Ερευνητές δοκιμάζουν αναγνώριση ταυτότητας μόνο με σήματα Wi-Fi, χωρίς πρόσθετες συσκευές

Ερευνητές του Ινστιτούτου Αεροναυτικής και Διαστήματος (Aeronautics Institute of Technology, ITA) στη Βραζιλία προτείνουν ένα νέο σύστημα ελέγχου πρόσβασης που χρησιμοποιεί αποκλειστικά σήματα Wi-Fi για την αναγνώριση χρηστών. Αντί για κάρτες, PIN ή αισθητήρες δακτυλικών αποτυπωμάτων, το σύστημα επιχειρεί να ταυτοποιήσει το άτομο από τον τρόπο που η παλάμη του παραμορφώνει το ασύρματο σήμα στον χώρο.

Η προσέγγιση βασίζεται στα λεγόμενα Channel State Information του Wi-Fi, δηλαδή σε λεπτομερείς μετρήσεις που περιγράφουν πώς διαδίδονται τα σήματα, πώς ανακλώνται σε τοίχους και αντικείμενα και πώς απορροφώνται από το ανθρώπινο σώμα. Τα δεδομένα αυτά μπορούν να καταγραφούν και να επεξεργαστούν, ώστε να αναδειχθούν μοτίβα που σχετίζονται με τη φυσική μορφή της παλάμης.

Οι ερευνητές εστιάζουν σε χαρακτηριστικά όπως το μέγεθος του χεριού, το μήκος των δακτύλων και οι αποστάσεις μεταξύ τους. Αυτά τα γεωμετρικά χαρακτηριστικά προκαλούν μικρές αλλά μετρήσιμες διαταραχές στο σήμα Wi-Fi όταν η παλάμη πλησιάζει τον πομπό και τον δέκτη. Για τις δοκιμές, κατασκεύασαν μια μικρή διάταξη με Raspberry Pi, τοποθετημένο σε ακρυλικό κουτί, και περιόρισαν την ισχύ της κεραίας στο 1 dBm ώστε να μειωθούν οι παρεμβολές από το περιβάλλον και να αναδειχθούν οι πιο λεπτές μεταβολές του σήματος.

Στο αρχικό πείραμα συμμετείχαν 20 εθελοντές, δέκα άνδρες και δέκα γυναίκες, οι οποίοι τοποθετούσαν το δεξί τους χέρι πάνω από το κουτί με το Raspberry Pi. Το σύστημα έστελνε και λάμβανε πακέτα Wi-Fi, κατέγραφε συνεχώς τα αντίστοιχα δεδομένα και στη συνέχεια οι ερευνητές εξήγαγαν χαρακτηριστικά από αυτά τα ίχνη για να εκπαιδεύσουν μοντέλα μηχανικής μάθησης. Σε ελεγχόμενες εργαστηριακές συνθήκες, η αναγνώριση των συμμετεχόντων πέτυχε πολύ υψηλή ακρίβεια, δείχνοντας ότι τα σήματα Wi-Fi μπορούν πράγματι να μεταφέρουν αρκετή βιομετρική πληροφορία για ταυτοποίηση.

Το μεγάλο πρόβλημα εμφανίζεται όταν φύγουμε από το εργαστήριο. Τα δεδομένα Channel State Information είναι εξαιρετικά ευαίσθητα στο περιβάλλον. Μικρές αλλαγές, όπως η μετακίνηση ενός επίπλου, η προσθήκη ενός μεταλλικού ραφιού ή η τοποθέτηση ενός χωρίσματος, αρκούν για να αλλάξουν το προφίλ του σήματος και να ρίξουν την ακρίβεια του συστήματος ή να προκαλέσουν ψευδείς απορρίψεις. Ακόμη και η παρουσία ενός καροτσιού ή μιας οθόνης απορρήτου ανάμεσα στον πομπό και τον δέκτη μπορεί να αλλοιώσει αρκετά το σήμα ώστε το μοντέλο να μην «αναγνωρίζει» πλέον το ίδιο χέρι.

Επιπλέον, τα ανθρώπινα σώματα επηρεάζουν έντονα τη διάδοση των ραδιοκυμάτων, απορροφώντας και ανακλώντας σημαντικό μέρος του σήματος. Σε πραγματικό χώρο με κίνηση, όπου άνθρωποι περνούν μπροστά από τον αισθητήρα ή στέκονται κοντά του, το σήμα μπορεί να αποδυναμωθεί ή να αλλοιωθεί σε βαθμό που να γίνεται δύσκολο να ξεχωρίσεις τις λεπτές διαφοροποιήσεις που προκαλεί μόνο η παλάμη του χρήστη. Προστίθεται σε αυτό και η ποικιλία του πραγματικού εξοπλισμού: διαφορετικές κεραίες, διαφορετικά chipsets Wi-Fi και διαφορετικές εγκαταστάσεις μπορούν να μετατοπίσουν τη φάση και το πλάτος του σήματος, μπερδεύοντας ένα μοντέλο που έχει εκπαιδευτεί σε συγκεκριμένη διάταξη.

Παρ’ όλα αυτά, τα πλεονεκτήματα της ιδέας είναι προφανή. Το σύστημα είναι εξ ορισμού ανέπαφο, δεν απαιτεί άγγιγμα σε επιφάνειες ή αισθητήρες, κάτι που είναι κρίσιμο σε χώρους με αυξημένες απαιτήσεις υγιεινής. Βασίζεται σε υποδομή Wi-Fi που ήδη υπάρχει στα περισσότερα κτίρια και μπορεί θεωρητικά να ενσωματωθεί σε λύσεις Internet of Things ή σε υπάρχοντα συστήματα ελέγχου πρόσβασης, χωρίς την ανάγκη για εξειδικευμένες βιομετρικές συσκευές σε κάθε πόρτα. Το κόστος υλικού, ειδικά αν περιοριστεί σε συσκευές τύπου Raspberry Pi, παραμένει χαμηλό και η κατανάλωση ενέργειας είναι ελάχιστη.

Για να μπορέσει όμως να περάσει από το στάδιο της επίδειξης σε πραγματική χρήση, απαιτείται πολύ πιο εκτεταμένες δοκιμές. Οι ίδιοι οι ερευνητές αναγνωρίζουν ότι πρέπει να δοκιμάσουν το σύστημα σε διαφορετικά περιβάλλοντα, από γραφεία και βιομηχανικούς χώρους μέχρι ανοιχτούς δημόσιους χώρους, με συνεχή κίνηση ανθρώπων, μεταβολές στη διάταξη του χώρου και χρήση διαφορετικού Wi-Fi hardware. Μόνο αν διατηρηθεί η αξιοπιστία σε τέτοια σενάρια, η αναγνώριση παλάμης με Wi-Fi θα μπορέσει να διεκδικήσει ρόλο σε εμπορικά συστήματα ελέγχου πρόσβασης, πιθανότατα ως πρόσθετος παράγοντας ταυτοποίησης δίπλα σε πιο καθιερωμένες μεθόδους.

Στο σημερινό στάδιο, η έρευνα λειτουργεί περισσότερο ως απόδειξη εφικτότητας: δείχνει πόση πληροφορία κρύβεται ήδη στα ασύρματα σήματα που γεμίζουν τον χώρο γύρω μας και πώς αυτά μπορούν να αξιοποιηθούν πέρα από την απλή μεταφορά δεδομένων. Αν τα τεχνικά εμπόδια ξεπεραστούν, το ενδεχόμενο να «ξεκλειδώνεις» μια πόρτα απλώς περνώντας την παλάμη σου πάνω από έναν αόρατο αισθητήρα Wi-Fi παύει σιγά σιγά να μοιάζει με επιστημονική φαντασία.