Publicação

Dinâmica gestual com condutividade da pele: uma abordagem multimodal para autenticação biométrica

Detalhes bibliográficos
Resumo:	Esta tese consiste num estudo de viabilidade (social e tecnológica) de uma solução de autenticação com recurso à biometria comportamental de dinâmica gestual (restringida ao gesto de apontar) e à biometria cognitiva de condutividade da pele. O problema da transmissibilidade do segredo de autenticação, seja por algo que se sabe ou por algo que se possui, tem-nos conduzido à utilização de tecnologias biométricas, em que o segredo consiste em algo que se é ou algo que se faz. No entanto, as biometrias podem sofrer do problema da replicabilidade, mesmo quando se trata de biometrias comporta mentais, o que nos leva às biometrias cognitivas. Para além disso, no controlo de acesso lógico coloca-se o problema da validade da autenticação ao longo do tempo. Este problema, por vezes denominado problema de autenticação contínua, é mais facilmente ultrapassado com recurso a sistemas multimodais, uma vez que diferentes processos de autenticação, em conjunto, podem responder de um modo mais eficiente a diferentes momentos de autenticação. A multimodalidade é ainda uma forma conveniente de dificultar a transmissibilidade/replicabilidade dos padrões biométricos. A biometria cognitiva menos intrusiva é a condutividade da pele existindo estudos recentes que parecem indicar a existência de margem e potencial para reduzir as taxas de erro que ainda lhe estão associadas. Por outro lado, a disseminação dos dispositivos móveis com interação através do toque e utilizados na mão, o permite com alguma naturalidade a utilização da dinâmica gestual, podendo ser facilmente utilizada com a condutividade da pele, levou a que fossem estas as tecnologias biométricas escolhidas. Designamos este sistema multimodal por Galvanic Pointer Dynamics (GPD). Para responder à questão de investigação sobre a viabilidade de implementar, com vantagens comparativas, uma solução do tipo GPD formularam-se seis hipóteses às quais está associado um modelo de análise dividido em dois conceitos principais: o conceito de viabilidade, com as dimensões social, tecnológica e económica; e o conceito de biometria multimodal, com as dimensões de dinâmica gestual (biometria comportamental e furtiva) e de condutividade da pele (biometria cognitiva e colaborativa). Cada dimensão é constituída por várias componentes que possuem um conjunto de indicadores, os quais traduzem o trabalho desenvolvido. A dimensão social do conceito de viabilidade foi dividida na predisposição para o enrollment e na disponibilidade para o uso. A primeira foi avaliada através de uma experiência realizada com 48 pessoas onde se pretendeu compreender o conceito de "tempo aceitável" para um processo de enrollment. A segunda foi avaliada recorrendo ao Modelo de Aceitação de Tecnologia (TAM), cujos indicadores escolhidos foram a percepção de utilidade, a facilidade de utilização e a ligação psicológica. Este estudo, realizado com abrangência nacional, foi antecedido por um estudo prévio que pretendeu avaliar o nível de conhecimento da população sobre biometrias. Perante os resultados obtidos foi decidido estudar o nível de aceitação do GPD não só da população geral, mas também de uma população mais restrita (profissionais com interesses na área da segurança). A segunda dimensão avaliada, no conceito de viabilidade, é a tecnológica, dividida nas componentes de software e de hardware. Como indicador da viabilidade tecnológica no que respeita ao software apresentamos um protótipo funcional que, enquanto prova de conceito, se limitou às questões de recolha, armazenamento e processamento da informação necessária para autenticação, sem preocupações de usabilidade. Todo o protótipo foi sujeito a uma avaliação da sua precisão enquanto processo de autenticação tendo em vista a obtenção dos valores de FAR, FRR e CER para diferentes thresholds. O algoritmo utilizado foi uma variação do algoritmo proposto por Magalhães em 2008 de forma a contemplar a multimodalidade. Para avaliação dos efeitos cognitivos da condutividade da pele foi realizada uma recolha de dados que permitiu analisar caso a caso as variações apresentadas pelas curvas de condutividade. Como indicadores da viabilidade tecnológica no que respeita ao hardware foram apresentados um projeto tridimensional de um equipamento para uso com autenticação por GPD e uma maquete, tendo sido realizados testes de usabilidade. A terceira dimensão do conceito de viabilidade é a dimensão económica, para o que foi realizado um estudo da elasticidade do preço associado à introdução de sensores de condutividade da pele em dispositivos móveis. O conceito de biometria multimodal tem como dimensões as tecnologias de autenticação por dinâmica gestual e por condutividade da pele. Ambas as dimensões são compostas pelas fases de captura de dados e de decisão relativa à autenticação. Uma vez que a plena integração destas componentes não está no âmbito deste trabalho, os indicadores relevantes são o projeto, a maquete e o protótipo apresentados anteriormente. Este trabalho permitiu chegar às seguintes conclusões, que confirmam a veracidade das seis hipóteses inicialmente colocadas: um sistema multimodal do tipo GPD é bem aceite pelos utilizadores; existe um algoritmo capaz de distinguir as alterações da condutividade da pele induzidas por um fator cognitivo; é possível integrar os sensores necessários à captura de dados relativos à condutividade da pele em dispositivos móveis existentes; é possível integrar o software multimodal do tipo GPD em dispositivos móveis com implementação atual no mercado; uma solução multimodal do tipo GPD apresenta vantagens económicas face a algumas das biometrias convencionais; e, por último, uma solução multimodal do tipo GPD apresenta vantagens face a uma solução de dinâmica gestual e face a uma solução de autenticação por condutividade da pele.
Autores principais:	Sá, Vítor J.
Assunto:	Engenharia e Tecnologia::Outras Engenharias e Tecnologias
Ano:	2014
País:	Portugal
Tipo de documento:	tese de doutoramento
Tipo de acesso:	acesso aberto
Instituição associada:	Universidade do Minho
Idioma:	português
Origem:	RepositóriUM - Universidade do Minho

Descrição
Resumo:	Esta tese consiste num estudo de viabilidade (social e tecnológica) de uma solução de autenticação com recurso à biometria comportamental de dinâmica gestual (restringida ao gesto de apontar) e à biometria cognitiva de condutividade da pele. O problema da transmissibilidade do segredo de autenticação, seja por algo que se sabe ou por algo que se possui, tem-nos conduzido à utilização de tecnologias biométricas, em que o segredo consiste em algo que se é ou algo que se faz. No entanto, as biometrias podem sofrer do problema da replicabilidade, mesmo quando se trata de biometrias comporta mentais, o que nos leva às biometrias cognitivas. Para além disso, no controlo de acesso lógico coloca-se o problema da validade da autenticação ao longo do tempo. Este problema, por vezes denominado problema de autenticação contínua, é mais facilmente ultrapassado com recurso a sistemas multimodais, uma vez que diferentes processos de autenticação, em conjunto, podem responder de um modo mais eficiente a diferentes momentos de autenticação. A multimodalidade é ainda uma forma conveniente de dificultar a transmissibilidade/replicabilidade dos padrões biométricos. A biometria cognitiva menos intrusiva é a condutividade da pele existindo estudos recentes que parecem indicar a existência de margem e potencial para reduzir as taxas de erro que ainda lhe estão associadas. Por outro lado, a disseminação dos dispositivos móveis com interação através do toque e utilizados na mão, o permite com alguma naturalidade a utilização da dinâmica gestual, podendo ser facilmente utilizada com a condutividade da pele, levou a que fossem estas as tecnologias biométricas escolhidas. Designamos este sistema multimodal por Galvanic Pointer Dynamics (GPD). Para responder à questão de investigação sobre a viabilidade de implementar, com vantagens comparativas, uma solução do tipo GPD formularam-se seis hipóteses às quais está associado um modelo de análise dividido em dois conceitos principais: o conceito de viabilidade, com as dimensões social, tecnológica e económica; e o conceito de biometria multimodal, com as dimensões de dinâmica gestual (biometria comportamental e furtiva) e de condutividade da pele (biometria cognitiva e colaborativa). Cada dimensão é constituída por várias componentes que possuem um conjunto de indicadores, os quais traduzem o trabalho desenvolvido. A dimensão social do conceito de viabilidade foi dividida na predisposição para o enrollment e na disponibilidade para o uso. A primeira foi avaliada através de uma experiência realizada com 48 pessoas onde se pretendeu compreender o conceito de "tempo aceitável" para um processo de enrollment. A segunda foi avaliada recorrendo ao Modelo de Aceitação de Tecnologia (TAM), cujos indicadores escolhidos foram a percepção de utilidade, a facilidade de utilização e a ligação psicológica. Este estudo, realizado com abrangência nacional, foi antecedido por um estudo prévio que pretendeu avaliar o nível de conhecimento da população sobre biometrias. Perante os resultados obtidos foi decidido estudar o nível de aceitação do GPD não só da população geral, mas também de uma população mais restrita (profissionais com interesses na área da segurança). A segunda dimensão avaliada, no conceito de viabilidade, é a tecnológica, dividida nas componentes de software e de hardware. Como indicador da viabilidade tecnológica no que respeita ao software apresentamos um protótipo funcional que, enquanto prova de conceito, se limitou às questões de recolha, armazenamento e processamento da informação necessária para autenticação, sem preocupações de usabilidade. Todo o protótipo foi sujeito a uma avaliação da sua precisão enquanto processo de autenticação tendo em vista a obtenção dos valores de FAR, FRR e CER para diferentes thresholds. O algoritmo utilizado foi uma variação do algoritmo proposto por Magalhães em 2008 de forma a contemplar a multimodalidade. Para avaliação dos efeitos cognitivos da condutividade da pele foi realizada uma recolha de dados que permitiu analisar caso a caso as variações apresentadas pelas curvas de condutividade. Como indicadores da viabilidade tecnológica no que respeita ao hardware foram apresentados um projeto tridimensional de um equipamento para uso com autenticação por GPD e uma maquete, tendo sido realizados testes de usabilidade. A terceira dimensão do conceito de viabilidade é a dimensão económica, para o que foi realizado um estudo da elasticidade do preço associado à introdução de sensores de condutividade da pele em dispositivos móveis. O conceito de biometria multimodal tem como dimensões as tecnologias de autenticação por dinâmica gestual e por condutividade da pele. Ambas as dimensões são compostas pelas fases de captura de dados e de decisão relativa à autenticação. Uma vez que a plena integração destas componentes não está no âmbito deste trabalho, os indicadores relevantes são o projeto, a maquete e o protótipo apresentados anteriormente. Este trabalho permitiu chegar às seguintes conclusões, que confirmam a veracidade das seis hipóteses inicialmente colocadas: um sistema multimodal do tipo GPD é bem aceite pelos utilizadores; existe um algoritmo capaz de distinguir as alterações da condutividade da pele induzidas por um fator cognitivo; é possível integrar os sensores necessários à captura de dados relativos à condutividade da pele em dispositivos móveis existentes; é possível integrar o software multimodal do tipo GPD em dispositivos móveis com implementação atual no mercado; uma solução multimodal do tipo GPD apresenta vantagens económicas face a algumas das biometrias convencionais; e, por último, uma solução multimodal do tipo GPD apresenta vantagens face a uma solução de dinâmica gestual e face a uma solução de autenticação por condutividade da pele.