Chống giả mạo sinh trắc là phần việc giúp máy trả lời câu hỏi "trước mặt mình có phải một người thật đang hiện diện không", tách khỏi câu hỏi "người này là ai". Giới chuyên môn gọi là phát hiện tấn công trình diện (PAD) hay kiểm tra tính sống (liveness). Máy dựa vào độ sâu ba chiều, phản ứng của da và mắt với ánh sáng hồng ngoại, kết cấu bề mặt, cử động nhỏ tự nhiên, đôi khi yêu cầu người dùng làm một động tác ngẫu nhiên. Không hệ thống nào chặn được tuyệt đối, nên sinh trắc tốt luôn đi kèm lớp bảo vệ khác.
Vì sao nhận đúng người vẫn chưa đủ
Một hệ nhận diện khuôn mặt có thể rất giỏi phân biệt người A với người B. Nhưng nếu ai đó giơ lên một tấm ảnh của A, máy chỉ giỏi nhận dạng mà không biết kiểm tra tính sống sẽ vui vẻ trả lời "đây là A". Vân tay, giọng nói, mống mắt đều có điểm yếu tương tự: đặc điểm sinh trắc thường không bí mật. Khuôn mặt ở trên mạng, vân tay để lại trên cốc nước, giọng nói có trong video.
Vì thế các hệ thống nghiêm túc tách thành hai câu hỏi độc lập. Câu thứ nhất: mẫu sinh trắc này khớp với ai? Câu thứ hai: mẫu này đến từ một cơ thể sống, đang có mặt, hay từ một vật trình diện? Chỉ khi cả hai câu đều ổn, máy mới chấp nhận.
Những kiểu giả mạo mà hệ thống phải đề phòng
Chuẩn quốc tế ISO/IEC 30107 gọi chung là "tấn công trình diện": đưa một vật giả ra trước cảm biến. Các nhóm chính mà nhà sản xuất phải thử nghiệm:
| Nhóm | Mô tả chung | Hệ thống thường chặn bằng |
|---|---|---|
| Ảnh in, ảnh trên màn hình | Hình phẳng của khuôn mặt | Độ sâu 3D, phân tích kết cấu, vân sóng màn hình, phản xạ |
| Video phát lại | Đoạn quay khuôn mặt có cử động | Yêu cầu động tác ngẫu nhiên, kiểm tra ánh sáng thay đổi |
| Mặt nạ | Từ giấy đến vật liệu mềm mô phỏng da | Hồng ngoại, phản xạ của da, nhiệt, cử động cơ mặt |
| Vân tay giả | Khuôn vân làm từ vật liệu khác da | Đặc tính điện, độ đàn hồi, tầng sâu dưới da |
| Giọng nói phát lại hoặc tổng hợp | Ghi âm, giọng do máy tạo ra | Phân tích âm học, câu đọc ngẫu nhiên |
Ngoài ra còn kiểu tấn công không cần đưa gì ra trước camera, mà can thiệp vào luồng dữ liệu giữa camera và phần mềm. Nhóm này được chống bằng việc kiểm tra tính toàn vẹn của thiết bị và ứng dụng, chứ không bằng phân tích khuôn mặt.
Máy phân biệt người thật bằng những cách nào
Kiểm tra thụ động: người dùng không phải làm gì
- Độ sâu: camera 3D như trên Face ID thấy được mũi nhô ra, hốc mắt lõm vào. Ảnh và màn hình thì phẳng.
- Phản ứng với hồng ngoại: da người, tròng mắt, tóc phản xạ ánh sáng hồng ngoại theo cách đặc trưng mà giấy, nhựa, màn hình khó bắt chước.
- Kết cấu bề mặt: ảnh chụp lại màn hình thường có vân sóng rất nhỏ, ảnh in có hạt mực, mép giấy; mạng nơ-ron được huấn luyện để nhận ra những dấu vết này.
- Cử động vi mô: mặt người thật luôn chuyển động nhẹ, mí mắt chớp, đồng tử co giãn. Một số nghiên cứu còn đo thay đổi màu da rất nhỏ theo nhịp tim.
Kiểm tra chủ động: yêu cầu một hành động
Nhiều ứng dụng ngân hàng yêu cầu quay đầu sang trái, sang phải, chớp mắt, mỉm cười hoặc đưa điện thoại lại gần. Mấu chốt là yêu cầu ngẫu nhiên: kẻ gian không biết trước máy sẽ đòi động tác gì nên khó chuẩn bị sẵn một đoạn video khớp. Một số hệ còn đổi màu màn hình trong lúc quét để xem ánh sáng phản chiếu trên mặt có thay đổi đúng như một khuôn mặt thật hay không.
Với vân tay
Cảm biến điện dung chỉ đọc được vật có đặc tính điện gần với da. Cảm biến siêu âm đọc được độ sâu và các lớp dưới bề mặt. Một số cảm biến chuyên dụng còn đo lưu lượng máu, độ ẩm, nhiệt độ.
Những lần sinh trắc bị thử thách công khai
Lịch sử ngắn của sinh trắc học trên điện thoại cho thấy cuộc đua giữa hai phía:
- 2013: chỉ vài ngày sau khi Touch ID ra mắt, nhóm Chaos Computer Club ở Đức công bố đã mở được máy bằng một vân tay giả làm từ dấu tay để lại. Bài học rút ra là vân tay để lại khắp nơi, nên không được coi là bí mật.
- 2017: sau khi Face ID ra mắt, một công ty an ninh mạng Việt Nam công bố đã mở được một chiếc iPhone X bằng mặt nạ được chế tác công phu. Giới chuyên môn tranh luận nhiều về điều kiện thử; điểm chung được thừa nhận là việc này đòi hỏi công sức lớn, không phải mối đe doạ với người dùng thông thường.
- Nhiều năm sau đó: các hệ mở khoá khuôn mặt 2D đời đầu trên một số điện thoại bị báo chí thử và cho thấy dễ lừa bằng ảnh, buộc các hãng ghi rõ chúng không dành cho thanh toán.
Mỗi lần như vậy, nhà sản xuất cải tiến và các phòng thí nghiệm kiểm định đặt ra mức thử nghiệm cao hơn. Ngày nay nhiều nhà cung cấp giải pháp quét mặt cho ngân hàng công bố kết quả kiểm định theo ISO/IEC 30107 do phòng thí nghiệm độc lập thực hiện.
Cuộc đua với khuôn mặt và giọng nói do máy tạo
Công cụ tạo ảnh, video và giọng nói bằng trí tuệ nhân tạo khiến bài toán khó hơn. Một khuôn mặt giả trông rất thật trên màn hình không còn hiếm. Các hệ thống đáp lại bằng cách dựa nhiều hơn vào thứ khó giả ở thế giới vật lý: độ sâu thật, ánh sáng thật phản xạ trên da thật, và tính toàn vẹn của thiết bị chụp. Chuyện lừa đảo bằng cuộc gọi video giả người thân, hay kỹ thuật ghép mặt, là những chủ đề riêng; điều đáng nhớ ở đây là sinh trắc hành vi và sinh trắc từ xa (qua mạng) luôn yếu hơn sinh trắc tại chỗ trên thiết bị đáng tin.
Góc nhìn hôm nay: người dùng làm được gì
Phần lớn việc chống giả mạo nằm ở nhà sản xuất và ngân hàng. Nhưng người dùng vẫn góp phần:
- Chỉ quét mặt, quét vân tay trong ứng dụng chính thức tải từ kho ứng dụng chính hãng, không qua đường link lạ hay ứng dụng cài từ tệp gửi đến.
- Không gửi video quay cảnh quét mặt, ảnh chụp mặt kèm giấy tờ cho người lạ với bất kỳ lý do nào.
- Giữ hệ điều hành và ứng dụng ngân hàng được cập nhật: nhiều bản vá nhằm chống can thiệp vào camera và luồng dữ liệu.
- Không dùng điện thoại đã bẻ khoá hệ thống cho ứng dụng tài chính; nhiều ngân hàng chặn hẳn vì lý do này.
- Muốn tìm hiểu chuyên sâu: trang giới thiệu bộ tiêu chuẩn ISO/IEC 30107; các báo cáo đánh giá công nghệ khuôn mặt của NIST.
Câu hỏi thường gặp
Liveness là gì?
Liveness, hay kiểm tra tính sống, là bước máy xác định mẫu sinh trắc đến từ một người thật đang có mặt chứ không phải ảnh, video, mặt nạ hay vật giả. Bước này tách riêng khỏi việc so xem người đó là ai.
Vì sao ứng dụng ngân hàng bắt quay đầu, chớp mắt khi quét mặt?
Đó là kiểm tra tính sống chủ động. Máy đưa ra yêu cầu ngẫu nhiên để chắc chắn người trước camera đang phản ứng thật, không phải một đoạn video quay sẵn hay một tấm ảnh.
Dùng ảnh có mở được Face ID không?
Face ID dùng camera hồng ngoại và bản đồ độ sâu ba chiều nên ảnh phẳng không mở được. Một số hệ mở khoá bằng mặt 2D đời cũ trên điện thoại khác từng bị lừa bằng ảnh, vì vậy các hãng không cho dùng chúng để thanh toán.
Vân tay để lại trên đồ vật có nguy hiểm không?
Về nguyên tắc, vân tay không phải bí mật vì ta để lại khắp nơi. Làm giả để qua cảm biến điện thoại đời mới đòi hỏi công sức lớn và cảm biến cũng có cơ chế kiểm tra vật liệu. Đó là lý do điện thoại vẫn đòi mã khoá ở nhiều tình huống.
Trí tuệ nhân tạo tạo mặt giả có qua được xác thực ngân hàng không?
Đây là cuộc đua đang diễn ra. Hệ thống tốt dựa vào độ sâu thật, phản xạ ánh sáng trên da thật và kiểm tra thiết bị để chặn, nhưng không có hệ nào an toàn tuyệt đối. Người dùng nên giữ kỹ ảnh khuôn mặt kèm giấy tờ và chỉ xác thực trong ứng dụng chính thức.
