Биометрия что это такое в медицине простыми словами

БИОМЕТРИЯ

БИОМЕТРИЯ (греч, bios жизнь + metreo измерять) — совокупность методов и приемов математической обработки количественных данных в биологии и медицине.

Термин «биометрия» был предложен английским ученым Фрэнсисом Гальтоном (F. Galton) в книге «Естественное наследование» (1889); начало применения его к биологическим проблемам относится к 1901 г., когда был основан специальный журнал «Biometrika».

Первая попытка количественной трактовки изменчивости физических признаков и поведения человека была сделана бельгийским ученым Кетле (L. Quetelet) в книге «Опыт социальной физики» (1835). А в середине 19 в. уже многие выдающиеся биологи отмечали значение математики в биологии. Особенного развития Б. достигла в 20 в. в связи с прогрессом в области теории вероятностей и математической статистики, появлением кибернетики. Математическая статистика широко используется при изучении изменчивости признаков строения и функционирования организма человека в зависимости от условий жизни и возраста. В последнее время биометрическому изучению подвергаются не только морфологические признаки человека (см. Антропометрия), но и признаки физиолого-биохимические. Изменчивость последних характеризуется правосторонней асимметрией, к-рая часто свидетельствует

о наличии в исследуемом материале особей с теми или иными патологически измененными свойствами. Физиологические, биохимические и психические показатели и их возрастная динамика и вариации особенно важны в педиатрии и геронтологии. Биометрические исследования видовой и внутривидовой изменчивости патогенных организмов и вирусов позволяют устанавливать различия между патогенными и непатогенными формами. Большие перспективы имеет статистический метод в биологии при решении вопросов отнесения отдельных особей или групп к тем или иным систематическим категориям (подвидам, расам, видам и т. д.). Метод дискриминантных функций, предложенный Фишером (R. Fisher) в 1936 г., был усовершенствован А. А. Любищевым (1962) и применен в антропологическом исследовании при решении вопроса о принадлежности отдельных черепов к той или иной группе и некоторых вопросов медицинской диагностики.

Для определения зависимости тех или иных биологических явлений от факторов среды, напр, частоты сокращений сердца холоднокровных животных от температуры, выживаемости низших организмов при разной температуре и т. п., пользуются методом нанесения опытных данных на графиках, ограниченных двумя координатами. Через точки наблюдений проводят кривые, либо сначала находят эмпирические формулы зависимости по методу наименьших квадратов (см. Наименьших квадратов метод) и уже по формулам строят эмпирические кривые. В некоторых случаях при трех связанных друг с другом переменных строят диаграммы с тремя координатами. Тогда зависимость между явлениями выражается площадью поверхности, а не кривой. Большее число независимых переменных графически трудно изображается, но математически может исследоваться соответствующими методами. Эмпирические зависимости могут быть прямолинейными, параболическими, показательными, логарифмическими и др. Для быстрого нахождения констант эмпирических формул целесообразно криволинейные зависимости превращать в прямолинейные путем изменения координат. Для этой цели существуют специальные трафареты — сетки с осями координат (полулогарифмические, в которых деления одной оси координат разграфлены логарифмически, двойные логарифмические и др.). В фармакологии широко применяется также выравнивание экспериментальных данных по действию различных доз лекарственных веществ на те или иные функции организма: S-образная связь между дозой и эффектом превращается в прямолинейную. Для этой цели пользуются так наз. методом анализа кривых смертности, или пробит-методом, позволяющим объективно сравнивать активность лекарств и токсических веществ. Этот метод применяется в микробиологии, радиобиологии, токсикологии, для биологической стандартизации веществ, хим. природа которых еще не выяснена и которые нельзя стандартизовать по количеству тех или иных химически точно определяемых составных частей.

Современная терапевтическая статистика возникла на основе методов математической статистики, разработанных применительно к полевым агрономическим и зоотехническим экспериментам. Внедрение нового терапевтического или хирургического метода может быть рекомендовано лишь после статистически обоснованных испытаний, дающих высокую уверенность в неслучайности полученного эффекта. Испытание нового профилактического или терапевтического метода проходит в три этапа:

1) создают схему испытания или план исследования; 2) подбирают экспериментальные и контрольные группы исследуемых; 3) производят статистическую оценку полученных результатов.

Следующим этапом математизации биологии и медицины стало математическое моделирование. Однако применение его пока ограничено отдельными областями биологии и медицины, гл. обр. при решении теоретических вопросов. В общей физиологии, и общей биофизике, в частности, его используют при изучении физиологии процессов, протекающих в нервной системе и в органах чувств. Метод математического анализа заключается в следующем: исследователь создает рабочую гипотезу о связи тех или иных явлений друг с другом в математическом выражении — так наз. математическую модель.

Результаты, получаемые при математическом моделировании, могут быть в дальнейшем проверены на опыте, и в случае подтверждения выводов первоначальная гипотеза становится научной теорией. Основоположниками математического направления в биофизике можно считать Г. Гельмгольца, Нернста (W. Nernst) и П. П. Лазарева. Математический анализ применяют также в биологии при изучении динамики численности популяций различных организмов, в т. ч. и патогенных. Основоположником этих исследований является английский эпидемиолог Росс (R. Ross), применивший математику при изучении соотношения численности человеческого населения, пораженного малярийным плазмодием, и численности комаров — переносчиков инфекции.

Биометрия в кибернетике является основным количественным методом сбора и обработки информации, характеризующей морфологию и функционирование биологических объектов на различных структурных уровнях, а также при оценке патологических изменений организма и выработке решений или управляющих команд при принятии мер по нормализации тяжелых состояний. Средствами Б. пользуются при уточнении анамнеза и во время профилактических осмотров, а также при диагностике состояний (в системах автоматического управления приборами активного вмешательства и искусственными органами).

Источник

Биометрия

Биометрия – это измерение состояния хрусталика и роговицы, физических параметров глаза с помощью специального прибора (оптический когерентный биометр). Данное исследование необходимо в офтальмологической практике, например, для дифференциальной диагностики или подбора линз. Также данный метод часто используется для получения всех необходимых фактических данных для расчета имплантируемого искусственного хрусталика.

Оптическая биометрия необходима для:

Как проходит исследование?

Каждый глаз исследуется отдельно всего за одно посещение офтальмолога. Пациенту требуется только поставить подбородок на специальную панель и зафиксировать взгляд на светящейся метке. Прибор сканирует все необходимые параметры, после чего выдает результаты в распечатанном виде. На измерение радиуса кривизны роговицы, длины оси глаза, диаметра роговицы и зрачка и других параметров уходит всего 10 минут.

Измерение проводится бесконтактным способом, поэтому пациент не испытывает боли и чувства дискомфорта. Ему никак не нужно готовиться к процедуре, достаточно просто записаться на прием к офтальмологу. При измерении отсутствует риск получения инфекции, при этом результаты получаются максимально точными, что значительно упрощает подбор наиболее подходящих параметров искусственного хрусталика.

Чаще всего процедура используется при установке искусственного хрусталика. Эта операция в свою очередь проводится для лечения катаракты, коррекции близорукости и дальнозоркости. С учетом большого количества людей, страдающих от этих патологий, биометрия является довольно востребованной услугой.

Особенности проведения процедуры

В каких случаях назначается биометрия?

Как правило, биометрия является одним из этапов комплексного обследования глаз, целью которого является оценка состояния глаз и определение диагноза. С помощью данной процедуры выявляются необходимые физические параметры глаза, что позволяет с максимальной точностью поставить диагноз и назначить лечение, а также облегчает проведение некоторых видов операций. Назначается биометрия лечащим врачом-офтальмологом в тех случаях, когда он видит необходимость в проведении этого исследования.

Источник

Как работает биометрия в России и следует ли ее опасаться?

Биометрию можно назвать самым многообещающим способом идентификации и аутентификации: удобство пользования сочетается в ней с надежностью, а считыватели уже достаточно просты, чтобы встраиваться в мобильные телефоны. Россия также следует общемировому тренду. Рассказываем, как в нашей стране работает биометрическая система.

Читайте «Хайтек» в

В последние пару лет в России тема биометрической идентификации граждан находится в фокусе общественного и политического внимания. Это связано главным образом с развитием Единой биометрической системы, для нормативно-правового обеспечения которой был принят Федеральный закон от 31 декабря 2017 г. № 482-ФЗ «О внесении изменений в отдельные законодательные акты Российской Федерации».

В частности, Центробанк уже довольно давно прилагает усилия к тому, чтобы стимулировать банки к применению таких систем удостоверения личности. Банки стараются: например, Сбербанк разворачивал в Москве пилотную зону с банкоматами, способными опознавать клиента по лицу. Выгоды кажутся очевидными: скажем, для открытия вклада не нужно беспокоиться о наличии паспорта, достаточно прийти в отделение и предъявить самого себя, а при общении с банкоматом не понадобится и пластиковая карта.

Что такое биометрия?

Общеизвестные примеры биометрических данных — это характерные рисунки радужной оболочки глаза или папиллярных линий на подушечках пальцев. Впрочем, стоит отметить, что к биометрии относят не только физические, но и поведенческие показатели, наподобие походки или индивидуальных особенностей набора текстов на клавиатуре.

Однако к какому бы типу ни относились эти данные, они в любом случае неотъемлемы от человека и поэтому могут гарантировать очень высокую надежность удостоверения личности — при условии, что считыватели трудно обмануть. В целом биометрическая аппаратура развивается сейчас именно в этом направлении, повышая устойчивость к фотографиям лиц и напечатанным на 3D-принтерах пальцам.

Главные требования к биометрическим характеристикам можно назвать «тремя У»: универсальность, уникальность, устойчивость. Иначе говоря, для того, чтобы стать критерием распознавания личности, параметр должен иметься у каждого человека, отличаться в каждом конкретном случае и оставаться относительно неизменным со временем. Есть и несколько сопутствующих требований: например, характеристика должна быть удобна для измерения, включая общественную приемлемость этой процедуры.

Имеются ГОСТы по следующим методам:

Помимо этих способов известен или обсуждается ряд других, в том числе довольно экзотичных:

Какие существуют проблемы с биометрией?

В то же время способ имеет свои изъяны. Так, заметной теоретической проблемой является требование уникальности, которое, согласно некоторым измерениям, не может быть полностью выполнено. В связи с этим вводят два понятия: частота ложного одобрения (false acceptance rate, FAR) и частота ложного отказа (false rejection rate, FRR).

Первый параметр отражает вероятность того, что по данным пользователя А будет идентифицирован / аутентифицирован пользователь В — например, в результате совпадения их показателей.

Второй параметр — это, наоборот, вероятность того, что система не узнает пользователя, посчитав его посторонним лицом. По некоторым данным, если для отпечатков пальцев средний FAR составляет 0,01%, то для лица и голоса (тех самых параметров, которые будут использовать отечественные банки) он может достигать 1-2%. Именно поэтому существует мнение, что биометрия не подходит для массового внедрения: если одна попытка аутентификации из ста будет заканчиваться несанкционированным доступом, то в масштабах страны это даст миллионы инцидентов.

Практика применения биометрии в России:

Исторически первой формой работы с биометрическими данными можно смело назвать сбор сведений о правонарушителях в рамках работы силовых ведомств. Отпечатки пальцев, например, — классическое доказательство при расследовании преступлений. Работая с подозреваемыми и осужденными, правоохранительные органы фиксируют рост человека, характерные приметы его внешности.

При этом, если в обычных биометрических системах данные обезличиваются, то здесь, напротив, устанавливается точная связь измеренных параметров с конкретным человеком. В предыдущем разделе, рассматривая законодательство о персональных данных, мы отметили, что в связи с осуществлением правосудия или оперативно-розыскными мероприятиями согласие субъекта на сбор биометрических ПД не требуется; эти положения подчеркивают особый характер таких сведений.

Упоминания о биометрии в нашем обзоре законодательства начались с заграничных паспортов. Действительно, основной документ гражданина России за рубежом по сей день остается одной из главных областей применения биометрических технологий. Микросхема в подобном изделии бывает способна хранить не только общие сведения о владельце (например, имя, фотографию и т. п.), но и рисунок радужной оболочки глаза или отпечаток пальца.

Что можно делать при помощи биометрии В России?

Для чего российские банки собирают биометрию?

Работа над системой хранения и использования данных началась еще в 2017 году. С 1 июля 2018 года была запущена Единая биометрическая система — база, в которой хранятся биометрические данные граждан. Тогда же начали прием биометрии несколько крупных банков — Сбербанк, Альфа-Банк, ВТБ, Почта Банк, Райффайзен и другие.

Разработчиком и оператором системы выступает Ростелеком — он обрабатывает данные и обеспечивает их безопасное хранение. Сейчас в биометрическую систему можно сдать запись голоса и изображение лица. По этим данным можно идентифицировать человека как в отделении, так и удаленно — например, по телефону или через мобильное приложение. Возможно, в будущем в системе будут храниться и другие параметры — отпечатки пальцев или снимки радужки глаза.

Как сдать биометрию?

Узнать, где в вашем городе можно сдать свои голос и лицо, можно с помощью карты на сайте Центробанка. Здесь можно найти список отделений банков с адресами и временем работы. Список постоянно расширяется, в нем появляются новые отделения и банки.

Отметим, что сбор биометрии может отличаться от места к месту.

Безопасно ли сдавать биометрию?

Сразу после первых новостей о начале сбора банками биометрии появились люди, которые начали сомневаться в надежности хранения своих данных. С одной стороны, они боялись, что дырами в системе могут воспользоваться мошенники – в том числе, подставные люди в банках – чтобы оформлять на посторонние лица кредиты. Другие опасаются того, что система не сможет правильно распознать человека из-за изменений в голосе (например, при простуде) или во внешности (например, после пластической операции или травмы).

Конечно, уже сейчас можно достаточно точно смоделировать внешность любого человека и даже подделать его голос. Чтобы распознавать и отметать имитации, ЕБС вводит дополнительные методы подтверждения личности. Она обращает внимание на выражение лица, расположение камеры, интонацию и другие параметры, которые могут показать, что к системе обращается сам клиент, а не имитация. Иногда нужно будет ответить на контрольные вопросы или совершить дополнительные действия – например, дотронуться до мочки уха. Так дополнительно будет подтверждаться факт того, что с системой взаимодействует реальное лицо.

Источник

Биометрическая аутентификация: возможности, применение, технологии будущего

Содержание

Содержание

Биометрическая аутентификация незаметно входит в нашу жизнь. Совсем недавно мы видели биометрию только в фантастических фильмах, а сегодня разблокируем смартфон отпечатком пальца, сканированием лица или даже радужной оболочки глаза. Давайте разберемся с современными возможностями биометрической аутентификации, сферами ее применения и перспективами развития в ближайшем будущем.

Биометрическая аутентификация основана на том, что каждый из нас обладает набором уникальных параметров, которые можно использовать для идентификации. Набор параметров, доступных для обработки и анализа, постоянно увеличивается благодаря стремительному научно-техническому прогрессу, произошедшему за последние 100 лет. Предтечей биометрии можно считать дактилоскопию, использующую отпечатки пальцев. Правоохранительные органы начали широко применять ее еще в начале 20 века.

Уже в начале 2000-х годов отпечатки пальцев стали использоваться для идентификации личности пользователя в бытовых целях. Так, одним из первых ноутбуков, имеющих сканер отпечатков, стал Acer TravelMate 739TLV. Для распознавания отпечатка ему требовалось около 12 секунд, но для того времени это выглядело фантастикой.

А первым смартфоном со сканером отпечатков пальцев стал Motorola Atrix 4G. Он сканировал отпечаток пальца заметно быстрее, но использовал не самый удобный метод, при котором требовалось проводить пальцем по сканеру. Идею подхватила корпорация Apple, встроив в свои устройства заметно более удобный и шустрый сканер Touch ID.

Сканирование отпечатка пальца — это один из самых простых и удобных для пользователя способов биометрии, но технология не остановилась на нем, ведь требования к ее точности постоянно повышаются.

И сегодня активно используются следующие способы биометрии:

А постоянное совершенствование средств снятия параметров биометрии делает доступными и более глубокие и технически сложные способы, такие как:

Исследуются совсем уж фантастические способы:

Сканирование радужной оболочки или сетчатки глаза

Рисунок радужной оболочка глаза — уникальный и неизменный в течении жизни параметр человека, что делает его идеально подходящим для биометрии. Сложность рисунка радужной оболочки дает очень высокую степень надежности, ведь для нее можно использовать около 200 точек сравнения. Анализ отпечатка пальца, к примеру, использует около 60-70 точек.

Смартфон со встроенным сканером радужной оболочка глаза.

Еще одним преимуществом данного вида биометрии является использование ненавязчивого, мягкого света, попадающего в глаза при сканировании. Этим она положительно отличается от сканирования сетчатки глаза, при которой иногда используется яркий свет.

Сканирование сетчатки глаза использует ее уникальный сосудистый рисунок, который различается даже у близнецов. Данный метод биометрии очень точен, но могут возникнуть проблемы с аутентификацией при некоторых заболеваниях.

Сканирование геометрии или термограммы лица

Это один из самых распространенных видов биометрии, очень простой по своей сути, но требующий серьезной аппаратной обработки изображений в процессе. Компания Apple использует данный вид биометрии в устройствах iPhone и iPad, где он называется Face ID. Главное преимущество данной биометрии — в бесконтактности и возможности сканирования лица с большого расстояния.

Метод используют правоохранительные органы, сканируя людные места, например, метро, в поисках преступников, находящихся в розыске.

Еще одна разновидность биометрии, использующей лицо — снятие его термограммы в инфракрасном диапазоне. Термограмма лица уникальна у каждого человека и не меняется с возрастом. Для этого метода не является помехой даже использование медицинских масок.

Аутентификация по геометрии или расположению вен ладони

Данный вид биометрии использует ряд параметров при сканировании геометрии ладони: расстояние между суставами пальцев, длина и толщина костей и их структура. В идентификации задействованы и мелкие детали, такие как складки на коже. Технология используется, начиная с 1970-х годов, и достаточно широко распространена.

Сканирование венозного рисунка ладони или отдельных пальцев дает еще более высокую надежность аутентификации, ведь венозный рисунок уникален для каждого человека и подделать его невозможно. Анализ производится бесконтактно — с помощью инфракрасной камеры.

Аутентификация по голосу

Очень простой в применении метод биометрии, для которого нужна лишь звуковая плата и микрофон. Аутентификация по голосу быстро развивается, находя применение в бизнес-среде и в бытовых целях, но имеет и ряд недостатков, один из которых — низкая точность метода. На результат заметно влияют посторонние шумы и состояние здоровья человека. Достаточно простудиться и система не сможет опознать пользователя.

Аутентификация по рукописному или клавиатурному почерку

Этот метод использует уникальность рукописного почерка каждого из нас, дополняя его анализом динамической составляющей. Снятие биометрии происходит во время подписания документов с использованием специальной ручки и чувствительной к нажатию поверхности.

Клавиатурный почерк тоже оказался пригоден для биометрии, ведь его можно разложить на множество составляющих: длительность нажатия клавиш, время между нажатиями, сочетания горячих клавиш и количество пальцев, используемых при наборе. Для анализа может применяться как механическая клавиатура компьютера, так и экранная — смартфона или планшета.

Такой метод может подойти для идентификации пользователя при проведении каких-либо финансовых операций или для подтверждения доступа к корпоративным данным.

Аутентификация по сердечному ритму и геометрии сердца

Биометрия сердечного ритма — перспективный и довольно новый метод, использующий уникальность работы сердца каждого из нас. Для него важны следующие параметры: частота, ритмичность, наполнение, напряжение, амплитуда колебаний и скорость пульса. А для снятия показаний достаточно специального браслета.

Анализ геометрии сердца — новая технология, появившаяся в 2017 году. Сейчас находится в стадии разработки. Для нее используется низкоуровневый допплеровский радар, сканирующий сердце каждые 8 секунд и определяющий форму, размер и ритм его сокращений. Уже сейчас в гаджетах доступны датчик пульса и функция ЭКГ. Возможно, в будущем они усовершенствуются до новой технологии, доступной в компактных устройствах.

Аутентификация по ДНК

Анализ ДНК — метод дорогой и сложный, но очень перспективный. Широко используется в медицине и криминалистике, позволяя находить преступников по следам, оставленным на месте преступления. Метод также позволяет установить родственников по неидентифицированному образцу ДНК. В гаджетах пока не используется из-за сложностей со сбором материала и его анализом, однако в будущем, вполне возможно, станет одним из важнейших методов идентификации пользователя.

Аутентификация по химическому составу пота

Новейший метод биометрии, находящийся в разработке с 2017 года. Он использует уникальный химический состав пота у каждого человека. Если метод найдет применение на практике, то для разблокировки, например, смартфона, надо будет лишь коснуться датчика, анализирующего состав аминокислот пота на коже.

Аутентификация по запаху

Еще один перспективный метод биометрии, который также пока находится на стадии разработки. Он использует уникальность запаха каждого человека. Анализ может производиться бесконтактно, а при необходимости — и незаметно от человека. Собак с их чувствительным обонянием используют для поиска людей очень давно. Если ученым удастся создать электронный «собачий нос», то, помимо идентификации людей или поиска взрывчатых или наркотических веществ, его смогут применить и в других сферах деятельности.

Аргументы сторонников и противников биометрии

Биометрия стала широко применяться совсем недавно, но уже вызывает в обществе бурные дискуссии. Ее противники упоминают «большого брата» и пугают миром, где будет невозможно спрятаться от всевидящего ока. Но такие аргументы от людей, пользующихся смартфонами на ОС Android, сервисами Google, соцсетями и ПК с Windows 10, выглядят уже не слишком серьезно.

Дальше всех пошло китайское приложение WeChat, которое аккумулировало практически всю возможную информацию о пользователе в одной базе. Несмотря на то, что оно открыто собирает огромное количество данных, приложением добровольно пользуются миллионы людей: через него заказывают товары, оплачивают коммунальные услуги, транспорт, записываются к врачу, оформляют документы, берут кредиты, подписываются на блогеров, организации и новости, общаются с друзьями. В результате WeChat знает, во сколько просыпается каждый пользователь, с кем он чаще всего общается и куда ходит, на каких остановках транспорта бывает ежедневно, сколько готов потратить на ту или иную статью расхода, какие у него любимые бренды и многое другое.

Понятно, что доступ к такой информации следует надежно защищать. Общество уже выбрало биометрическую аутентификацию как средство, которое заменит нам привычные, но не слишком надежные средства, такие как логин и пароль, на уникальный ключ, который невозможно забыть или потерять.

В обществе, где будут работать надежные средства биометрии, жить очень комфортно. Двери подъезда и квартиры будут открываться перед вами, но не пустят незнакомца. Машина заведет двигатель, только если за рулем сидит ее хозяин, а банковский платеж или покупка в магазине пройдут, только в том случае, если их осуществил владелец банковской карты.

Вопрос стоит лишь в выборе самых надежных и удобных способов биометрии или их комбинации. Рынок (и пользователи) выбирает такие способы, а развиваются они очень быстро: от первого, не самого удобного, бытового сканера отпечатков пальцев, доступного в громоздком ноутбуке, и до шустро работающих сканеров отпечатков пальцев и лица, установленных сегодня даже в не самых дорогих смартфонах, прошло менее 20 лет.

Источник