Unikalitāte. Vai tiešām balss un pirkstu nospiedumi ir neatkārtojami? Varbūt tas ir mīts! Mēs esam pieraduši domāt par saviem biometriskajiem datiem, kā par absolūti unikālu personas identitāti, kas mums iedzimts jau no dzimšanas.
Tā ir doma, kas valdzina, jo nekur citur uz planētas nav neviena ar identiskiem biometriskiem parametriem. Tas izklausās skaisti, gandrīz poētiski, un ir kļuvis par pamatu daudzām krimināla satura filmām un protams, daudzām drošības sistēmām.
Taču ir sliktas ziņas absolūtas unikalitātes cienītājiem: zinātnieki arvien biežāk norāda, ka pārliecinošu un neapgāžamu pierādījumu šai simtprocentīgajai unikalitātei patiesībā nav.
Jā, varbūtība atrast divus vienādus pirkstu nospiedumus vai balsis ir niecīga, astronomiski maza. Taču zinātnē “gandrīz neiespējami” un “absolūti neiespējami” ir divas pilnīgi atšķirīgas lietas.
Ienirsim dziļāk šajā jautājumā, lai saprastu, kur beidzas populārais mīts un kur sākas zinātniskā realitāte.
Unikalitāte vai neiespējamā pierādījuma nasta.
Lai pilnībā un matemātiski apstiprinātu, ka katrs pirkstu nospiedums ir neatkārtojams, mums būtu jāveic neiedomājams uzdevums: jāsalīdzina katra cilvēka pirkstu nospiedumi ar visiem pārējiem, kas jebkad ir dzīvojuši, dzīvo šobrīd un vēl tikai dzims.
Iedomājieties apjomu, šobrīd uz Zemes dzīvo vairāk nekā astoņi miljardi cilvēku, un katram no viņiem ir desmit pirksti. Tas nozīmē, ka mums būtu jāizveido un jāsalīdzina datubāze ar vairāk nekā astoņdesmit miljardiem nospiedumu.
Bet ar to viss nebeidzas. Mums būtu jāpievieno arī visu to miljardu cilvēku nospiedumi, kuri dzīvojuši pirms mums, un jāparedz datu krātuve visām nākamajām paaudzēm.
Šāds eksperiments ir praktiski neiespējams. Līdz ar to apgalvojums par absolūtu unikalitāti balstās uz pieņēmumu un statistisku varbūtību, nevis uz empīriskiem pierādījumiem.
Tas ir līdzīgi kā apgalvot, ka “nav divu vienādu sniegpārslu”, lai gan esam redzējuši tikai niecīgu daļiņu no visām, kas jebkad ir nokritušas. Mēs pieņemam, ka tas tā ir, jo līdz šim nav atrasti divi identiski nospiedumi, taču tas nenozīmē, ka tādi nevarētu teorētiski pastāvēt.
Balss kā instruments.
Kas veido mūsu tembru?
Līdzīga situācija ir ar balsi. Mūsu balss tembru, augstumu un citas īpašības veido sarežģīta anatomisku faktoru kombinācija: balss saišu garums un biezums, balsenes uzbūve, rezonatoru mutes dobuma, deguna blakus dobumu un rīkles forma un izmērs.
Pat mūsu galvaskausa struktūra un deguna forma ietekmē to, kā skan mūsu balss.
Jūs noteikti esat pamanījuši, ka daži cilvēki runā smalkā un dzidrā balsī, kamēr citiem ir zems, “basisks” tembrs. Tā nav tikai rakstura iezīme vai ieradums.
Aiz balss augstuma slēpjas tīra fizioloģija. Mūsu balss aparāts darbojas kā unikāls mūzikas instruments, un tā uzbūves atšķirības nosaka, vai radītā “melodija” būs augstāka vai zemāka.
Mūsu rīklē atrodas balss saites, divas smalkas, elastīgas audu krociņas, kas sāk vibrēt, kad caur tām plūst gaiss no plaušām. Šīs vibrācijas rada skaņu, kas tālāk tiek pastiprināta un modulēta mūsu rezonatoros.
Galvenie principi ir šādi:
• Jo īsākas un tievākas ir balss saites, jo augstāka ir balss. Tāpēc bērniem parasti ir augstas, dzidras balsis jo viņu balss saites vēl ir mazas.
• Jo tās ir garākas un biezākas, jo balss ir zemāka.
Balss augstumu nosaka ne tikai garums un biezums, bet arī saišu nospriegojums un masa, ko regulē balsenes muskuļi. Ar vecumu balss saites aug, zēniem īpaši strauji pusaudžu gados, kad notiek balss “lūzums”. Interesanti, ka zinātnē un medicīnā šim procesam tiek lietots termins “balss mutācija” (no latīņu valodas vārda mutatio – ‘pārmaiņa’).
Interesants fakts.
ja salīdzina, pieauguša vīrieša balss saites var būt gandrīz divreiz garākas nekā sievietei (aptuveni 14,6–25 mm pretstatā 11,1–17,5 mm), kas vidēji veido 20–40% atšķirību. Tieši šīs anatomiskās atšķirības ir galvenais iemesls, kāpēc vīriešu balsis parasti ir zemākas nekā sieviešu.
Tomēr, neskatoties uz šo sarežģīto anatomisko kokteili, divi cilvēki ar ļoti līdzīgiem fiziskajiem parametriem varētu radīt skaņu, kas ir gandrīz neatšķirama. It īpaši, ja runa ir par zemas kvalitātes audio ierakstu, telefonsarunu ar traucējumiem vai sarunu trokšņainā ielā.
Balss ir arī mainīga jo to ietekmē nogurums, slimības (piemēram, saaukstēšanās), emocionālais stāvoklis un pat dienas laiks.
Kāpēc tehnoloģijām nav nepieciešama absolūta unikalitāte?
Šeit slēpjas paradokss: lai biometriskās atpazīšanas sistēmas darbotos efektīvi, mums nemaz nav nepieciešama absolūta, matemātiski pierādīta unikalitāte.
Bankām, viedtālruņiem vai robežkontroles sistēmām nav svarīgi, vai jūsu balss ir vienīgā tāda pasaulē. Svarīgi ir tas, ka sakritības varbūtība ar kādu citu cilvēku ir tik niecīga, ka praktiski ir tuva nullei.
To var salīdzināt ar laimestu loterijā jo iespēja laimēt džekpotu ir ārkārtīgi maza, taču tā nav nulle. Biometriskās sistēmas strādā pēc līdzīga principa. Tās nevis meklē 100% atbilstību, bet gan analizē desmitiem vai simtiem unikālu parametru (pirkstu nospieduma līniju izliekumus, attālumus starp tām, balss frekvenču spektru) un aprēķina atbilstības procentu.
Ja šis procents pārsniedz noteiktu drošības slieksni (piemēram, 99,99%), sistēma pieņem, ka persona ir identificēta pareizi.
Galvenais ir nepārvērst biometriju par kultu. Balss, seja vai pirksta nospiedums ir lieliski un ērti veidi, kā apstiprināt savu identitāti, taču tie nav nekļūdīgi. Sistēmas var kļūdīties dažādu iemeslu dēļ:
• Fiziskas izmaiņas: trauma, rēta uz pirksta, balss aizsmakums slimības dēļ.
• Ārējie faktori: slikts mikrofons, vājš apgaismojums sejas atpazīšanai, netīrs pirkstu nospiedumu skeneris.
• Apzināta viltošana: augstas kvalitātes pirkstu nospiedumu kopijas vai balss sintēzes tehnoloģijas kļūst arvien attīstītākas.
Tieši tāpēc jebkura nopietna un “gudra” drošības sistēma nekad nepaļaujas tikai uz vienu biometrisko rādītāju, kā to bieži rāda spiegu filmās.
Tā vietā tiek izmantoti vairāki aizsardzības līmeņi, to sauc par daudzfaktoru autentifikāciju. Piemēram, bankas lietotne var prasīt gan jūsu pirksta nospiedumu (kaut kas, kas jūs esat), gan paroli (kaut kas, ko jūs zināt).
Skaistums nepierādāmajā.
Tātad, atgriežoties pie sākotnējā jautājuma vai mēs esam unikāli? Visticamāk, jā. Praktiskā līmenī mēs visi esam pietiekami atšķirīgi, lai mūsu biometriskie dati kalpotu par uzticamu identifikatoru.
Tomēr no stingri zinātniskā viedokļa to matemātiski pierādīt pagaidām nav iespējams. Mēs dzīvojam ar ļoti spēcīgu un statistiski pamatotu pieņēmumu.
Iespējams, tajā slēpjas savs šarms. Pasaule, kurā visu varētu precīzi saskaitīt, izmērīt un ievietot formulās, zaudētu daļu savas mistērijas un kļūtu nedaudz garlaicīga.
Apziņa, ka pat tik fundamentālas lietas kā mūsu pašu identitāte glabā nelielu noslēpumu, padara pasauli daudz interesantāku.
Labu Dienu Unikālais Cilvēk!
