2020 Fiscal Year Research-status Report
Advanced biometric authentication system for mobile devices
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20K11814
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| Research Institution | The University of Kitakyushu |
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Principal Investigator |
山崎 恭 北九州市立大学, 国際環境工学部, 准教授 (10318785)
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| Project Period (FY) |
2020-04-01 – 2024-03-31
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| Keywords | 生体認証 / 携帯端末 / 暗号・認証等 / 画像、文章、音声等認識 / 継続認証 / コンテキストアウェアネス / マルチファクタ認証 / テンプレート保護 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究は，スマートフォンやタブレットPCなどの携帯端末において，従来と比較してより安全性と利便性を向上させた新たな生体認証システム（高度生体認証システム）を開発することを目的とする．本研究では，認証を目的としないユーザの日常的な動作から抽出した生体情報を利用してユーザに負担を与えることなく継続的な認証を行うことが可能であり，また，利用環境の変化に対する高い頑健性と生体情報の適切な保護機能を具備する生体認証システムの実現を目指している．
令和2年度の主要な研究実績は，1.研究開発環境の構築，2.携帯端末に適した新たな生体認証アルゴリズムの開発と評価の二点である．1.については，研究で使用する生体情報データベース（以下，データベース）の整備に着手するとともに，生体情報の収集と認証アルゴリズムの評価に使用する携帯端末ならびに研究開発全般に使用するPCをそれぞれ導入し，補助事業期間中に必要となる研究開発環境を構築した．このうち，データベースの整備については，後述するように，やむを得ない理由により当初の計画通りには進展しなかった．一方，2.については，現在，携帯端末で広く利用されているジェスチャーパターンに，生体情報の一つである筆記情報を組み合わせた安全性と利便性を両立する新たなユーザ認証アルゴリズムを提案し，シミュレーション実験によりその有効性を明らかにした．提案手法は，本研究が目指す高度生体認証システムの実現に向けた要素技術の一つと位置付けられる．
なお，当該年度は，学術雑誌への論文投稿（掲載），および国内のシンポジウムでの講演により研究成果を発表した．
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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
令和2年度は，1.研究開発環境の構築，2.携帯端末に適した新たな生体認証アルゴリズムの開発と評価の二点を主要な検討項目に設定した．1.については，当初の計画では，生体情報を収集して研究で使用するデータベースを整備する予定であったが，新型コロナウイルス感染症拡大の影響により，被験者の立ち会いを必要とする生体情報の収集が実施できない状況が続いた．そのため，現時点では必要最小限度の生体情報の収集しか実施できておらず，今後も継続的にデータベースの整備・拡充を図っていく必要がある．また，当初の計画に則して，データベースの整備遅延に備えた既存データベースの導入についても検討を行ったが，研究に適したデータベースの選定作業が難航したため，現時点では導入に至っていない．そこで，これらの状況を踏まえ，生体情報の管理に使用するストレージデバイスについては，研究開発環境の拡充を図る翌年度以降に導入を見送った．なお，上記以外の検討項目として掲げた認証アルゴリズム評価用携帯端末や研究開発用PCの導入については，当初の計画通り導入を実施した．一方，2.については，携帯端末で広く利用されているジェスチャーパターンに，生体情報の一つである筆記情報を組み合わせた安全性と利便性を両立する新たなユーザ認証アルゴリズムを提案し，シミュレーション実験によりその有効性を明らかにした．なお，当該研究成果は，学術雑誌に論文として掲載された．
以上の点から，研究開発環境の構築についてはやや計画を下回ったものの，それ以外の検討項目については当初の計画を上回る実績（学術雑誌への論文掲載）が得られたことから，研究全体としてはおおむね順調に進展していると考えられる．
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| Strategy for Future Research Activity |
令和3年度は，前年度の検討結果を踏まえ，1.携帯端末に適した新たな生体認証アルゴリズムの開発と評価，2.携帯端末に適した新たなテンプレート保護技術の開発と評価の二点を主要な検討項目に設定する．このうち，1.については，A)継続認証，B)利用環境の変化に対する頑健性，C)マルチモーダル認証の三条件を満足する生体認証アルゴリズムの開発を継続し，認証精度と脅威に対する耐性の観点から開発したアルゴリズムの性能を評価する．なお，アルゴリズムの評価に当たっては，初めにPC上で評価を行い，その後，研究開発環境拡充の一環として当該年度に導入を予定している仕様の異なる複数の携帯端末上で評価を行う．一方，2.については，モダリティへの非依存性，従来の特徴抽出や照合処理との互換性，テンプレートの秘匿性能，生体情報に起因したゆらぎの吸収性能などの観点から，PC上および携帯端末上で開発したテンプレート保護技術の性能を評価する．
なお，前年度に課題として残されたデータベースの整備については，引き続き生体情報を収集して当該データベースの整備・拡充を図るとともに，既存データベースの導入についても検討を継続する．
また，前年度と同様，当該年度の研究成果は，内外で開催される研究会やシンポジウム等で発表する計画である．
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| Causes of Carryover |
（理由）
当初の計画では，データベースの整備に当たり，研究代表者が所属する大学の学生や職員に研究への参加協力を要請して生体情報を収集する予定であったが，前述のように新型コロナウイルス感染症拡大の影響により，被験者の立ち会いを必要とする生体情報の収集は計画通りに実施できなかった．また，データベースの整備遅延に備えた既存データベースの導入についても検討を行ったが，研究に適したデータベースの選定作業が難航したため，当該年度内の導入には至らなかった．そこで，これらの状況を踏まえ，生体情報の管理に使用するストレージデバイスについては，翌年度以降に導入を見送った．そのため，当初，データベースの整備およびストレージデバイスの導入に使用を予定していた人件費・謝金および物品費の一部が未使用となり，次年度使用額が生じる結果となった．また，同じ理由により，内外の研究会やシンポジウム，国際会議等に参加し，研究動向調査や研究成果発表を行うために使用を予定していた旅費が未使用となり，次年度使用額が生じる結果となった．
（使用計画）
次年度使用額については，当該年度以降分として請求した助成金と合わせて，引き続きデータベースの整備・拡充や，ストレージデバイス，評価用携帯端末，研究開発用PCの導入といった研究開発環境の構築と拡充に使用する計画である．
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