Современная электроника №4/2024

СОВРЕМЕННЫЕ ТЕХНОЛОГИИ 33 WWW.SOEL.RU СОВРЕМЕННАЯ ЭЛЕКТРОНИКА • № 4 / 2024 ка . В сравнении с ними спектроскопия биоэлектрического импеданса , полу - ченная посредством измерения физио - логического состояния биологических тканей , менее чувствительна к эмоцио - нальным состояниям человека и пред - ставляется биометрической технологи - ей будущего . Речь идёт о биометрической аутен - тификации , основанной на биодина - мической реакции пальца , улавли - ваемой электронным приёмником и анализатором акустического спек - тра . Чтобы реализовать спектроскопию акустического пропускания , учёными Дж . Сим , Х . В . Но , С .- Х . Чэ и К .- Г . Ан из Тэджонского института и Инчхонского национального университета ( Респу - блика Корея ) разработан опытный образец электронного устройства – анализатора цифровой информации отклика модулированного акустиче - ского возбуждения , приложенного к корням пальцев в условном центре ладони . На крайних фалангах пальцев был обнаружен сигнал отклика . Извле - чённая информация связана с индиви - дуальными характеристиками ткани конкретного человека , анатомической структурой и распределением внутри - клеточной и внеклеточной жидкости . Промежуточные результаты исследо - вания явились первыми валидными , верифицируемыми и транспарентны - ми , объясняющими биодинамический отклик в живых мягких и костных тка - нях человека , как индивидуальный оригинальный признак для распоз - навания его личности . Это явление относится к разряду биоакустических и отдалённо напоминает биолокатор . Изначально учёные из Кореи изна - чально выдвинули гипотезу , что из - за изменения тканей и клеток акусти - ческий отражённый сигнал будет изменчивым из - за привнесённых условий , к примеру , состояния здоро - вья человека [4]. Поэтому для чисто - ты эксперимента опыты повторили трижды с интервалом 30 дней . Ока - залось , что « биоакустическая под - пись » совершенно не изменялась . Да , уместно предполагать , что по мере взросления и старения человека ана - томическая структура отражённого изменяется , оказывает влияние на его форму . Поэтому эксперименты про - должаются даже в настоящее время . Измерение производилось в диапазоне от 100 Гц до 3 кГц с шагом 10 Гц , с пери - одом времени воздействия 15 с . Разуме - ется , с совершенствованием аппарат - ной части характеристики устройства можно оптимизировать . Но даже при первых экспериментах получен нео - жиданный эффект . Биоакустическая частотная спектроскопия оказалась настолько точной в анализе тканей , что исследователи рекомендовали её использование для диагностирова - ния скелетно - мышечных заболеваний . В перспективе это позволит исполь - зовать метод для изучения состояния костей и мышц пациентов . Апробируемые методы завтрашнего дня Современные методы биометриче - ской идентификации по отражённым звуковым волнам , проходящим через тело , ладонь или палец человека , осно - ваны на анализе спектра принятого сигнала – спектроскопии . Отражённый сигнал носит уникальный характер , а кроме того , является альтернатив - ным и менее уязвимым относительно известных оптических методов биоме - трии – сканирования отпечатков паль - ца , радужной оболочки глаза и геоме - трии лица . Новые разработки идут сразу по двум направлениям : частотная спектроско - пия элементов тела человека и спек - троскопия ладони и пальцев . Частотная спектроскопия с индукцией магнитного поля НЧ В первом случае разработка инже - неров Purdue University ( США ) легла в основу устройства биометрической протекции по принципу и с использо - ванием электромагнитного поля малой мощности в качестве способа связи между « передатчиком » и « приёмни - ком ». Во время испытаний системы в течение года вреда здоровью челове - ка не зафиксировано . Технически это выполнено так . Передатчик в виде наручного брас - лета индуцирует низкочастотное электромагнитное поле направлен - ного действия . Приёмник располага - ют у определённой части тела , к при - меру , на сгибе локтевого сустава той же руки , и таким образом считыва - ют « отражённый » сигнал . Как свиде - тельствуют разработчики , перехватить и « расшифровать » модулирован - ный цифровой сигнал практически затруднительно , что делает техноло - гию более надёжной в сравнении с традиционным Bluetooth- сигналом или NFC. Спектроскопия ладони и пальцев акустическим воздействием ЗЧ Впервые реализованная до состо - яния работающего образца учёны - ми из Южной Кореи система биоаку - стической частотной спектроскопии модулирует микровибрации , которые распространяются через тело и в отра - жённом виде дают доступную анали - зу уникальную спектральную характе - ристику . По данным , приведённым в тестах , характеристика сохранялась в течение нескольких месяцев и обеспе - чила точность верификации на уров - не 97,16% [4]. Особенности технологии биоакустической « подписи » В основе технологии биодинамиче - ская реакция пальца в акустическом спектре частот . Система имеет один индуктор – трансдуцер с сигналом направленного действия , размещае - мый в середине ладони , и пять аку - стических микрофонов - датчиков в ячейках , предназначенных для край - них фаланг пяти пальцев руки . Обра - тите внимание на иллюстрации плат - формы и концепции акустической идентификационной системы с пере - дачей характеристик вибрационных сигналов через кости и ткани паль - ца . Концепция системы акустической идентификации пальца с использова - нием характеристик передачи вибра - ционных сигналов пальца через кости и ткани представлена на рис . 1. На рис . 2 представлена блок - схема системы идентификации личности на основе отражённого сигнала с исполь - зованием ладони и пальцев . Принцип работы устройства Когда лицо , подлежащее идентифи - кации , прикасается ладонью к датчи - ку - излучателю , микровибрации ЗЧ рас - пространяются через пальцы и руку : акустический сигнал проникает через мягкие ткани и кости , по - разному пере - даётся к крайним фалангам пальцев из - за анатомических особенностей тела . Поэтому принцип отражённого акустического сигнала , содержаще - го индивидуальную анатомическую информацию о структуре тела – о костной , хрящевой , сухожильной и мышечной ткани , принят за основу устройства идентификации . Исполь - зование особенностей геометрии ладо - ни , а также биомеханических свойств