Bảo mật khuôn mặt Face ID được Apple tích hợp vào iPhone X kèm tuyên bố tỉ lệ nhầm lẫn chỉ là một phần một triệu, thực hư điều này như thế nào?

Face ID là tính năng bảo mật sinh trắc học dựa trên nhận dạng khuôn mặt, được Apple đưa vào iPhone X nhằm thay thế dấu vân tay Touch ID. Công nghệ này được giới thiệu có độ tin cậy cao, cách sử dụng thuận tiện, đi kèm đó là hàng loạt trang bị mới mà là một phần khiến iPhone X có giá bán đắt đỏ. Vậy làm thế nào để máy có thể xác định danh tính của chủ nhân?

“Thiết bị sẽ so sánh hai khuôn mặt và xác định các điểm tương đồng”, Giáo sư Anil Jain nghiên cứu tại Đại học Bang Michigan (Mỹ), cho biết. “Cách đơn giản nhất là ghi nhận các điểm trên gương mặt. Bạn sẽ phải ‘đánh dấu’ gương mặt của mình, giống như việc lấy dấu vân tay với Touch ID”.

Các thành phần trên camera TrueDepth giúp Face ID trên iPhone X hoạt động. Ảnh: Apple.

Chụp ảnh khuôn mặt

Face ID sử dụng một cụm đèn chiếu sáng, kết hợp với cảm biến để ghi nhận gương mặt của chủ nhân. Hệ thống này được Apple gọi với tên camera TrueDepth và hãng nói rằng nó sẽ “tạo ra một bản đồ chi tiết chiều sâu khuôn mặt để có thể nhận ra bạn ngay lập tức”.

Để thiết lập Face ID, người dùng thực hiện theo hướng dẫn của Apple, trong đó có bước xoay tròn cổ để camera TrueDepth có thể nhận dạng khuôn mặt ở nhiều góc độ khác nhau nhằm xây dựng bản đồ 3D. Hệ thống sử dụng tia hồng ngoại (IR) để chiếu sáng vào khuôn mặt, giúp nhận dạng ngay cả trong đêm, bất kể trong nhà hay ngoài trời. IR là bức xạ điện từ có bước sóng dài hơn ánh sáng khả kiến.

“Đèn hồng ngoại phát ra ánh sáng mà mắt người không thể nhìn thấy, nó sẽ hỗ trợ trong điều kiện thiếu sáng, hoặc bù đắp khi ánh sáng môi trường không thuận lợi”, Jain giải thích. “Vì vậy, hệ thống TrueDepth cho phép nhận dạng khuôn mặt ngay cả khi trời quá tối hoặc quá sáng”.

Hệ thống đèn hồng ngoại trên iPhone X khi hoạt động được ghi lại bởi camera hồng ngoại. Ảnh: Verge. — Hệ thống đèn hồng ngoại trên iPhone X khi hoạt động được ghi lại bởi camera hồng ngoại. Ảnh: The Verge.

Để nhận dạng khuôn mặt, đầu tiên bộ cảm biến khoảng cách và cảm biến ánh sáng giúp camera TrueDepth xác định độ sáng môi trường cần thiết cho việc xác thực khuôn mặt. Tiếp theo, hệ thống flood illuminator sẽ phát ra ánh sáng hồng ngoại nhằm soi rõ khuôn mặt người dùng.

Một máy chiếu điểm (dot projector) phát ra hơn 30.000 điểm sáng vô hình để xây dựng bản đồ ba chiều, bao gồm cả chiều sâu của toàn bộ khu vực khuôn mặt. Một máy ảnh hồng ngoại sẽ chụp các điểm ảnh và ánh sáng hồng ngoại phản chiếu từ khuôn mặt bạn.

Nhận dạng khuôn mặt

Khuôn mặt là một trong những yếu tố sinh trắc học – tức một đặc tính sinh học có thể đo đạc được. Đây được coi là công cụ xác thực nhân thân hữu hiệu, trong đó ngoài khuôn mặt có thể kể đến vân tay, mống mắt hay cả giọng nói…

Các hệ thống xác thực sinh trắc học cơ bản đều hoạt động bằng cách tính toán và so sánh hai mô hình xem chúng giống nhau thế nào. Những mẫu này có thể là dạng sóng trong giọng nói, đường vân trên đầu ngón tay (hoa tay), cấu trúc mống mắt hay các đặc tính trên khuôn mặt.

Khi thiết lập hệ thống sinh trắc, một máy tính – chẳng hạn bộ xử lý trên điện thoại – sẽ nắm bắt và lưu giữ bản tham chiếu, được gọi là mẫu hoặc “bản đăng ký”. Sau đó, khi người dùng muốn truy cập vào thiết bị, chẳng hạn mở khoá điện thoại, bạn sẽ phải đưa ra “hình ảnh xác minh” với máy tính.

“Hệ thống máy tính sẽ tính toán với hai trạng thái, 0 và 1”, Jain nói. “Nếu hình ảnh so khớp gần với 1, điều này có nghĩa dấu vân tay hay gương mặt là trùng khớp. Nếu nó gần mức 0, đồng nghĩa bản xác minh không cùng với bản gốc, tức không cùng một người”.

Do hình ảnh đăng ký và hình ảnh xác minh sẽ không giống nhau do khác điều kiện chụp, điện thoại sẽ sử dụng một ngưỡng để xác định xem chúng có giống nhau đáng kể hay không. Chẳng hạn điểm số so sánh đạt 0,7 thì có thể coi bản xác minh trùng với bản gốc, tuy nhiên số điểm này không phải cố định.

Video cách hoạt động của Face ID trên iPhone X. Nguồn: BI

“Nếu bạn chỉ mở khoá điện thoại, ngưỡng mà nhà sản xuất đặt ra có thể tương đối thấp, chẳng hạn 0,5-0,6”, Jain nói thêm. Trong một số ngữ cảnh, con số này có thể cao hơn, chẳng hạn khi bạn thanh toán tiền với ví di động. “Nếu đây là một giao dịch trị giá 10.000 USD, ngưỡng này có thể tăng lên 0,9”.

Tất cả các tính toán xảy ra rất nhanh nhờ bộ xử lý bên trong thiết bị. Chẳng hạn iPhone X với “máy thần kinh” (Neural Engine) có thể thực hiện 600 tỷ phép tính mỗi giây và nó được sử dụng để xử lý xác nhận khuôn mặt Face ID theo thời gian thực.

Như vậy, để xác nhận khuôn mặt trên iPhone X thì hình ảnh hồng ngoại ở bước chụp ảnh sẽ được gửi đến bộ xử lý của iPhone X nhằm xây dựng “bản đồ” 3D khuôn mặt của người dùng, sau đó trình bày nó dưới dạng các thuật toán máy tính. Thiết bị sẽ so khớp với mẫu lưu trữ (bản đăng ký) và tính toán xem được bao nhiêu điểm. Máy sẽ xác thực danh tính và mở khoá khi điểm so sánh cao hơn giá trị ngưỡng.

Độ chính xác khi xác thực

Có ba yếu tố ảnh hưởng đến độ chính xác khi xác thực là: tư thế (pose), ánh sáng (illumination) và sự biểu hiện (expression).

“Trong điều kiện lý tưởng, nếu người dùng hợp tác, khuôn mặt trực diện, ánh sáng chiếu đồng nhất và mức độ biểu hiện bình thường, độ chính xác của xác thực có thể đạt 99,99%”, Jain nói. Rõ ràng khả năng xác thực sẽ chính xác hơn khi khuôn mặt của bạn không bị che bởi bất cứ thứ gì, chẳng hạn kính râm hay vết sẹo.

“Với các giấy tờ nhân thân như hộ chiếu, visa, giấy phép lái xe… bạn được yêu cầu cung cấp hình ảnh đạt tiêu chuẩn”, Jain nói thêm. “Bạn không được cười hoặc mỉm cười với ảnh hộ chiếu, nền ảnh phải màu trắng và dĩ nhiên phải bỏ bất kỳ phụ kiện nào trên gương mặt”.

Không giới hạn trong điều kiện lý tưởng, Apple tuyên bố Face ID có thể hoạt động bất chấp những thay đổi về ngoại hình của người dùng, như khi bạn đeo kính, cắt tóc hay cạo râu. Khả năng này có được nhờ công nghệ Neural Engine mà iPhone X có một “phần cứng chuyên dụng để ‘học’ các tình huống” và Apple còn phát triển nhiều “mạng lưới thần kinh” để xử lý.

Touch ID được Apple giới thiệu với độ chính xác một phần 50.000 thì Face ID được quảng cáo có độ nhầm lẫn chỉ là một phần một triệu. Hãng cũng tự tin công nghệ mới có thể nhận dạng khuôn mặt trong hầu hết các trường hợp, ngay cả khi người dùng đeo kính, trang điểm hay hay đổi kiểu tóc… và không bị vượt qua bởi mặt nạ.

Một số thử nghiệm cho thấy Face ID có thể bị “đánh lừa” bởi các cặp song sinh (nhưng không phải cặp nào cũng thành công). WSJ và Wired đã mời một số chuyên gia để tạo những chiếc mặt nạ có giá hàng nghìn USD, với nhiều loại chất liệu như silicon, gelatin hay nhựa… trang điểm kỹ vùng khoé mắt, lông mi… nhưng vẫn chưa “xuyên thủng” được hàng rào bảo mật này của Apple.

Trong khi đó Bkav tung video tuyên bố họ có thể làm mặt nạ lừa được Face ID trên iPhone X. Đáng chú ý khi công ty Việt Nam này nói chiếc mặt nạ chỉ tốn khoảng 3,4 triệu đồng để hoàn thiện. “Nó thậm chí còn đơn giản hơn chúng tôi nghĩ”, Wired dẫn thông tin của Bkav.

Kết quả của Bkav gây chú ý trong làng công nghệ khi đây là công ty đầu tiên tuyên bố thành công trong việc đánh lừa Face ID. Tuy nhiên, Các chuyên gia bảo mật độc lập chưa lên tiếng về tính xác thực trong video của Bkav. Đồng thời giới công nghệ đặt ra các câu hỏi về quá trình mà công ty bảo mật này thực hiện bởi video chưa thể hiện rõ ràng.

Theo Số Hoá/TheVerge