צעדים, חיישני לחץ ובינה מלאכותית: הצעד הבא באבטחת שדות תעופה

באמצעות המערכת הזאת, החוקרים טוענים שאופן ההליכה של אדם וניתוח הצעדים של אותו אדם יכולים לשמש כביומטריה באבטחת שדות תעופה במקום טביעות אצבעות וסריקת עיניים, ולאפשר שיטה לא פולשנית של אימות זיהוי

בית הספר להנדסת חשמל ואלקטרוניקה של האוניברסיטה של מנצ'סטר, יחד עם האוניברסיטה של מדריד, פיתח מערכת אימות ביומטרי התנהגותי שיכולה למדוד את צורת או דפוס ההליכה האישיים של אדם, ולאפשר זיהוי מוצלח של אדם כשהוא פשוט צועד על משטח לחץ שעל הריצפה וניתוח הנתונים התלת מימדיים ומבוססי הזמן של הצעדים.

באמצעות המערכת הזאת, החוקרים טוענים שאופן ההליכה של אדם וניתוח הצעדים של אותו אדם יכולים לשמש כביומטריה באבטחת שדות תעופה במקום טביעות אצבעות וסריקת עיניים, ולאפשר שיטה לא פולשנית של אימות זיהוי.
התוצאות, שפורסמו מוקדם יותר השנה בכתב העת IEEE Transactions on Pattern Analysis and Machine Intelligence (TPAMI) שעוסק במחקרי למידת מכונה, הראו שבממוצע מערכת הבינה המלאכותית שפותחה זיהתה נכון אדם בכמעט 100% מהפעמים, עם שיעור שגיאות של רק 0.7%.
השימוש בביומטריה גופנית כגון טביעות אצבע, זיהוי פנים וסקירות רשתית נפוץ יותר כיום למטרות אבטחה. אבל ביומטריה התנהגותית כמו זיהוי אופן ההליכה יכולה גם ללכוד חתימות ייחודיות שמקורן בהתנהגות הטבעית ודפוסי התנועה של אדם. הצוות בדק את הנתונים שלו על ידי שימוש במספר גדול של מה שמכונה "מתחזים" ומספר קטן של משתמשים בשלושה תרחישי אבטחה מהעולם האמיתי: נקודות ביקורת בשדה תעופה, מקום העבודה והסביבה הביתית.
ד"ר עומאר קוסטיה-רייס, מבית הספר להנדסת חשמל ואלקטרוניקה של מנצ'סטר שהוביל את הפרויקט, מסביר: "לכל אדם יש בערך 24 גורמים ותנועות שונים כשהוא הולך, ולכן לכל אדם יש דפוס הליכה יחיד במינו וייחודי. לכן אפשר להשתמש בניטור התנועות האלה כמו בטביעת אצבע או סריקת רשתית כדי לזהות או לאמת בבירור אדם".
כדי ליצור את מערכת הבינה המלאכותית שמחשבים צריכים כדי ללמוד דפוסי תנועה כאלה, הצוות אסף את מסד הנתונים של צעדים הגדול ביותר בהיסטוריה (עד היום), המכיל קרוב ל-20,000 סימני צעדים מ-127 אנשים. כדי ליצור את הדגימות וערכות הנתונים, הצוות השתמש בחיישני ריצפה בלבד ומצלמות עם רזולוציה גבוהה.
זה היה מסד הנתונים, שנקרא SfootBD, שבו ד"ר קוסטיה-רייס השתמש כדי לפתח את המודלים החישוביים המתקדמים שנחוצים לאימות הביומטרי האוטומטי של צעדים שהוצג ב-TPAMI.

ד"ר קוסטיה-רייס הוסיף: "ההתמקדות בזיהוי לא פולשני של אופן ההליכה על ידי ניטור הכוח שמופעל על הריצפה בזמן הצעד מאוד מאתגרת. זאת משום שמאוד קשה להגדיר באופן ידני את הבדלי הוואריאציות העדינות בין אדם לאדם. זאת הסיבה שהיינו צריכים להמציא מערכת בינה מלאכותית חדשנית כדי לפתור את האתגר הזה מנקודת מבט חדשה".
אחד היתרונות החשובים של השימוש בזיהוי צעדים הוא שבניגוד לצילום או סריקה בשדה תעופה, התהליך לא פולשני מבחינת האדם ועמיד בפני תנאי רעש סביבתי. האדם אפילו לא צריך לחלוץ נעליים כשהוא צועד על משטחי הלחץ כי הוא לא מבוסס על צורת הצעד עצמה אלא על אופן ההליכה.
יישומים אחרים של הטכנולוגיה הם צעדים חכמים שיוכלו לזהות ניוון עצבי, עם השלכות חיוביות במגזר הבריאות. זהו תחום נוסף שבו ד"ר קוסטיה-רייס מתכוון לקדם את המחקר שלו בזיהוי צעדים.
הוא הוסיף: "אנחנו מפתחים את המחקר גם כדי לטפל בבעיה הבריאותית של סמנים של דעיכה קוגניטיבית ותחילה של מחלת נפש על ידי שימוש בנתוני צעדים גולמיים מחיישני ריצפה בשטח רחב שאפשר להתקין בבתים חכמים. התנועה של אנשים יכולה להיות ביו-סמן חדש לדעיכה קוגניטיבית, שאפשר לחקור כפי שלא חקרו מעולם באמצעות מערכות בינה מלאכותית חדשניות".