提起生物识别你会想到什么?是早已普及化的指纹识别;还是当今大行其道的人脸识别;抑或是更为“高大上”的瞳孔识别?不断升级的生物识别技术总会给人以惊喜。据媒体报道,纽约州立大学布法罗分校的研究人员想出了一种新方法,尽管表面上听起来很古怪,但实际上却是出奇的实用。他们的新型生物识别工具称为EarEcho,利用声波根据耳道的独特几何形状识别用户。这些信息对于一个想要欺骗别人的人来说,要获得这些信息将非常困难。


耳道识别技术EarEcho来了!戴上耳机就能解锁智能手机

现有的生物识别模式和 EarEcho 的模式区别(来源:论文)


虽然现在的生物识别技术识别的生物信息大不相同,但生物识别技术的最大承诺是用基于身体的新型身份识别来取代过去的类型化安全系统。生物识别系统不再需要诸如存储的密码或物理钥匙卡之类的外在令牌,而是通过人们的内在特质(例如外貌、声音或人的行走方式)来识别人们的身份。随着技术的不断提升,除了面部识别和指纹扫描等功能外,还有一个人独特的"心纹",一个人的气味,说话时脸、喉咙或胸部的细微皮肤振动,甚至是臀部的形状。所有这些都已经变成了概念验证生物特征安全系统,可以确认用户的身份。


不断升级的生物识别技术总会给人以惊喜


据媒体报道,纽约州立大学布法罗分校的研究人员想出了一种新方法,尽管表面上听起来很古怪,但实际上却是出奇的实用。他们的新型生物识别工具称为EarEcho,利用声波根据耳道的独特几何形状识别用户。这些信息对于一个想要欺骗别人的人来说,要获得这些信息将非常困难。


该团队购买了一对现成的耳塞,然后对其进行了一些修改。在耳塞中增加一个面对佩戴者耳道的麦克风。也就是利用无线耳塞声波的方式解锁手机,其中使用声波来识别耳道的独特几何形状,判断你要做出的动作,这一论文刊登在 9 月 19 日的美国计算机学会(ACM)期刊上。值得一提的是,该期刊由计算机协会每季度出版,目前已有数据表明,该刊的研究成果中,大约有 95% 的有效成果或将使用在现实生活当中。


新技术EarEcho又是以什么原理工作呢


耳道识别技术EarEcho来了!戴上耳机就能解锁智能手机

耳道中声传播和反射的简化声波建模图示,P 是声波的直接传播,Pi 表示入射声波,Pr 表示反射声波


该研发团队团队使用现成的产品制造原型,包括一对入耳式耳机和一个小型麦克风,做出一个 EarEcho 样本产品。接着,团队开发了声学信号处理技术来限制噪声干扰,并建立了在 EarEcho 组件之间共享信息的模型。


当声音传播到人的耳朵时,声音会通过耳道传播并被耳道反射和吸收,所有声音都会产生可由麦克风录制的独特声音传输。而麦克风收集的信息由耳塞的蓝牙连接发送到智能手机进行分析。在声学信号预处理之后,基于传递函数的特征被馈送到 SVM 分类器中,以进行身份验证。


事实证明,EarEcho设备的原型也具有惊人的敏感性,能够以高达95%的准确度识别用户。测试中显示了这一点,其中20位受试者听了从口语到音乐的音频样本。它在各种不同的位置进行了测试,例如在购物中心或街道上,并且受试者站立或坐在不同的位置。该演示设备能够在一秒钟内以95%的准确度识别用户,而如果它能够持续监控他们三秒钟,则得分上升到97.5%。


EarEcho技术又有什么独到的优势呢


在部分场景中,这样的解决方案可能是有用的。最明显的是无缝智能手机解锁。尽管苹果的Face ?ID之类的系统运行良好,但是想象一下,如果你的智能手机在你只需戴上耳机就能知道你是谁,是不是很棒?尤其是对蓝牙耳机的发烧友来说,简直完美。此外,它还可以进行不断的重新验证。这意味着每次你从口袋里拿出手机时都无需解锁。


耳道识别技术EarEcho来了!戴上耳机就能解锁智能手机


另一种情况可能是基于远程电话的身份验证,如果你要与某人进行私密通话,要绝对确保就是那个人。在Deepfake音频世界中,这可能变得更加重要,因为实时模拟一个人的声音并非不可能。使用EarEcho之类的技术,你可以轻松地验证与之交谈的人的身份。通过将你的入耳式信息移交给银行,可以防止欺诈,也可以让你不再花时间回答那些证明你是谁的私人问题。


而与现阶段最普遍的移动和可穿戴认证解决方案(即指纹,Face ID,声纹等)相比,EarEcho 具有以下优势:


第一个就是实时拿起使用,麦克风和耳机喇叭是无线耳机设计的两个基本组件,外形小巧,成本低,也可轻松带走。第二个就是用户友好度,EarEcho 不需要主动验证操作,它能够在用户佩戴耳机时自动处理认证请求。


第三个优势就是不引人注意,指纹和基于面部移动认证的主要问题之一,是用户信息被非法获取后欺骗系统。所以,在 EarEcho 样本中,数据收集和认证过程以更加不引人注意的方式进行,恶意攻击者很难通过旁道攻击窃取注册用户的耳朵(包括物理和生理)信息。而这种信息将不会持续保留,随着下一次的认证而更新另一个信息识别。


最后一个优势就是可靠性,随时间的稳定性和坚固性,这一新技术可以应对不同背景的噪声,身体运动和声压级的不确定性。


结语


虽然现阶段诸如人脸识别和指纹识别等生物识别技术尚有漏洞,但在我们日常生活中,很少有一种或多种生物识别技术没有以某种方式被测量和评估。弄清何时使用这些工具,并通过使用几个工具将安全性提高一倍甚至两倍,才会使我们未来与机器的交互更加简单和安全。


而这意味着诸如银行之类需要对人身份进行精确辨认的单位会有一天询问你是否要提交有关内耳形状的信息。


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