Уголок изобретателя №8. Сканер отпечатка пальца, который не расстроит

Привет.

Тема дактилоскопической защиты смартфона меня волнует с момента появления у меня самого первого отличного от звонилки телефона. Тогда это был коммуникатор Toshiba G900.

Но прежде чем переходить к новому изобретению, давайте скажем пару слов о том, которое мы обсуждали в прошлой статье.

Обратная связь

Поскольку в прошлом материале у нас была больше идея, чем изобретение, редактировать формулу нам в связи с новыми соображениями не нужно. Отмечу лишь, что проблема, которая стоит сегодня перед создателями собственных решений, не должна расцениваться исключительно как вызов. Собственная операционная система должна решать конкретные задачи. Вспомните себя в ситуации, когда внезапно сломался, например, автомобиль. Вы вызываете такси или идете на остановку общественного транспорта. Неудобно, но не смертельно. В случае же с софтом и смартфонами, на которых завязано столько денег, без жертв не получится. Так или иначе, придется идти на компромиссы. Надо быть к этому готовыми. Как с приложениями банков. Убери их сейчас, и все перейдут в браузер. Может, потому мне и пришла в голову мысль поддержать идею подобной операционки. Думаю, что и звонки станут привычными, несмотря на проигрыш в качестве традиционной телефонии.

Думаю, достаточно. Теперь давайте перейдем к Toshiba G900.

Смартфон вышел в феврале 2007 года. И если присмотреться к крайнему правому виду, то на задней поверхности выдвижной части с экраном можно рассмотреть небольшой черный прямоугольник с блестящей металлической пластиной в центральной части. Это сканер отпечатка пальца. Правда, непосредственно для защиты от несанкционированного доступа он не использовался. Насколько помню, можно было лишь назначить запуск программы на каждый из пальцев. Однако не только сканер был интересным инженерным решением. Занимательным было его расположение. Это сегодня его размещение на задней крышке не вызывает вопросов. Смартфоны в момент разблокировки держатся вертикально, и положить палец в нужное место не составляет труда, особенно если дизайнер еще и углубление специальное на корпусе обыграл. Японцам в 2007 году пришлось сложнее, поскольку на задней панели уже хватало углублений, стыков, направляющих и всяких заглушек. Они придумали кое-что другое. Вместо углублений инженеры, наоборот, разместили на задней поверхности четыре выпуклые точки, по две с каждой стороны сканера. Они имитировали собой своеобразные «ворота», которые должна была преодолеть подушечка пальца для считывания отпечатка и последующего запуска приложения.

И эти маячки даже сегодня являются неотъемлемой частью самых точных сканеров отпечатков.

Сегодня известно несколько действенных способов предотвращения несанкционированного доступа к данным на смартфоне. Наиболее простым является PIN-код.

Однако данный пароль не является самым надежным. Более того, первые нажатия в соответствии с расположением цифр в таком блоке легко считываются и при должной сноровке воспроизводятся.

Другой способ — это графический ключ, который по умолчанию доступен в качестве базового в операционной системе Android.

Давность технического решения можно оценить как по внешнему виду иллюстрируемого смартфона, так и по дате патента. Документ был получен в 2012 году. Можно также отметить, что предусматривалась не только разблокировка устройства, но и запуск приложений. Очень удобное решение, когда нужно срочно запустить, например, камеру или диктофон.

Приведенные выше решения — это верх гениальности с точки зрения идеального конечного результата. Они используют исключительно существующие физические узлы смартфона и усложняют исключительно его программную базу. Далее последуют решения чуть менее совершенные.

Это иллюстрация из патента на смартфон со сканером сетчатки. Патент принадлежит компании Samsung. И уверен, многие назовут именно корейский бренд первопроходцем, но на самом деле ZTE представила смартфон с таким способом аутентификации на целый год раньше Galaxy Note 7:

Способ защиты, безусловно, надежный, но исключительно при максимально точном считывании. В противном случае возможно внушительное число ложных отказов.

Далее следует способ с похожей на предыдущую иллюстрацией:

Разница в том, что в данном случае происходит идентификация всего лица пользователя, а не только его сетчатки. Способ также неидеальный. Если ограничиться исключительно камерой для распознавания образа, то можно столкнуться с разблокировкой смартфона с помощью фотографии владельца. Именно поэтому для данного способа используют не только изображение, но и, как выражаются 3D-художники, карту глубин. Чтобы учитывать еще и рельеф.

Чуть менее совершенными эти способы являются потому, что для их реализации необходимы дополнительные элементы, которые необходимо встраивать под экран, удаляя из последнего мешающие области для точной работы.

Ну и герой дня:

Думаю, что наша аудитория знакома с самыми разными вариантами расположения искомого сканера. В более ранних моделях смартфонов устройство, распознающее отпечатки, располагалось в кнопке под экраном. Неизбежное увеличение диагонали временно вынудило производителей встраивать сканер на заднюю крышку. Удачным можно считать и эксперимент с размещением сканера в боковой кнопке включения. Однако самым изящным можно смело назвать такой:

В идеале было бы отлично, если бы сканер занимал площадь, сопоставимую с экраном, но это весьма затратно. Особенно учитывая разницу в сравнении с размером сканера, который размещается в узкой боковой кнопке.

А пока мы не перешли к формулировке проблемы, рекомендую подумать над утверждением, что самыми надежными методами защиты являются пароли и графические ключи, а вовсе не сканеры сетчатки, лица и отпечатка пальца.

Проблема

В современных смартфонах такое средство аутентификации, как сканер отпечатка пальца, получило наибольшее распространение. Главной их проблемой является точность. Но речь не о той точности, что разделяет оптический и ультразвуковой сканеры. Речь о точности срабатывания в различных условиях. И если исключить из уравнения грязь, нарушения целостности кожного покрова и разблокировку смартфона через толстое защитное стекло, которое в некоторых случаях может создавать проблемы, то останется только неточное расположение пальца над искомым местом считывания.

Уровень техники

Развитие данных датчиков начиналось со встраивания в механические кнопки. Мне довелось пользоваться вот таким вариантом:

Это Meizu Pro 6 Plus. Причем в кнопку дополнительно был встроен датчик, который замерял даже пульс. Я до сих пор считаю, что лучшего устройства сканера, чем встроенный в кнопку, не существует. Да, пришлось забить несколько правых больших пальцев для точного срабатывания, но после я забыл про ошибочные нажатия навсегда. Потому что в качестве точки касания был маяк в виде кнопки. Субъективно, но даже механика разблокировки была такой, что не ощущалось задержки между нажатием и разблокировкой, хотя скорость срабатывания сканера не была высокой. Это происходило из-за необходимости продавить кнопку, на что уходили те самые доли секунды, которые раздражают сегодня при простом прикосновении к экрану. В Meizu же время продавливания позволяло сканеру неспешно считать отпечаток и активировать экран ровно к моменту щелчка кнопкой.

Аналогично сегодня обстоят дела со смартфонами, в конструкции которых сканер интегрирован в боковую кнопку включения. У супруги Poco F4 GT. Кнопка разблокировки находится на правой грани. Она довольно узкая, но благодаря выделенному конструктивно месту, срабатывает сканер отлично:

Таким образом, техническим результатом нашего сегодняшнего изобретения будет создание подэкранного сканера, который будет гарантированно распознавать отпечатки.

И, как оказалось, для этого вовсе не нужно дорабатывать сам сканер. Для этого достаточно лишь обучить пользователя прикладывать палец к нужному месту. Думаю, что не ошибусь, если скажу, что спустя некоторое время после покупки нового смартфона мы неизбежно испытываем сложности с удобством использования. Особенно если дизайн конструкции корпуса кардинально изменился. В моем случае это Galaxy Note 10 lite и Nubia Z50 Ultra. Рубленые грани Nubia внесли некоторые изменения в привычки, но из-за одинаковых габаритных размеров (погрешности были минимальны) я быстро освоился и промахиваюсь, только если при взаимодействии со смартфоном не появляется картинка AOD. Когда он стоит в подставке, а не лежит в руке, например. Моя идея заключается в том, чтобы в принудительном порядке формировать тот самый маячок на экране смартфона, который направит палец пользователя к нужному месту. Причем не просто несколько изогнутых линий. Метка должна быть именно такой формы, чтобы при ее касании разблокировка смартфона посредством сканера отпечатка была на сто процентов успешной.

Осуществление изобретения

Пользователь берет в руки смартфон и проводит первоначальную настройку биометрической защиты. Для этого система предлагает использовать встроенный в экран смартфона сканер отпечатка пальца. Перед считыванием рисунка отпечатка система предлагает отрегулировать площадь метки таким образом, чтобы картинка с местом касания была максимально приближена к размеру непосредственно датчика, но при этом чтобы при касании пальцем пользователь гарантированно мог закрыть ее, не оставив ни одного участка видимым. После сохранения отпечатков и выбора данного способа разблокировки смартфона на экране всегда отображается метка с местом касания пальцем для разблокировки смартфона посредством считывания отпечатка. Пропорционально времени использования смартфона система может делать метку бледнее или подсвечивать исключительно при определении того, что смартфон взят в руки. Также система может повторно активировать цикл с отображением метки на максимальной яркости, если будут повторяться ошибочные отказы.

Указанный способ позволит повысить количество удачных считываний рисунка отпечатка пальца пользователя благодаря более точному расположению пальца на экране, не обладающем физическими ориентирами. Кроме того, это позволит быстрее сформировать необходимые привычки при взаимодействии со смартфоном у пользователя для более удобного удержания и точного касания сканера отпечатка.

Формула изобретения

1. Способ считывания рисунка отпечатка пальца посредством соответствующего сканера, расположенного под экраном, состоящий в том, что:

• на стадии внесения отпечатков в систему настраивается размер метки на экране в максимальном соответствии площади сканера отпечатка пальца;
• при разблокировке смартфона пользователь прикладывает палец к экрану, на котором отображается вышеупомянутая метка таким образом, чтобы все части метки на экране оказались не видны;
• происходит разблокировка смартфона.

2. Способ считывания рисунка отпечатка пальца посредством соответствующего сканера по п.1, отличающийся тем, что яркость метки на экране прямо пропорциональна количеству ошибочных отказов в разблокировке.

3. Способ считывания рисунка отпечатка пальца посредством соответствующего сканера по п.1 и п.2, отличающийся тем, что перед внесением отпечатков в систему пользователю выдается рекомендация взять смартфон в руку таким образом, как если бы он держал его во время разблокировки смартфона.

Последний пункт добавил потому, что сканер отпечатка в разных смартфонах находится на разном расстоянии от нижнего края и при внесении данных на начальном этапе в идеальных условиях можно также столкнуться с ошибочными отказами в разблокировке. Понимаю, что детские болячки, когда при разблокировке смартфона тот уходил в перезагрузку, уже решены, но все же на сто процентов уверенным быть нельзя.

Вот такая идея. Разумеется, это изобретение может очень быстро стать неактуальным, например, при снижении стоимости сканеров или установке более крупных по площади вариантов, но сегодня такая «тренировка» пользователя позволит избежать негатива в адрес работающих решений, которые внезапно отказываются работать по не зависящим от них причинам.

Смелых идей, отличных изобретений и успешных продуктов. Удачи!

P.S. Чуть не забыл. Ближе к началу предлагал задуматься о том, почему сканеры сетчатки, лица и пальца являются менее надежными. Эту идею я услышал от Кевина Митника (легенда хакеров). Смотрел как-то новостную программу в США, где его расспрашивали в качестве приглашенного эксперта о том, какой способ аутентификации является наиболее выигрышным. Он указал именно на пароль и пояснил, что сканер отпечатка дискредитировал себя в американском правовом поле, поскольку судья может потребовать от вас приложить палец к кнопке, тогда как выудить у вас пароль подобным образом не представится возможным. Со сканером же лица еще проще. Смотрите сами: