2019 Fiscal Year Research-status Report
Research on Unspoofable Biometrics to detect unknown presentation attacks
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18K11294
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| Research Institution | Shizuoka University |
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Principal Investigator |
大木 哲史 静岡大学, 情報学部, 講師 (80537407)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
西垣 正勝 静岡大学, 情報学部, 教授 (20283335)
大塚 玲 情報セキュリティ大学院大学, その他の研究科, 教授 (50415650)
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| Project Period (FY) |
2018-04-01 – 2022-03-31
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| Keywords | 生体認証 / なりすまし攻撃 / なりすまし検知 / Unspoofable BIometrics / 異常値検知 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
未知のなりすまし攻撃を検知し，あらゆるなりすまし攻撃に対して安全な生体認証方式，Unspoofable Biometricsの開発を行った．「生体情報の取りうる分布が個人に依らず同じであり，かつセンサや生体情報取得環境に起因するノイズ（以下，環境ノイズ）の分布も特定の確率分布で表せる」という単純な設定の下で開発したプロトタイプを現実的なモデルへと拡張するための検討を行った．昨年度までの検討では，生体サンプルから生体情報の確率分布を効率的に推定し，新たに入力された情報と，この確率モデルを比較することで，生体か偽造物であるかを判定する手法のプロトタイプを提案した．これに加え，本年度は，(1) プロトタイプの課題であった判定時の計算量を従来の3%に削減するとともに，深層学習における一般的な課題であるモデルサイズを従来の6%に削減することに成功した．これに加え，(2) 環境ノイズがなりすまし検知結果に影響を与えるという想定の下で，照明等の認証環境に依存したノイズを考慮したなりすまし検知手法を提案した．さらに，(3) Adversarial Examples等を応用した攻撃手法の検討を行うことで，本手法の「未知の攻撃に対する安全性」を実験的に評価する手法を進めた．(1) によりスマートフォン等の現実的なデバイスにおいて，(2) により屋外等の現実的環境で，(3) により未知攻撃手法を含む現実的な攻撃者を想定した，評価が可能となった．以上の結果を，それぞれ国際会議および国内研究会において発表した．
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
未知のなりすまし攻撃を検知し，あらゆるなりすまし攻撃に対して安全な生体認証方式，Unspoofable Biometricsの開発を行った．昨年度開発したプロトタイプを現実的なモデルへと拡張するために，本年度はプロトタイプの性能向上，環境ノイズへの対応，および安全性評価手法の検討を進めた．その結果，課題であった判定時の計算量を従来の3%に削減するとともに，深層学習における一般的な課題であるモデルサイズを従来の6%に削減することに成功した．さらに，環境ノイズを考慮することでなりすまし検知性能を向上するアルゴリズムの提案，検証を行った．加えてAdversarial Examples等を応用した攻撃手法の検討を行うことで，本手法の「未知の攻撃に対する安全性」を実験的に評価する手法の検討を進めた．これらの結果はいずれも国際会議および国内研究会において発表されている．本年度は，今後の研究計画についての精査を行った結果，当初予定していた「生体情報の取りうる分布が個人ごとに異なる仮定」に関する検討に先立って，プロトタイプの性能向上，および環境ノイズへの対応，安全性評価手法の検討を進めることとしたが，これらの成果が順調に達成されているため，本研究課題全体の進捗はおおむね順調に進展していると考える．
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| Strategy for Future Research Activity |
本年度は，昨年度作成したプロトタイプをさらに改良し，高速かつ高精度なアルゴリズムの開発に成功した．環境ノイズを考慮したアルゴリズムの開発や，未知の攻撃への評価手法の開発も順調に進んでいる．次年度以降は，今年度に検討を見送った，生体特徴の取りうる分布が個人によって異なるというより現実的な場合に向けて，ユーザーごとに異なるメカニズムを用いるように開発技術の拡張を再度検討するとともに，本年度開発した未知の攻撃手法への評価手法を用いた評価を同時に行っていく．これらの検討により，実用的な環境下においても未知の攻撃に対して正確な検知を行う(有用性・可用性をさらに高める)ことが可能となる．
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| Causes of Carryover |
研究計画の見直しにより，評価手法の検討を本年度に重点的に行い，次年度にアルゴリズムの再検討および評価を行うこととした，このため，本年度予定していた評価実験等の一部を行う必要性がなくなった．一方，同様の実験を次年度行う必要が生じるため，これを次年度使用額として繰り越すこととした．
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