Nhận dạng mống mắt và võng mạc: hai vùng mắt dùng để nhận ra người

Mống mắt và võng mạc là hai vùng khác nhau của mắt cùng được dùng để nhận dạng người. Mống mắt là vòng màu nâu, đen hay xanh bao quanh con ngươi, nhìn thấy từ bên ngoài, có hoa văn rất riêng và ổn định suốt đời; máy chụp nó bằng ánh sáng cận hồng ngoại từ khoảng cách vài chục centimet. Võng mạc nằm ở đáy mắt, được nhận dạng qua mạng mạch máu; đọc nó phải ghé mắt sát vào máy nên ngày nay hiếm dùng. Thẻ căn cước Việt Nam theo luật 2023 thu thập mống mắt, không thu võng mạc.

Hai vùng mắt, hai cách nhìn

Hình dung con mắt như một chiếc máy ảnh. Mống mắt là màn chắn sáng phía trước, co giãn để con ngươi to nhỏ theo ánh sáng. Võng mạc là "tấm phim" ở phía sau, nơi ánh sáng được chuyển thành tín hiệu thần kinh, chằng chịt mạch máu nuôi dưỡng.

Mống mắt: hoa văn hình thành trước khi sinh

Màu mắt do gen quyết định khá nhiều, nhưng hoa văn chi tiết của mống mắt lại hình thành gần như ngẫu nhiên trong quá trình phát triển bào thai. Vì vậy hai mắt trái phải của cùng một người có hoa văn khác nhau, và sinh đôi cùng trứng cũng khác nhau. Sau những năm đầu đời, hoa văn này gần như không đổi, lại được giác mạc che chắn nên ít bị trầy xước như đầu ngón tay.

Người châu Á, trong đó có người Việt, phần lớn có mắt nâu sẫm. Dưới ánh sáng thường, hoa văn mống mắt nâu sẫm rất khó thấy. Đó là lý do máy nhận dạng mống mắt dùng ánh sáng cận hồng ngoại: ở bước sóng này, sắc tố nâu gần như "trong suốt", để lộ rõ cấu trúc thớ bên dưới.

Máy đọc mống mắt thế nào

Từ ý tưởng đến thuật toán

Ý tưởng nhận dạng người bằng mống mắt được hai bác sĩ nhãn khoa Mỹ, Leonard Flom và Aran Safir, đăng ký bằng sáng chế năm 1987, nhưng khi đó chưa có cách tự động hoá. Năm 1993, John Daugman ở Đại học Cambridge công bố thuật toán biến hoa văn mống mắt thành một mã nhị phân, gọi là IrisCode. Phần lớn hệ thống mống mắt trên thế giới về sau dựa trên các nguyên lý ông đặt ra.

Các bước chính

1. Chụp ảnh mắt dưới ánh sáng cận hồng ngoại.
2. Khoanh vùng: xác định ranh giới trong (giáp con ngươi) và ranh giới ngoài (giáp lòng trắng), loại bỏ mí mắt, lông mi, vệt phản chiếu.
3. Trải phẳng vòng mống mắt thành một dải chữ nhật, để con ngươi to hay nhỏ cũng quy về cùng khung.
4. Mã hoá hoa văn thành chuỗi bit.
5. So khớp bằng cách đếm tỉ lệ bit khác nhau giữa hai mã. Hai mắt khác người thì khoảng một nửa số bit khác; cùng một mắt thì khác ít hơn hẳn.

Cách so này rất nhanh, nên mống mắt đặc biệt hợp với việc dò tìm trong kho dữ liệu cực lớn, như chống một người đăng ký hai lần trong hệ thống căn cước cả nước.

Mống mắt được dùng ở đâu

• Ấn Độ – Aadhaar: hệ định danh với hơn 1,3 tỷ người đăng ký thu cả mống mắt hai mắt, vân tay mười ngón và ảnh mặt. Mống mắt giúp nhận dạng những người lao động chân tay bị mờ vân tay.
• Kiểm soát biên giới: Các Tiểu vương quốc Ả Rập Thống nhất dùng nhận dạng mống mắt ở cửa khẩu từ đầu những năm 2000; nhiều sân bay khác dùng cho hành khách đăng ký trước.
• Việt Nam: Luật Căn cước 2023 (hiệu lực 01/7/2024) bổ sung mống mắt vào thông tin sinh trắc học thu thập khi cấp thẻ căn cước, cùng với ảnh mặt và vân tay. Quy định tính tới 11/2026.
• Thiết bị cá nhân: một số điện thoại Samsung giai đoạn 2016–2018 có máy quét mống mắt, về sau bị thay bằng nhận diện khuôn mặt và vân tay dưới màn hình.

Võng mạc: chính xác nhưng kén người dùng

Năm 1935, hai bác sĩ Mỹ Carleton Simon và Isadore Goldstein viết rằng mạng mạch máu võng mạc của mỗi người là riêng biệt. Phải đến thập niên 1980, máy quét võng mạc thương mại đầu tiên mới xuất hiện, phục vụ chủ yếu các cơ sở cần an ninh cao.

Võng mạc rất khó làm giả vì nằm sâu trong mắt. Nhưng ba lý do khiến nó không phổ biến:

1. Khó chịu: người dùng phải ghé sát mắt, giữ yên, nhìn vào một điểm sáng vài giây.
2. Thay đổi theo bệnh: tiểu đường, tăng huyết áp, glôcôm có thể làm mạch máu võng mạc đổi, khiến mẫu cũ không còn khớp.
3. Lộ thông tin sức khoẻ: ảnh đáy mắt có thể cho thấy dấu hiệu bệnh. Một hệ thống mở cửa không nên biết người dùng có bệnh gì.

Ngày nay "quét võng mạc" chủ yếu còn sống trong phim ảnh. Nhiều cảnh phim gọi là quét võng mạc thực ra mô tả máy chụp mống mắt.

Những hiểu lầm hay gặp

• "Quét mống mắt làm hại mắt": các máy đạt chuẩn dùng ánh sáng cận hồng ngoại cường độ thấp, nằm trong giới hạn an toàn mắt theo tiêu chuẩn quốc tế, trong vài giây. Người có bệnh mắt đang điều trị nên báo với nơi thu nhận và hỏi bác sĩ nếu lo lắng.
• "Nhìn mống mắt biết bệnh": "chẩn đoán qua mống mắt" (iridology) là thuật được quảng cáo ở nhiều nơi, nhưng các nghiên cứu kiểm chứng không tìm thấy cơ sở khoa học. Đừng nhầm nó với nhận dạng mống mắt.
• "Đeo kính áp tròng là máy không nhận": kính áp tròng trong suốt thường không cản trở. Kính áp tròng có in hoa văn, kính màu có thể gây lỗi; nên tháo ra khi đăng ký và khi xác thực.
• "Mống mắt đổi màu thì phải làm lại": màu mắt có thể thay đổi nhẹ theo tuổi hoặc ánh sáng, nhưng thứ máy đọc là cấu trúc thớ dưới ánh sáng hồng ngoại, ít bị ảnh hưởng.

Một số trường hợp cần lưu ý: sau phẫu thuật mắt lớn, chấn thương mắt, hoặc khi dùng thuốc làm giãn đồng tử, máy có thể khó nhận hơn. Khi đó nên hỏi nơi quản lý dữ liệu về việc cập nhật.

Góc nhìn hôm nay: một dữ liệu nhạy cảm cần giữ kỹ

Mống mắt gần như không đổi suốt đời, không tự làm lại được như mật khẩu, nên dữ liệu mống mắt thuộc nhóm cần bảo vệ cao nhất. Nghị định 13/2023/NĐ-CP xếp thông tin sinh trắc học vào dữ liệu cá nhân nhạy cảm. Với người dùng, mấy điều đơn giản:

• Cung cấp mống mắt cho cơ quan cấp giấy tờ hoặc tổ chức có căn cứ rõ ràng, không cho các ứng dụng, dịch vụ lạ chỉ vì "cho tiện".
• Thận trọng với các chương trình trả tiền, tặng quà để đổi lấy việc quét mống mắt; hỏi rõ ai giữ dữ liệu, giữ bao lâu, xoá thế nào.
• Muốn đọc sâu: các bài giảng phổ thông của John Daugman về IrisCode trên trang Đại học Cambridge; tài liệu của NIST về đánh giá công nghệ mống mắt (chương trình IREX).