عالم السمات الحيوية

كما قلنا في السابق، أن الحال بين مطوري أنظمة السمات الحيوية والمخترقين هو صراع محتدم، ولأن الأمر يعني الكثير للمنتحل فهو على استعداد لتسخير كل طاقاته وقدراته لابتكار طرق وحيل لخداع النظام للفرار من العدالة أو طمعاً في كسب حق غير مشروع، فكلما نجح المخترقون في ابتكار آلية جديدة للتحايل على الأنظمة الحيوية عكف المطورون للبحث والتصدي وإيجاد آليات حديثة تفشل تلك الطرق التي تطرقنا لها في موضوع سابق، ولأن الحق دائماً منتصر فقد نجحت التقنيات الحديثة في صد المنتحلين بكل جدارة، والتأكد من كون السمات الحيوية حقيقية بالفعل وليست مستنسخة أو مزورة، والحال فر وكر ولا يمكن التنبؤ عن صولات المستقبل التقنية. أبرز الآليات الحديثة لصد الانتحال والتحايل على أنظمة بصمات الأصابع والتحقق من سلامة العينات عبر التقنيات والأساليب التالية: قياس درجة حرارة الأصبع عبر دمج أجهزة استشعار في قارئ البصمة، فعند الضغط بالأصبع يقوم القارئ بقياس درجة الحرارة فإن لم تكن في النطاق البشري الطبيعي، يرفض النظام العينة باعتبارها عينة وهمية سواء بلاستيكية أو من السيلكون وغيره. قياس النبض في الأصبع، من خلال دمج جهاز اس...

الحمد لله الذي أعان وسدد، والجميل لوطني الذي ابتعث وأنفق، والشكر لكل من ساند وأرشد، لظني أن رسالتي لدرجة الماجستير قد تكون إضافة ثرية لعالم السمات الحيوية، قررت أن أتيحها في هذه المدونة علها أن تُفيد باحث أو ترشد حائر، والعذر الكبير للقارئ الكريم أنني خالفت في هذه الصفحة سياسية المدونة، بأن أضفت بها هذا المحتوى الغير عربي؛ وذلك اختصاراً لوقت الترجمة ولكي يتلذذ بها القارئ كما هي، كما أعد القارئ المهتم بكتاب متخصص مُلهم، يلخص تلك الرسالة باللغة العربية الخالدة، وبأسلوب فريد، يمزج أغوار التقنية الحيوية بالبلاغة العربية. ملخص الرسالة: في الحقيقة ترددت كثيراً عند إطلاق لفظة رسالة أو أطروحة، فهي وإن كانت كذلك إلا أنها وبحكم ولادتها في كلية الهندسة بجامعة كينت قد أخذت طابع المشروع العملي أكثر من طابع الأطروحة النظرية، فقد كانت الفكرة إنشاء ثلاثة أنظمة حيوية، نظام للتعرف على الوجه ونظام للتعرف على بصمة الإصبع ونظام للتعرف على قزحية العين، وإن كان ذلك يعتبر من أكبر التحديات لطالب منفرد إلا أن التحدي الأكبر كان في دمج تلك الثلاثة أنظمة في نظام واحد، وربطهم بطريقة هندسية فريدة، وتسخير خوارزم...

لم يتوقف الخبراء عن البحث عن سمات حيوية جديدة تمتلك قوة أكبر وتحد من نقاط الضعف التي قد تتوفر في بعض أنواع السمات الحيوية الشائعة، كبصمات الأصابع التي يسهل تزويرها وطمسها والوجه وطرق التلاعب به وكحساسية العين وتخوف بعض المجتمعات من قبولها، وبصمة الصوت التي لا زالت تغص بنقاط الضعف، لذلك حظي اكتشاف الأوردة الدموية كسمة حيوية متفردة في الإنسان بأهمية بالغة، فعكف الخبراء للاستفادة منها ونجحوا حقاً في استخدامها كسمة فريدة تميز الإنسان عن غيره ويمكن للحواسيب تخزينها وقياسها بجدارة، وسواء كان الاستخدام للأوردة الدموية في الكف أو في الأصابع فالنتائج متقاربة ومتشابهة بشكل عام. أبرز المميزات: التفرد والتميز حيث تقول النظرية أنها لا يمكن أن تتكرر لدى شخصين، حتى وإن كانا توائمين، بل أن لكل عضو داخل الإنسان هندسة أوردة دموية فريدة ومختلفة عن الأعضاء الأخرى، فكل كف وكل أصبع هو فريد بهندسته. حمياتها بشكل طبيعي من التغيير والتحريف والتشويه، وذلك نظراً لوجودها تحت الجلد وتخلخلها الأنسجة والعضلات. صعوبة وربما استحالة نسخها وتزوريها، كونها لا تُرى بالعين المجردة ولا تُبقي أثراً يتيح للمخترقين أو...

كأي أداة مفيدة للبشرية يوجد لها مخربين ومفسدين، لا سيما إذا كانت تلك الأداة تقدم دليلاً لإدانة مجرمين، وتثبت حقوق لآخرين، فمن الطبيعي وجود من سخر نفسه لاختراقها وإفشالها، ذلك من المؤسف القول أن البشر قد نجحوا ومنذ زمن في استنساخ وتزوير بصمات الأصابع، وصناعة أصابع وهمية من البلاستك والسيلكون تحمل نفس البيانات الأصبع الحقيقي. بل أن الأمر أسوأ من ذلك حتى أصبح من الممكن لبعض المحترفين سرقة ونسخ بصمات شخص ما دون علمه عن طريق مسح بصماته من فوق سطح صلب واتباع عمليات معقدة بعض الشيء لاستخراج قالب وصنع أصبع وهمي يحمل بنفس بصمات الأصبع الحقيقي دون علم صاحب البصمات بما حدث، ومن ثم من الممكن استغلال الضحية وتقديم تلك البصمات للتعريف بالشخص دون علمه ولا إذنه. من الطرق السهلة لاستنساخ بصمات شخص ما بعلمه وإرادته إحدى مراحل استنساخ بصمة شخص ما من فوق سطح صلب دون علم صاحبها كما أن قزحية العين وصورة الوجه أيضا لم تسلما من عمليات الانتحال والتزوير، وأبسط صورها تقديم صورة للوجه أو لقزحية العين عالية الدقة وعرضها على كاميرا النظام. محاولة انتحال هوية شخص آخر عن طريق تقديم ص...

تساؤل غاية في الأهمية، وعنوان يمثل بوابة خطرة لدخول أفواج المنتحلين والمتحايلين وفق النظام، بل ويخلق مبرراً لتواطؤ بعض مشغلي الأنظمة تحت ذريعة اللوائح والأنظمة، التي وجدت كاستثناء فاستغلها البعض كثغرة لما يشاء! سؤال: متى تحذف الحكومات البيانات الحيوية؟ الجواب: يفترض ألا تحذف الحكومات أي بيانات حيوية مهما كانت الأسباب، وإن أمكن التجاوز فقد يكون لصور الوجه دون بصمات الأصابع وقزحية العين. سؤال: ماذا عن إذا تم تسجيل سمات حيوية لشخص آخر عن طريق الخطأ؟ الجواب: لا تحذف، ويجب أن يصمم النظام بطريقة ذكية بحيث ترحل السمات الخاطئة إلى السجل الصحيح دون حذف. سؤال: ماذا عن سمات المتوفين الحيوية، هل تحذف لعدم جدواها؟ الجواب: لا تحذف، بل أنها تعتبر ذات أهمية عالية لمنع التحايل وادعاء وفاة أشخاص وهم على قيد الحياة. سؤال: ماذا عن متجنس سحبت منه الجنسية وتم حذف سجله الوطني غادر البلاد؟ الجواب: لا تحذف، وتعتبر معلومات قيمة وتاريخية يجب الاحتفاظ بها بقواعد البيانات؛ لكشف أي عمليات غير مشروعة مستقبلا. سؤال: تغيرت حالة شخص من مقيم إلى مواطن أو العكس هل نحذف البيانات الحيوية الخاصة بالسجل ال...

في الحقيقة يكثر النقاش حول دقة النظام وصحة النتائج بينما يقل الحديث عن أمن النظام وإمكانية اختراقه!  أي نظام سمات حيوية هو عرضة للاختراق والمخترقين أسوة بأي نظام حاسوبي آخر، ومن المهم تأمين جميع مراحل ونقاط النظام بشكل آمن يضمن عدم وصول المخترقين وتحريف أي بيانات أو سرقتها.  احتمالية الهجوم أو الاختراق قد تحدث عند ثمانية مواضع:  تقديم سمات حيوية وهمية أو مزورة. ادخال صور سمات حيوية مخزنة مسبقاً بدلاً من السمات الحية.  تجاوز مرحلة استخراج البيانات الدقيقة وتقديم بيانات دقيقة من قبل المهاجم للتدليس على النظام. تحريف أو تغيير قالب البيانات الدقيقة بعد عملية استخراج البيانات الدقيقة. العبث بإضافة أو تغيير أو سرقة قواعد بيانات القوالب المستخرجة للمطابقة. اعتراض قالب المطابقة المخزن مسبقاً ومنع وصوله إلى خوارزميات المطابقة. العبث بخوارزميات المطابقة لتحدث مطابقة غير واقعية أو العكس. اختراق وتحريف القرار النهائي! مواضع الاختراق موضحة بالأرقام وفقاً للقائمة السابقة

تعتبر بصمات الأصابع السمة الحيوية الأكثر انتشاراً وتقبلاً من قبل الحكومات والمؤسسات والأفراد لأسباب عدة أبرزها، التفرد والتميز، الثبات بمختلف مراحل العمر، صعوبة إخفائها، انخفاض التكلفة.  أبرز الأحداث التاريخية الهامة لبصمات الأصابع:  1880م اقترح الطبيب الإسكتلندي هنري فولد استخدام البصمة لتحديد الهوية. 1888م صنف عالم الرياضيات والوراثة الإنجليزي فرانسيس غالتون بصمات الأصابع إلى ثمانية فئات عامة. 1893م نجح قائد شرطة لندن إدوارد هنري في التعرف على بصمات الأصابع، كما قام بتأليف كتاب الشهير بعنوان "أصناف واستخدامات بصمات الأصابع"، لاحقاً تم تطوير نظام تصنيف يحمل اسمه "هنري". 1902م تم استخدام بصمات الأصابع للمرة الأولى كدليل في محكمة بريطانية. 1963م إنشاء أول برنامج آلي لمطابقة بصمات الأصابع. كيف نقرأ البصمات؟ في الحقيقة أن للبصمات لغة وحروف ليست أبجدية وقياسات ليست كما السائد، وربما خدعت صور البصمات غير المختص فكان القرار ظالم وخاطئ. قراءة بيانات البصمة لا تتم بالنظرة العامة السريعة، فربما اختلفت زاوية التصوير فتوهم القارئ أنهما مختلفتين، علمياً ه...

إذا كنت حقاً خروف فأنت وفقاً لمفهوم حديقة حيوان السمات الحيوية الذي أسسه العالم دودنجتون [1] محظوظٌ للغاية، فلأن البشر مختلفون والسمات الحيوية هي جزء من البشر، فهي أيضاً مختلفة في طبيعتها من شخص إلى آخر، يُصنف هذا المفهوم البشر إلى أربعة أنواع من الحيوانات، هم الخراف والماعز والحملان والذئاب.  الخراف:  ولأنها تحمل سمات وعلامات ناضجة وثابتة، كانت هي الرمز لفئة البشر الذين يحملون سمات حيوية واضحة  ومميزة يسهل التعرف عليها، كما تتميز أيضا بشدة ديمومتها، وتجلى ذلك في ملامح وقياسات الوجه لبعض البشر الذين لا يغيرهم طول الزمن، فربما رأيت أحدهم قبل عشرون عاماً ثم رأيته اليوم فقلت سبحان الله لم تتغير أبداً، وعلى العكس من ذلك، بعضنا يتغير بشكل كبير خلال فترة قصيرة جدا جدا، ويقاس على ذلك بقية السمات الحيوية كالصوت والتوقيع، وطريقة الحركة. الماعز: معروف أن الماعز بجسده الرشيق يتشابه في الخلقة كثيراً مع غيره كالغزلان والضباء، ذلك استُخدمت للرمز إلى البشر الذين يصعب التعرف عليهم، أو سماتهم الحيوية تتشابه إلى حد كبير بغيرهم، خاصة سمات الوجه والصوت والمشي والتوقيع. الحمل: ليس...

هناك مراحل وعمليات أساسية لجميع أنظمة السمات الحيوية، ويمكن تقسيم العمليات إلى مرحلتين: المرحلة الأولى: تسجيل المستخدمين، وتتم عبر المراحل التالية: تسجيل السمات الحيوية عبر أجهزة الاستشعار، كقارئ البصمات أو كاميرات التصوير للوجه أو العين أو أجهزة تسجيل الصوت وغيرها. استخراج البيانات الدقيقة وقالب البيانات الذي يهمنا أثناء المطابقة فقط. تخزين البيانات الدقيقة أو القالب في قواعد بيانات النظام، ومهمة هذه الخطوة والتي قبلها هي تسريع النظام وعدم تكرار العمليتين عند كل عملية بحث جديدة، فالأنظمة الجيدة تستخدم هذا النمط، أما الرديئة فقد تتجاهله، وتحتفظ بأصل السمات الحيوية فقط ويتم استخراج بيانات المقارنة كل مرة، مما يتسبب في تأخير النظام وضعف جودته. تخزين أصل عينات السمات الحيوية المسجلة كالصور أو مقطع الصوت وغيره في قاعدة بيانات أرشيفية، وهذه الخطوة مهمة للرجوع لأصل السمات عند الحاجة أو عند تطوير أو تغيير خوارزميات المطابقة. المرحلة الثانية: عملية البحث والتحقق، وتتم هذه المرحلة عبر المراحل التالية: مسح العينة الحية بشكل مباشر عبر أجهزة الاستشعار، كقارئ البصمات أو كاميرات التصو...

في البداية نحن نؤمن أن الله وحده هو الذي لا يتغير، لأنه سبحانه لا يجري عليه ظرف الزمان، بل هو بذاته المتصرف في الزمان والمكان دون سواه، عدا ذلك كل ما في الكون يتغير بدرجات متفاوتة، وكما يقول علماء الفيزياء أن أي كائن يجري عليه ظرف الزمان فهو يتغير، وسواء شعرنا بهذا التغير أو لم نشعر لا يلغي حقيقة التغير أسرع به الزمن أو أبطئ، كذلك هي سماتنا الحيوية ليست بمنأى عن سنن الله الكونية، هي تتغير وإن كان ذلك التغير في أكثر أحواله لا يكاد يذكر أو يستشعر، إلا أننا في السطور التالية سنستعرض أبرز أسباب وحالات التغير لأهم أنواع السمات الحيوية:  المرض: أهم مسببات تغير السمة الحيوية هي المرض، الأمراض كفيلة بعد حول الله أن تغير جميع سماتنا الحيوية، الصوت يتغير وقياسات الوجه قد تتغير ومرض السكري قد يخفي بعض بيانات القزحية ويمحو سمات الأصابع، إذا الأمراض بمختلف أنواعها كفيلة بإحداث تغييرات إما مؤقتة أو دائمة.  الحوادث: الحوادث الطارئة تستطيع تغيير وتشويه وربما طمس كل شيء بما في ذلك سماتنا الحيوية، فتعرض الأصابع على سبيل المثال لحرق أو قطع أو إصابة سيغير بالتأكيد بياناتها.  ...

اختبار وتقييم نظام السمات الحيوية خطوة غاية في الأهمية، فليست جميع الأنظمة بذات الجودة، بل أن الفوارق كثيرة وجودة الخوارزميات المستخدمة تتباين من نظام إلى آخر ومن شركة إلى أخرى، ويمكن القول أن هناك عنصرين رئيسيين لاختبار أي نظام حيوي، هما معدل خطأ التطابق ومعدل خطأ عدم التطابق، وسنأتي على شرحهما بالتفصيل، حيث لا يمكن تجاهل أحدهما لتقييم أي نظام حيوي بشكل سليم.  معدل خطأ التطابق: وهو مجموع عمليات خطأ تطابق سمات حيوية لأشخاص معروفين مع أشخاص آخرين عن طريق الخطأ، وهذا النوع في الغالب يتم التعرف كشفه على الفور لأن الشخص نفسه سيعترض وينكر أنه فلان الآخر.         مثال ذلك: عند الاستعلام ببصمات المواطن خالد الحية يحدث خطأ في التطابق ويشير النظام أن خالد هو مقيم مصري اسمه صلاح بالرغم من اختلاف الشخصين في الواقع.  معدل خطأ عدم التطابق: وهو مجموع عمليات خطأ "عدم" تطابق سمات حيوية لأشخاص مع سماتهم الحيوية المخزنة بالفعل في النظام، أي يفترض أنه يحدث تطابق ويتعرف النظام عليهم ولم يحدث ذلك، وهذا النوع عملياً أقل عرضة للاكتشاف والتعرف على الخطأ فور وقوعه؛ فلو كانت...

لكل بناء أسس وقواعد وتصميم هندسي قبل الشروع في العمل، ومن الضروري لبناء نظام سمات حيوية أن نحدد الأهداف لاختيار النمط الصحيح لتحقيق تلك الأهداف بالسعر المناسب والجهد المستطاع من قبل مدير النظام، وبشكل عام يمكن تصنيف أنماط بناء الأنظمة الحيوية إلى أربعة أنماط رئيسة:  النمط الأول: نظام يعتمد على المالك نفسه، ومعنى ذلك أن يخدم النظام مالك الجهاز، كأنظمة التعرف على الوجه أو بصمات الأصابع أو نبرة الصوت في الهواتف الذكية، فالمالك نفسه هو من يقوم بتسجيل سماته الحيوية وهو الأحرص على جودتها ودقتها والأكثر سعياً لأن تتم المطابقة بين بياناته المخزنة وبيانات الحيوية الحية بشكل جيد وسلس لخدمة نفسه ومنع وصول الآخرين، فالحاجة لتدخل غير المالك هنا منتفية، كما أن عملية المطابقة هي في أبسط حالتها، حيث أنها تعتمد على أسلوب "واحد إلى واحد" ومقارنة سمة حية واحدة بسمة مخزنة واحدة فقط، ما يعني سهولة الخوارزميات المستخدمة وإمكانية خفض نسبة المطابقة، وذلك لعدم وجود مقارنة للبيانات كبيرة، ما يعني خفض التكلفة وخفض نسبة الخطأ أيضاً، ولكن لو قدر على سبيل الافتراض أن مليون شخص قاموا بمحاولة فتح ال...

سؤال يتكرر ودهشة تتزايد والمجالس تتحدث، فهذا زيد واجه مشكلة في بصماته، وعمر لم يتعرف النظام عليه، وخالد تطابقت سماته الحيوية مع سمات وافد آسيوي وذلك الوافد المرحل والممنوع من دخول الوطن قد عاد دون أن يكتشفه نظام السمات الحيوية!  فهل السمات الحيوية وبصمات الأصابع تحديداً تتكرر أو تتغير؟! أم أن الأنظمة التقنية غير موثوقة؟!  في رأيي وجمعا بين الرأي الأكاديمي والخبرة العملية أقول إن للجواب تفصيلا حيث لا يكاد يخلو الخطأ من احتمالين:  الأول: تطابق سمات فرد مع آخر بالخطأ،  فأقول أن الأنظمة الجيدة لا تخطئ في قرار المطابقة مالم يكن هناك فعلا تطابق، ولكن حكم نظام ما على سمات شخصين مختلفين بأنهما متطابقين لا يعني التطابق الحرفي والحقيقي تقنياً ولا برمجياً وإن ظهر للمشغل قرار المطابقة؛ وذلك لأن جميع أنظمة السمات الحيوية لا تقارن جميع البيانات المستخرجة من السمة، بمعنى أن أي برنامج للمقارنة بين بيانات بصمتين على سبيل المثال لا يعتمد على صورة البصمة كاملة وقرار المطابقة يستحيل أن يكون مشروطاً بنسبة تطابق 100%، بل في الواقع أن معظم الخوارزميات تصدر قرار التطابق ع...

في الحقيقة وبشيء من المنطق أقول أنه لا يمكن الإجابة بشكل علمي على هذا السؤال الجدلي المحير إلا بطريقة واحدة فقط، وهي أن نجمع السمات الحيوية لجميع سكان الأرض ثم نصنع نظاماً لا يخطئ ثم نقارن بين سمات جميع البشر لنخرج بإجابة صحيحة، ثم لتكون الإجابة أكثر دقة وموضوعية يجب أن يقارن النظام بين سمات البشر الأحياء منهم والأموات، بل ومن لم يخلق بعد 😀 أما الإجابة العقلانية المتوفرة حالياً فتقول إن تكرار معظم أنماط السمات الحيوية كبصمات الأصابع وقزحية العين أمر أشبه بالمستحيل أو على الأقل لم يحدث بعد. في رأيي الشخصي أن عدم إثبات حالات تماثل حقيقية أمر كاف لصحة فرضية استحالة التكرار، ومتى ما وجد التكرار الصحيح يمكننا نقاش ذلك وإبطال تلك الفرضية. تجدر الإشارة إلى أمر غاية في الأهمية وهو أن قرار نظام ما بتطابق سمات حيوية لشخصين مختلفين لا يعني حقيقة التطابق بالمعنى الحرفي، وسأتطرق إلى ذلك بتفصيل أكثر تحت عنوان "لماذا تخطئ أنظمة السمات الحيوية؟!"

يمكن أن نصنف مهام تطبيقات السمات الحيوية من حيث الهدف إلى  ثلاثة مهام رئيسة :  المهمة الأولى: التحقق من   الهوية ؛ ويقصد بها بناء نظام للتحقق من أن فلان هو بالفعل فلان وليس غيره، وهو التطبيق الأسهل والأقل كلفة والأكثر دقة أيضا، لأنه يعتمد في البحث والمطابقة على معيار "واحد إلى واحد" حيث يقارن النظام سمات الشخص الحية بسمات شخص واحد يزعم صاحبه أنه هو ذاته، فتكون مهمة النظام فقط للتحقق أنه فعلا هو، ومن استخداماته الشائعة قفل الأجهزة الإلكترونية كالهواتف الذكية، وأجهزة حضور الموظفين التي تتطلب إدخال رقم الموظف أو بطاقة عمله ليجلب النظام السمات المحفوظة الخاصة بذات الشخص ويقارنها بسماته الحية فإن حدث تطابق صحيح أعطى النظام قراره بالموافقة وصحة التحقق من الهوية.  المهمة الثانية: تحديد الهوية؛ ويقصد به معرفة هوية مجهول من خلال مقارنة سماته الحيوية في قواعد البيانات  الحيوية، لنعرف من يكون؟ وعادة ما تتركز الحاجة لهذه المهمة في القضايا الجنائية كمسح عينات من مسرح الجريمة أو التقاط كاميرات المراقبة لصور من نفذوا الجريمة ومن ثم العمل على تحديد هوية المجرمين، كم...

السمات الحيوية أو القياسات الحيوية هي كل سمة يتسم بها الشيء سواء كان إنساناً أو حيواناً أو جماد، ويزداد التعريف تفصيلاً إذا عنينا به المصطلح التقني، فتكون كل سمة أو قياس لا يتغير، ويميز الفرد عن غيره، ويمكن للأجهزة والحواسيب أن تقيسه وتخزنه وتستشعره بكفاءة وسرعة وموثوقية. السمات الحيوية نوعان:  سمة حيوية أصيلة: ويقصد بها السمة الجسدية خلقةً كبصمات الأصابع وقرنية العين وقياسات الوجه ونبرة الصوت وهندسة الأوردة الدموية وغيره. سمة حيوية سلوكية: ويقصد بها ما ينعكس من سلوك الكائن، كطريقة الحركة أو المشي أو خط اليد والتوقيع وغيره.  السمات الحيوية هوية موثوقة كانت الهوية في السابق عبارة عن بيانات وصفية، ولعل الاسم أبرز وأقدم ما اعتمده البشر للتعريف بالهوية، ثم وجد الإنسان في الاسم تكراراً وعدم تفرد فأضاف الألقاب وتاريخ الميلاد ومكانه، وبعض المعلومات الوصفية الأخرى، ومن الطريف أن الفطرة تبحث عن التميز والتفرد في إثبات هويات الأشخاص وإن كانت مسيئة، فلذلك شاعت وانتشرت ألقاب للتمييز بين الناس ودامت واستمرت، كالأعرج والأصقه والطويل والقصير إلى آخره. تطور العلم بعض ال...