Biotunnisteeksi sopii vaikka verisuonten kuvio tai ominaishaju, mutta kätevin kohde on kasvot.

Biotunnisteeksi sopii vaikka verisuonten kuvio tai ominaishaju, mutta kätevin kohde on kasvot. 

Julkaistu Tiede-lehdessä 3/2013

Teksti: Petri Forsell

Biotunnistus tarkoittaa ihmisen henkilöllisyyden varmistamista henkilökohtaisista ominaisuuksista. Siihen sijoitetaan yhä enemmän rahaa ja resursseja. Ala kasvaa yli 20 prosenttia vuosittain, ja siinä pyörii  kymmenisen  miljardia euroa.

Viranomaisten biometriset rekisterit pullistuvat nekin. Lähes kaikkien aikuisikäisten suomalaisten sormenjäljet on rekisteröity vuosikymmenen loppuun mennessä. Sormenjälki on yleisin tunniste, koska se on halpa, useimmiten riittävän luotettava ja oikeusistuimissakin hyväksytty. Sillä on kuitenkin puutteensa.

Sormenjäljet voivat heiketä lukukelvottomiksi ikääntymisen vuoksi. Sormenjälkien asiantuntija, entinen rikospaikkatutkija Kasey Wertheim on törmännyt tapauksiin, joissa lääkitys on tuhonnut sormenjäljet. Hänen mukaansa myös eräät ammatit hävittävät ne: toimistopaperi hioo sihteerien sormet sileiksi yhtä tehokkaasti kuin karkeat tiilet muurarien näpit.

Vanhimpia lukulaitteita pystyy hämäämään kopioimalla sormenjäljen läpinäkyvälle kalvolle. Uudet skannerit tunnistavat sormen lämmön ja sydämen sykkeen.

Tulevaisuudessa sormenpäätä ei tarvitse välttämättä esitellä lukuikkunalle. Riittää, kun näyttää kätensä kameralle, joka ottaa kaksi puolentoista megapikselin digikuvaa. Kuvissa valoaalto polarisoidaan eli suodatetaan niin, että toisessa aallot ovat pystysuorassa ja toisessa vaakatasossa. Kun kuvat yhdistetään, saadaan tieto ihon uurteiden muodoista ja korkeuseroista. Temppu onnistuu nykyään vajaan kahden metrin päästä, mutta lähivuosina lukuetäisyys kymmenkertaistuu.

Pää, olkapää, peppu, polvet

Sormenjälkiin perustuvan henkilöimisen rinnalle tai tilalle on tarjolla monia mahdollisia tekniikoita. Biotunnisteeksi käy melkein mikä vain yksilöllinen ominaisuus: korvan tai nenän muoto, kynnen uurteet, hikihuokosten sijainti, verisuonten kuvio tai ihmisen ominaishaju. Tapa seistä tai liikkua tai kirjoittaa tietokoneella ovat nekin kaikki tunnistuskelpoisella tavalla yksilöllisiä.

Tulevat tekniikat keskittyvät päähän ja kasvoihin. Ne sopivat henkilöllisyyden varmenteeksi siksikin, että 1 – 3 prosentilta ihmisistä puuttuu sormia, silmiä ja korvia, mutta pää ja kasvot on sentään jokaisella.

Kamera erottaa aidon

Ihmiset tunnistavat toisensa yleensä kasvoista. Konekin oppii yhdistämään kasvot tiettyyn henkilöön, kunhan sillä on kuva, josta mitata muun muassa silmien ja nenän leveys sekä silmien ja leuan kärjen eli niin sanotun T-alueen mitat. Yhteensä mittauspisteitä on noin 80.

Alkuperäinen valokuva muutetaan kolmiulotteiseksi. Ohjelman muistissa on yleispätevä kasvojen malli, ikään kuin piirteetön naamio. Tietokone arvioi kuvan perusteella, kuinka paljon nenä ulkonee tai mikä on silmäkuopan syvyys verrattuna malliin. Muistiin ei kuitenkaan varastoida kuvia vaan niiden pohjalta laskettuja lukusarjoja ali algoritmeja. Kun ihminen halutaan tunnistaa, hänestä otetaan uusi kuva ja siitä lasketaan algoritmi, jota kone vertaa muistissaan oleviin numerosar­joihin.

Kolmiulotteisen mallinnuksen ansios­ta riittää, vaikka kasvoista näkyisi vain pieni osa. Ohjelmat ymmärtävät myös, että yhdessä kuvassa naurava ihminen voi olla sama kuin toisessa kuvassa itkevä henkilö. Konetta ei hämää naamioituminenkaan: kasvojen mittoja ei voi muuttaa, ja laitteet erottavat tekonenät ja keinoihon aidoista.

Kamerat, tietokoneet ja laskentaohjelmat ovat kaikki parempia kuin pari vuotta sitten. Kasvotunnistuksen luotettavuus on parantunut ainakin viidenneksellä vajaassa vuosikymmenessä. Silti tarvitaan vielä  kehitystyötä, että tietokoneet oppivat ymmärtämään myös mikroilmeitä eli hyvin pieniä kasvojen liikkeitä. Toistaiseksi kameroiden vajavainen erottelukyky ja laskentaohjelmien  epätarkkuus hävittävät liikaa tietoa, konetunnistuksen arvostetuimpiin asiantuntijoihin kuuluva hollantilainen Maja Pantic arvioi tuoreessa tutkimuksessaan.

Mihinkään ei pääse piiloon

Katuja ja liikenneasemia kuvaavat valvontakamerat voivat tulevaisuudessa löytää väkijoukosta ihmisiä, joita joku kaipailee: rikoksesta epäiltyjä, eksyneitä muistisairaita tai kodistaan karanneita nuoria. Moni ei edes huomaa tulleensa tunnistetuksi.

Etäidentifiointi kiinnostaa ymmärrettävästi sotilaita ja poliiseja, mutta myös lentokenttiä, huvipuistoja ja muita, jotka käsittelevät suuria ihmisjoukkoja.

Etätunnistus voi onnistua, vaikka tunnistettavaa ei edes näkisi. Tutkasäde voi osua satojen metrien päästä ja seinien läpi. Kun säde palaa antenniin, aallonpituuden muutoksista voi laskea sydämenlyöntien ja hengityksen rytmin sekä henkilön asennon ja liikkumistyylin. Yksittäinen tunniste voi olla heikko, mutta useiden ominaisuuksien yhdistelmä osuu todennäköisemmin oikeaan.

Suuri osa biotunnistuksesta korvaa tulevaisuudessa nykyisiä kulkulupia, kortteja ja lippuja. Vielä tärkeämpää käyttöä luotettavalle tunnistukselle löytyy terveydenhuollosta. Kun kansalaisen ter veystiedot kootaan yhteen tietokantaan, on hoitotilanteessa olennaista varmistaa, että oikeat tiedot ja oikea ihminen kohtaavat.

Suomessa asiasta on jo säädetty laki. Se jättää määrittelemättä, millä tekniikalla tunnistaminen pitää tehdä, mutta arvata voi, että siihen käytetään kännykkää. Lääkärin vastaanotolla kännykkä voi hyväksyä ääninäytteen, skannata sormenjäljen, kuvata  silmän tai vaikka mitata käyttäjän aivosähkökäyrän tunnisteeksi serverille, joka avaa tarvittavat tiedostot.

Puhelin voi myös tietää, onko se oikean henkilön taskussa. Tunnistus perustuu tapaan, jolla ihminen liikkuu. Ja kun luuri on korvalla, se voi kuunnella sydämenlyöntejä tai korvan äänimaisemaa eli otoakustiikkaa, joka sekin on jokaisella ihmisellä ainutlaatuinen.

Petri Forsell on vapaa tiedetoimittaja ja Tiede-lehden vakituinen avustaja.

Köyhätkin saavat henkilöllisyyden

Perinteisten henkilötodistusten korvautuminen biotunnisteilla voi vaikuttaa valtavasti maailman talou­teen. Ihmiskunnan köyhimmillä jäsenillä on miljardien arvoinen omaisuus maapalstoissa ja rakennuksissa, mutta henkilöpaperien puutteen vuoksi he eivät voi varmistaa omistusoikeuttaan saati saada lainoja tilojensa kehittämiseen ja lastensa kouluttamiseen.

Biotunnisteen ansiosta sadat miljoonat ihmiset saavat luotettavan henkilöllisyyden lähivuosina. Intiassa silmiin ja sormiin perustuva biometrinen henkilötodistus on jo joka kuudennella, ja tämän sekä ensi vuoden aikana määrä kolminkertaistuu. Somaliassa biotunniste on mahdollistanut ensimmäisen pankin perustamisen. Pankilla ei ole lainkaan konttoreita, vaan asiointi tapahtuu biometrisen henkilökortin avulla puhelimessa.