Потребительская биометрия: результаты технологического развития 2018 г.

Потребительская биометрия: результаты технологического развития 2018 г.

Выпуск 1(6675) от 10 января 2019 г.
РУБРИКА: ПРОРЫВНЫЕ ТЕХНОЛОГИИ МИКРО И РАДИОЭЛЕКТРОНИКИ

В 2013 г. корпорация Apple успешно представила в своих смартфонах iPhone 5S технологию распознавания владельца по отпечаткам пальцев. Это подтолк-нуло других производителей последовать ее примеру. Недавно, начав «вторую волну», Apple решила использовать подход, основанный на 3D-сканерах структурированного света, для распознавания лица. Производители смартфонов, работающих на ОС Android, традиционно используют менее сложную и более дешевую технологию аутентификации по отпечаткам пальцев, но в дальнейшем ситуация может измениться. Например, в КНР всего за один год были разработаны решения для 3D-зондирования, сопоставимые с решениями Apple. Они были применены в смартфонах Mate Pro 20 (Huawei) и MI8 (Xiaomi).


«ВТОРАЯ ВОЛНА» БИОМЕТРИЧЕСКИХ ТЕХНОЛОГИЙ НА ПОТРЕБИТЕЛЬСКОМ РЫНКЕ

«Первая волна» биометрических технологий появилась пять лет назад, в 2013 г., принеся на массовый рынок среди прочего аутентификацию по отпечаткам пальцев. Apple представила технологию емкостного сканера отпечатков пальцев Touch ID для iPhone 5S, чем подтолкнула поставщиков, использующих ОС Android, также выйти на рынок биометрических датчиков. Благодаря такому росту интереса продажи на рынке устройств распознавания отпечатков пальцев к концу 2017 г. выросли до 3,5 млрд долл. при отгрузках более 1 млрд шт. (рис. 1).



Источник: Yole Développement

Рисунок 1. Потребительская биометрия: прогноз структуры рынка датчиков по технологиям


«Вторая волна» технологий биометрии началась с появления в сентябре 2017 г. смартфона iPhone X, установившего стандарт технологического прогресса и вариантов применения для методик 3D-зондирования в потребительских устройствах. Apple разработала сложную сборку модулей камеры и VCSEL-источников лазерного излучения с вертикальным объемным резонатором, используя принципы структурированного света наряду с инновационной функцией global shutter на основе формирователя сигналов изображений в ближней ИК-области спектра (NIR) корпорации STMicroelectronics. Эта сборка предназначена для безопасного 3D-распознавания лиц. Как ожидается, в результате «второй волны» продажи биометрических датчиков в 2022 г. достигнут 17 млрд долл.

Но биометрические приборы предназначены не только для распознавания отпечатков пальцев или лица – ​существуют устройства идентификации по радужной оболочке глаза и голосу. По прогнозам исследовательской фирмы Yole Développement (г. Лион, Франция), в ближайшем будущем до 60% отгрузок биометрических модулей в натуральном выражении будет приходиться на приборы распознавания лиц, в то время как доля рынка датчиков отпечатков пальцев, на которые сейчас приходится 40% продаж в стоимостном выражении, со временем уменьшится из-за конкуренции и внедрения альтернативных технологий, что приведет к снижению цен.


РАСШИРЕНИЕ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ БИОМЕТРИЧЕСКИХ ТЕХНОЛОГИЙ

В середине 2016 г. Apple решила использовать подход, основанный на 3D-сканерах структурированного света, в качестве стратегического выбора: сложную цепочку поставок с низким выходом годных, обеспечивавшую интеграцию камеры TrueDepth, в то время только Apple могла позволить себе из-за высокой сложности и стоимости. Новая технология представляется в 20 раз более точной, чем подход на основе использования отпечатков пальцев (вероятность разблокировки смартфона iPhone случайным человеком – ​1:1000000). Основа технологии – ​заданный набор проецируемых точек лица пользователя. Биометрическая идентификация лица позволяет очень быстро разблокировать экран и исключает необходимость прикладывания пальцев, ввода паролей или шаблонов. Камера TrueDepth в новейших iPhone использует проектор, создающий более 30,0 тыс. невидимых точек на лице для создания его уникального образа. Инфракрасная камера считывает точечную структуру, создает изображение в инфракрасном спектре и отправляет данные в модуль Secure Enclave, встроенный в процессор A11 Bionic. Сторонникам ОС Android понадобилось больше года, прежде чем удалось создать нечто подобное по доступной цене.

В течение 35 лет основой цифровой сетевой архитектуры компании Apple были инновации в области взаимодействия человек–машина (HMI). Неудивительно, что Apple выпустила на рынок самые передовые биометрические решения в сочетании с популярными функциями, такими как animojis – ​анимированные смайлики («рожицы»), которые умеют считывать эмоции и мимику своего владельца и воспроизводить ее, – ​предназначенными для социальных медиа.

Большинство фирм – ​сторонников ОС Android предпочли не использовать 3D-сканеры структурированного света, поскольку не обладали таким объемом внутренних возможностей, как Apple. Вместо этого они интегрировали более дешевую технологию распознавания отпечатков пальцев, обеспечивающую функции разблокировки телефона и онлайн-платежей, наряду с 2D-распознаванием лиц, интегрированным с модулем фронтальной камеры.

Интересно отметить, что к Apple быстро приближаются китайские производители – ​во многом благодаря плодотворному партнерству в цепочках поставок. Фактически они разработали решение для 3D-зондирования, сравнимое с решением Apple, всего за год: это смартфоны Mate Pro 20 (Huawei) и MI8 (Xiaomi), содержащие встроенный модуль структурированного света для 3D-зондирования и биометрических функций.

Распространение биометрических модулей на другие потребительские приборы и системы принесет рынку биометрических средств в ближайшие пять лет значительные выгоды. Перспективы рынка потребительских биометрических технологий приводятся на рис. 2.



Источник: Yole Développement

Рисунок 2. Перспективы рынка потребительских биометрических технологий


СООТНОШЕНИЕ АППАРАТНОГО И ПРОГРАММНОГО ОБЕСПЕЧЕНИЯ

Специалисты Yole Développement попытались оценить эволюцию каждого биометрического решения на основе датчиков. Предполагается, что средства распознавания лиц перейдут от использования структурированного освещения к камерам времени пролета (ToF-камеры) – ​они компактнее и дешевле, хотя и требуют снижения энергопотреб-ления и доработки деталей.

Что касается датчиков отпечатков пальцев, то их производители в течение следующих трех лет будут использовать различные схемы интеграции – ​от кнопок со специальным покрытием до интегрированного под дисплей датчика – ​в зависимости от марки смартфона. В долгосрочной перспективе рынок датчиков отпечатков пальцев может оказаться под угрозой по двум причинам. Во-первых, в силу конкуренции с другими, более удобными биометрическими решениями, такими как распознавание лиц (благодаря их программному обеспечению и наращиванию возможностей ИИ), а во‑вторых, за счет интеграции в дисплей, где функция сличения отпечатков пальцев встроена в слой модуля дисплея с прозрачными фотодетекторами большой площади.

Еще одна важная тенденция развития рынка биометрии – ​умные голосовые помощники. В настоящее время биометрические характеристики этих средств весьма ограничены, но возможный спрос (по причинам, связанным с потребителями и безопасностью) подтолкнет поставщиков комплектного оборудования (OEM) к использованию в их продукции функций распознавания голоса для выполнения настройки и взаимодействия. Таким образом, потребность в новом оборудовании (таком как направленные микрофоны с высоким отношением сигнал–шум) наряду с наращиванием возможностей ИИ и эффективными краевыми вычислениями будут стимулировать этот сегмент биометрического рынка.

Отмечается, что развитие технологий биометрии предполагает тесную связь аппаратного и программного обеспечения (рис. 3).



 Источник: Yole Développement

Рисунок 3. Маршрутная карта развития технологии потребительской биометрии: взаимосвязь аппаратного и программного обеспечения

* Паноморфная линза – особый тип широкоугольных объективов, предназначенных для улучшения оптических характеристик в предварительно определенных зонах или на всем изображении по сравнению с традиционными объективами типа «рыбий глаз».

** Оптическая поверхность произвольной формы определяется как любая не вращательно-симметричная поверхность или симметричная поверхность, которая вращается вокруг любой оси, не являющейся ее осью симметрии.


Consumer Biometrics: Market and Technologies Trends 2018. iMicronews, November 2018: https://www.i-micronews.com/category-listing/product/consumer-biometrics-market-and-technologies


ЧИТАЙТЕ ТАКЖЕ

Выпуск 22(6746) от 11 ноября 2021 г. г.
Выпуск 16(6740) от 19 августа 2021 г. г.
Выпуск 13(6737) от 08 июля 2021 г. г.