میگذارید، گوشی دوباره الگوی شیارها را میخواند و همان نقاط کلیدی را استخراج میکند. بعد این الگو با الگوی ذخیرهشده مقایسه میشود. اگر تعدادی کافی از این نقاط با هم تطابق داشته باشند، قفل باز میشود.
انواع حسگرها
حسگرها هم انواع مختلفی دارند:
حسگرهای نوری (Optical) با کمک نور، تصویری از الگوی اثر انگشت میگیرند.
حسگرهای خازنی (Capacitive) که رایجترین نوع هستند، با استفاده از جریان بسیار ضعیف الکتریکی کار میکنند. چون برجستگیهای انگشت به حسگر نزدیکترند و شیارها کمی دورتر، اختلاف کوچکی در ظرفیت الکتریکی ایجاد میشود. حسگر با استفاده از این تفاوتها یک نقشهی دقیق از اثر انگشت میسازد!
در گوشیهای جدیدتر، از حسگرهای اولتراسونیک (Ultrasonic) استفاده میشود. این حسگرها امواج صوتی بسیار ریز به سمت انگشت میفرستند و از بازتاب آنها یک تصویر سهبعدی میسازند. به همین دلیل ممکن است در بعضی شرایط (مثلاً وقتی انگشت کاملاً ایدهآل روی حسگر قرار نگرفته یا چرب است) عملکرد پایدارتری داشته باشند.
نکته جالب این است که حسگرها معمولاً به دنبال تطابق کامل نیستند. در عوض، با رسیدن به یک آستانهی مشخص تصمیم میگیرند که اثر انگشتِ اسکنشده، بهقدر کافی به اثر انگشت ذخیرهشده شباهت دارد یا خیر. برای مثال ممکن است حسگر تطابق ۸۰ درصدی را «کافی» به حساب آورد. همین باعث میشود که حتی وقتی انگشت را کج روی سنسور میگذارید، باز هم قفل باز شود.
کل این فرایند که توضیح دادنش سه دقیقه زمان بُرد، در کمتر از یک ثانیه اتفاق میافتد؛ ترکیبی از سختافزار دقیق، پردازش سریع، الگوریتمهای تشخیص الگو و البته نبوغ مهندسینی که با اولویت دادن به حریم خصوصی، این تکنولوژی حیرتانگیز را فراگیر کردند.
