Mario Frongia

Al Diee (Dipartimento ingegneria elettrica ed elettronica) dell’Università di Cagliari hanno segnato il percorso da tempo. Competenze, ricerca avanzata, confronto internazionale sono tra gli ingredienti di un settore in continua evoluzione. Afferente al Dipartimento, il Pra Lab è cuore del sistema. Fiore all’occhiello dell’ateneo, forte di accreditamenti e reputazione internazionale, il Pattern recognition and application Lab ha affinato varie procedure legate alla lotta e al contrasto delle insidie provenienti dal mondo criminale. In particolare, gli specialisti hanno elaborato metodi per replicare gli aspetti più caratteristici di una persona. I ricercatori impegnati su queste tecnologie hanno messo a punto contromisure efficaci, anche grazie all'intelligenza artificiale. "La biometrica non è replicabile così facilmente, ed è nel complesso più sicura di una password" spiega Gian Luca Marcialis, coordinatore del pool di ricerca sul tema.

"Abbiamo iniziato a occuparci di impronte digitali nel 2006. Il problema era già noto nel 2002, anche se la riproduzione veniva considerato un evento raro ed improbabile, e tutto sommato ancora si usavano pochissimo, mentre oggi le abbiamo negli smartphone. La replica può essere fatta in modo abbastanza verosimile, per esempio attraverso una fotografia con il proprio smartphone, oppure usando una polvere magnetica che va a identificare l'esaltazione lasciata sulle superfici dal nostro dito. Oppure si può utilizzare un falso dell'impronta digitale impossessandosi della "traccia" lasciata da qualche parte, per esempio su una tazzina di caffè.  Negli anni il mio gruppo - aggiunge il docente - ha sviluppato una considerevole esperienza nella riproduzione delle impronte attraverso materiali come siliconi e gelatine, e ne cerchiamo sempre nuovi e più efficaci. Questa abilità ci ha consentito e ci consente di riprodurre algoritmi "consapevoli" del problema, grazie all'analisi delle immagini”.

Liv Det è nata nel 2009 dalla collaborazione dell’ateneo con la Clarkson University (Usa) ed stata condotta insieme fino alla quarta edizione nel 2015. Dal 2017 fino a oggi l’unità Biometria del Pra Lab ha in carico l’organizzazione della competizione. Gian Luca Marcialis (coordinatore) si è avvalso della collaborazione di Giulia Orrù (post-doc, assegnista di ricerca), Roberto Casula e Marco Micheletto (dottorandi), Sara Concas (borsista) e Andrea Panzino (studente in Computer engineerging, cybersecurity and artificial intelligence). “Lo staff viene scelto fra studenti ed ex studenti interessati alle tematiche biometriche dei corsi di laurea, anche triennale, offerti dalla facoltà di Ingegneria e architettura e in particolare dal Diee. Ma hanno collaborato - segnala il professor Marcialis - anche allievi del corso di laurea in Scienze della comunicazione. Prepariamo i dati utili a simulare attacchi derivati da impronte falsificate, generiamo immagini di impronte e realizziamo la duplicazione in base a tecniche sviluppate in laboratorio. Inoltre, gestiamo l’interlocuzione con i partecipanti, raccogliamo le soluzioni e le sottoponiamo a test per ottenere risultati oggettivi sulle varie challenge”.

L’International fingerprint liveness detection competition (Liv Det) dal 2009 è appuntamento biennale per accademie e aziende che si occupano del problema del rilevamento automatico di immagini provenienti da riproduzioni di impronte digitali realizzate con materiali artificiali. “Si tratta di veri falsi che possono essere facilmente confusi, in sistemi di riconoscimento non equipaggiati con algoritmi di liveness detection, con impronte reali. Un ladro o un attaccante che cerca di ottenere determinate risorse o servizi senza esserne autorizzato potrebbe intercettare l’impronta lasciata dall’utente-vittima su una superficie o addirittura sullo schermo del proprio telefono cellulare, come d’uso per fare lo “scrolling”, e duplicarla con materiali siliconici o gommosi che mimino le caratteristiche della pelle umana” sottolinea il professor Marcialis.

Partecipare alle ricerche di Liv Det si traduce nel toccare con mano cosa accade in un laboratorio di ricerca nello sviluppo di riproduzione delle impronte digitali. “Lavorano sul come le impronte possono essere bloccate in caso di attacco a un sistema di riconoscimento come quelli implementati nei telefoni cellulari o utilizzati, per esempio, per l’acquisizione dei dati della carta d’identità. Inoltre, hanno l’opportunità di colloquiare con ricercatori provenienti da tutto il mondo, coinvolti nella ricerca di questa tipologia di anti-virus” spiegano dal Pra Lab. L’ultima edizione è stata sponsorizzata dalle multinazionali Thalés e Dermalog, specializzate nello sviluppo di sistemi di sicurezza biometrici. La competizione ha l'obiettivo di valutare le prestazioni degli algoritmi di liveness detection, una sorta di anti-virus in grado di comprendere se l’impronta digitale sia falsa o no. Ogni edizione è caratterizzata da challenge (sfide) che permettono di analizzare dettagliatamente le effettive minacce che compromettono la sicurezza dei moderni sistemi di riconoscimento personale basati sulle impronte digitali. I concorrenti appartengono ad accademie ed aziende internazionali che vogliono una valutazione indipendente dei loro algoritmi". 

I risultati della sfida saranno presentati alla International joint conference on biometrics. Quest’ultima edizione è stata divisa in due challenge: “Liveness detection in action”, che indaga sull'integrazione di un liveness detector con un sistema di verifica dell’identità personale. “Se prendiamo gli anti-virus contro le impronte falsificate, ci chiediamo quanto funzionano se posti assieme a sistemi di riconoscimento, come quelli usati per accedere al proprio cellulare o compiere transazioni. L’altra sfida - spiega Gian Luca Marcialis - analizza la compattezza e la capacità discriminativa dei feature vector. Ovvero, si confrontano le misure che descrivono secondo varie caratteristiche l’autenticità dell’impronta. Lo scopo? Indagare a che punto sia giunta la scienza e in che modo possa essere trasferita nel dominio del mercato, specie quello dei dispositivi mobili, che dispongono di capacità di memoria e di un processore meno potenti di un generico computer da scrivania”. 

All’edizione di quest’anno hanno partecipato staff di ricerca provenienti da accademie e aziende internazionali. Tra queste, Dermalog (Germania), LiveID Biometrics e ZKTeco (Usa), Megvii Technology e Hang Zhou Jinglian wen Technology Co,  Hallym e Chosun University (Corea del Sud), Universidad Estadual Paulista (San Paolo, Brasile), University of Technology (Brno, Repubblica Ceca), University of Applied sciences (Darmstadt, Germania) e Università Federico II (Napoli). Sulla base dei test effettuati secondo un protocollo sperimentale accettato dai concorrenti, nella hallenge 1” si è distinto l’ateneo italiano “Federico II”, mentre la 2 è stata vinta dall’azienda cinese Megvii Technology. La risonanza dell’evento naviga felice nei cinque continenti. Ha dunque un pregio particolare l’invito avuto dai ricercatori dell’Università di Cagliari: il tema del Diee ha preparato una sessione speciale per la International joint conference on biometrics. Tra gli organizzatori della conferenza i grandi della computer security e dell’intelligenza artificiale, come Anil Jain, docente alla Michigan State University, ospite “virtuale” all’Università di Cagliari nel 2020 con un applaudito intervento sul futuro dei sistemi biometrici nell’ambito del corso di “Biometrictechnologies and behavioral security” tenuto dal professor Marcialis.

Informazioni https://www.repubblica.it/economia/2021/01/18/news/quanto_e_sicuro_il_riconoscimento_biometrico_ecco_come_l_intelligenza_artificiale_combatte_i_ladri_di_volti_voci_e_impron-283115510/ - http://ijcb2021.iapr-tc4.org/

https://www.agendadigitale.eu/sicurezza/screenspoof-attenti-alle-impronte-digitali-sullo-smartphone-come-vengono-copiate-e-i-rischi/ - https://ieeexplore.ieee.org/document/9484399