گزارش چگونگی تأیید اعتبار (احراز هویت) افراد در محیطهای یادگیری الکترونیکی
مقدمه
همگام با پیشرفت‌های فناوری‌های اطلاعاتی و ارتباطی، محیطهای یادگیری الکترونیکی نیز دستخوش تغییراتی زیادی شده‌اند وهمچنان این تغییرات نیز ادامه دارد. با این حال امنیت، قابلیت اعتماد و احراز هویت کاربران از مهمترین و چالش برانگیزترین موضوعات مطرح شده در محیطهای یادگیری الکترونیکی است. در محیطهای یادگیری الکترونیکی واقعاً تضمینی وجود نداردکه آیا واقعاً کاربر مورد نظر درکلاس وجود دارد یا شخص دیگری. درواقع، فقدان ابزارهای کافی به منظور پیگیری رفتار کاربران یکی از مهمترین مشکلات در سیستم مدیریت یادگیری است. فقط اطلاعات زمان ورود و خروج دانش‌آموزان در روشهای سنتی ثبت میشود. کاربران می‌توانند وارد بخش سیستم مدیریت یادگیری شده، سپس سیستم را ترک کنند و بعد از چند دقیقه که نزدیک پایان کلاس است، دوباره بازگردند بدون اینکه کسی متوجه گردد. با این حال لازم است که این مسأله مورد توجه و بررسی قرار گیرد تا کلاس‌ها و آزمون‌هایی که برگزار میشود ازاعتبار کافی برخوردار باشند. اعتبار سنجی در یادگیری الکترونیکی باید سه فرایند مهم را در این حوزه پوشش دهد: الف) فرایند تشخیص صحیح کاربر هنگام ورود به محیط یادگیری، ب) فرایند تایید حضور مستمر و مشارکت فعال یادگیرنده در پروسه یادگیری و ج) فرایند تضمین محرمانه بودن اطلاعات و پروفایل شخصی کاربران. بر این مبنا سیستم های تشخیص اصالت کاربران بایستی از لحظه ورود کاربر تا هنگام خروج از محیط یادگیری فعالیت وی را تحت نظارت و تایید مداوم قرار دهند. مورد مهم در این مورد این است که این نظارت و تایید مستمر بایستی بدون مزاحمت برای یادگیرنده و بدون نیاز به حرکات اضافی از طرف یادگیرنده به اجرا در آید. بنابراین در ادامه به مهمترین روشهای بیومتریک تأیید اعتبار (احراز هویت) در محیطهای یادگیری الکترونیکی پرداخته میشود. علم بیومتریک به تکنولوژی‌ایی برای اندازه‌گیری و آنالیز مشخصات بدن افراد جهت تشخیص هویت شخص اشاره دارد. همه سیستم‌های بیومتریک دارای معماری ویژه‌ای برای پردازش نمونه مورد بررسی و احراز هویت می‌باشند. روشهای مختلفی برای تشخیص هویت در بیومتریک وجود دارد که هر یک با توجه به دقت و کارایی مورد استفاده قرار می‌گیرند:
۱٫ اثرانگشت (fingerprintScanner)
در این روش با استفاده از اثرانگشت هویت کاربر مشخص میشود. این روش انواع مختلفی نظیر بررسی خازنی و نوری دارد که روش شناسایی اثرانگشت نوری در گوشی‌های هوشمند استفاده میشود. در واقع، یکی از قدیمی‌ترین ورایج‌ترین روشهای قابل دسترس برای آزمایش تشخیص هویت است. به دلیل اینکه اثر انگشت به صورت الکترونیکی تهیه میگردد، دارای جزئیات بیشتری بوده و نسبت به سیستم‌های دستی از دقت بیشتری برخوردار است. تشخیص هویتی که به وسیله اثرانگشت صورت گیرد،سریع و قابل اطمینان است. تجربه نشان داده است که استفاده از این روش زیست‌سنجی خطای کمتری نسبت به سایر روش‌ها دارد و همچنین دستگاه‌هایی که برای خواندن اثرانگشت استفاده میشوند، نیاز به فضای کمتری دارند. در دهه‌های گذشته هزینه ابزار زیست‌سنجی برای احراز هویت بالا بوده است، در حال حاضر راه‌حل‌های کم هزینه برای تایید هویت زیست‌سنجی وجود دارد. به عنوان مثال شکل ۱ تصویری از ماوس زیست‌سنجشی که توسط شرکت Scan-U-Match طراحی شده و اندازه آن همانند دیگر ماوس‌ها است، علاوه بر آن دارای پویشگری است که برای پویش اثرانگشت استفاده میشود و توسط نرم‌افزار سمت کارخواه مدیریت و همچنین توسط نرم‌افزار سمت کارساز کنترل بر روی تایید احراز هویت صورت می‌گیرد.
ماوس زیست‌سنج قادر است تا درجه حرارت و رطوبت کف دست کاربر و شدت فشار آن را اندازه‌گیری نماید. این پارامترهای اضافی اطلاعات بیشتری در مورد کاربر میدهد و بهره‌وری کاری و حالت احساسی او را ارزیابی میکند. با حرکت ماوس زیست‌سنج، چندین ویژگی برای مقایسه و تجزیه و تحلیل بعدی وجود دارد که ذخیره میشود و این که میتواند حالت احساسی و بهره‌وری کاری کاربر را برای توسعه کاری مورد استفاده قرار دهد. ترکیب این روش با روشهای دیگر (برای مثال تجزیه و تحلیل تاکید صدا، ردیابی چشم) میتواند ابزار بسیار دقیقی را برای ارزیابی بهره‌وری کار و حالت احساسی کاربر به وجود آورد.
۲٫ تشخیص چهره
فیسبوک با ضریب دقت ۹۸ درصد، این توانایی را دارد تا دوستان شما را در عکسهای‌تان تشخیص دهد و نام وی را درج کند. سیستم بدین صورت عمل میکند که چهره را در تصویر می‌یابد. ویژگی‌های چهره را تحلیل میکند. باچهره‌هایی که می‌شناسد، تطبیق میدهد و پیش‌بینی میکند. همچنین، برای تشخیص چهره به داده‌های رنگی نیازی نداریم. اما یک مسئله، زاویه عکس است. در یک راه‌حل جایگزین، در سال ۲۰۱۴ از face landmark estimationاستفاده شد. بدین صورت که ۶۸ نقطه خاص در چهره نقطه‌گذاری شد (چانه، انتهای چشم و ابرو نقاط اصلی هستند). سپس الگوریتم (زبان پایتون) آن به ماشین داده میشود تا آن را یاد بگیرد. این، مسئله چرخش صورت را حل کرده است. گوگل نیز، اپلیکیشنی را طراحی نموده است که با شناسایی چهره، اطلاعات فردی وی (نام کاربر، شماره تلفن و اکانت ایمیل) ارائه شود. از این طریق، در فوتولایبراری سرویس‌های به اشتراکگذاری عکس، میتوان عکس دوستان و اعضای خانواده را به راحتی یافت. البته برای این کار، شما باید به گوگل اجازه دسترسی به عکس و اطلاعات پروفایل‌تان را بدهید. البته این فناوری مسائل حریم شخصی را نیز بدنبال خواهد داشت. گوگل از روشهای استفاده نادرست از فناوری تشخیص چهره استقبال میکند. بعنوان مثال دیگر از فناوری شناسایی چهره، در آیفون‌ایکس قفل گوشی با شناسایی چهره از طریق اسکن مادون قرمز و نور مرئی باز میشود. این سیستم، در هر شرایطی کار میکند و بسیار ایمن است. این فناوری از اطلاعات شما محافظت میکند. تغییر مدل مو، افزایش سن، تغییر حالت ابروها، جراحی پلاستیک، همچنان شما را می‌شناسد. و شما میتوانید عکس خود را در هر شرایط نوری اسکن نماید. همچنین، اجازه باز شدن گوشی با عکس را هم نمیدهد. یا کسی که شبیه شما باشد. سیستم بدین صورت عمل میکند که ۳۰هزار نقطه مادون قرمز در چهره ایجاد میکند و در یک ماتریکس دوبعدی ضبط میکند. چشم باید باز باشد و این از دسترس کودکان جلوگیری میکند.
۳٫ شناسایی صدا (Speaker Recognition)
در این روش به دو صورت امکان تایید هویت وجود دارد:
- نرم افزار، کلمات را با توجه به فرکانس صوتی گوینده بررسی میکند و بدون توجه به کلمات که گفته میشود صدای گوینده را تحلیل میکند.
- در این روش اسم رمزی وجود دارد که به صورت صوتی گفته میشود مثلاً سلام منم.
این نوع از شناسایی بیومتریک با توجه به صدا و لحن گفتار افراد در تلفظ عبارتی خاص، انجام میشود. البته در صورت وجود اختلال و صداهای اضافه هنگام ضبط صدا، دقت این روش در شناسایی صحیح کم میشود.
۴٫ تشخیص رگ های دست (Veingeometry)
در این روش دست های کاربر اسکن میشود و با توجه به رگ های هر دست تایید هویت انجام میشود. نکته جالب توجه این است که رگ‌های دست یک فرد با دست دیگر او متفاوت است و این روش از دقت بالایی برخوردار است.
۵٫ تشخیص گوش (EarRecognition)
گوش انسان دارای مقادیر بی‌شماری از ویژگی‌های منحصر به فرد و خاص می‌باشد و با استفاده از تصاویر گوش میتوان برای تایید هویت و موارد امنیتی استفاده کرد. زیرا به راحتی تصویر گوش حتی از فاصله دور قابل رویت است. در واقع به همان اندازه که اثر انگشت افراد متمایز است؛ شکل گوش‌ها هم در افراد مختلف متفاوت است. دو گوش، حتی در یک شخص هم یکسان نیستند.
۶٫ تشخیص ضربان قلب ECG
در این روش با اندازه گیری امواج تولید شده توسط فعالیت‌های قلب هویت فرد مشخص میشود. این روش به راحتی قابل استفاده است و بسیاری از گوشی‌های هوشمند ضربان قلب را شناسایی میکنند و همین اطلاعات میتواند روش برای بازکردن گوشی و مسائل مربوط به تایید هویت کاربر باشد.
۷٫ حرکات چشم
تأیید اعتبار از طریق قسمت هایی از چشم، مانند شبکیه یا عنبیه، از مدت ها پیش رایج بوده است، اما یک شرکت اسرائیلی می خواهد از حرکات منحصر به فرد چشم برای شناسایی افراد استفاده کند. به نظر می رسد که هنگام انجام وظایف خاص، مانند یک آیکون در یک صفحه، چشم افراد مختلف بر اساس الگوهای پیش بینی شده و مشخصی حرکت می کند که در افراد مختلف این الگو متفاوت است و از آن می توان برای تایید اعتبار افراد استفاده نمود.
۸٫ شکل بینی
بینی افراد و شکل منحصر به فرد آن در افراد می تواند به عنوان یک ملاک معتبر برای سنجش اعتبار افراد در ارتباطات مجازی کاربرد داشته باشد. محققان بریتانیایی چنین اظهار داشته‌اند که اندام حسی (بینی) برای درک حس بویایی میتواند روشی ساده برای اثبات هویت انسان باشد، چون بینی هر انسان، متفاوت است. این روش برای تشخیص هویت انسان‌ها در فضاهای بزرگ و شلوغ مانند فرودگاه‌ها کاربرد بسیاری دارد. چون ممکن است اثرانگشت و چشم (پوشیدن عینک) قابل دسترس نباشند. بنابراین، بینی هر کس میتواند شناسه او نیز باشد.
۹٫ بوی بدن
طراحی حس‌گرهای حساس و ثبت بوی بدن افراد که برای هر فرد تقریبا ثابت و پایدار است، یکی دیگر از روشهای تایید اعتبار افراد در یادگیری الکترونیکی میتواند باشد.محققان دانشگاه مادرید به این موضوع پرداخته‌اند که چگونه رایحه بدن انسان‌ها میتواند از هم متمایز باشد. بدین منظور، آنها یک بینی مصنوعی طراحی کردهاند که افراد را بر اساس رایحه بدنشان از هم تشخیص میدهد. البته این فناوری هنوز رایج نشده است و خطای آن ۱۰ درصد است؛ ولی میتواند تغییرات رایحه بدن به دلیل بیماری را نیز تشخیص دهد. اهمیت این روش از آنجاست که ممکن است گاهی اوقات انسان‌ها تمایلی به قرار دادن دست یا چشم در مقابل دستگاه اسکن نداشته باشند (بویژه زمانی که دارای سابقه کیفری باشند).
۱۰٫ نحوه نشستن
نحوه نشستن، روش دیگری برای اثبات هویت ماست. یک تیم از محققان، یک نمونه از یک صندلی اتومبیل طراحی کردهاند که میتواند تعیین کند چه کسی بر روی آن نشسته است. این ابزار میتواند این اطمینان را حاصل کند که فرد مالک و یا حتی خانواده او از اتومبیل استفاده میکنند. مزیت این اختراع نه‌تنها اطمینان از این است که فقط شما یا افراد خانواده‌تان اجازه روشن کردن اتوموبیل‌تان را دارید، بلکه یک کاربرد بسیار مهم آن تنظیم شدن صندلی، آینه و خلاصه همه ترجیحات شخصی شما به محض نشستنتان بر صندلی اتوموبیل است.
۱۱٫ حس بویایی
بینی نه تنها یک اندام حسی برای درک احساس بویایی است، بلکه به اذعان محققان بریتانیایی میتواند روشی ساده برای اثبات هویت ما باشد. مثل گوش، بینی هر کسی متفاوت است و ممکن نیست بینی کسی با کس دیگری اشتباه گرفته شود. محققان امیدوار هستند که با استفاده از این روش بتوانند هویت افراد را در محیطهای بزرگ و شلوغ مثل فرودگاه‌ها شناسایی کنند. زیرا در این شرایط چشم‌ها ممکن است پشت عینک پنهان شوند و اثرانگشت نیز در دسترس نباشد. اما با گرفتن یک شات (shot) از بینی هر کسی کامپیوتر میتواند یک شناسه برای او ایجاد کند.
۱۲٫ شیوه راه رفتن
راه رفتن روش دیگری است که هویت افراد را از طریق نحوه راه رفتن آنان شناسایی میکند. این روش نسبت به سایر روش‌ها مثل «ثبت اثرانگشت» یک روش غیرمتجاوز (non-invasive) است. زیرا با یک فاصله ای از شخص مورد نظر انجام میشود. شکل شماره زیر تصویری از ثبت شیوه راه رفتن افراد را نشان میدهد.
این روش در کانتکست‌هایی که نظارت‌های ویدئویی و تصویری صورت می‌گیرد، کاربرد زیادی دارد. بخصوص زمانی که تشخیص زودهنگام هویت افراد در مناطق حساس ضرورت می‌یابد (بعنوان مثال مشتریهای خاص دفاتر بانکی)، استفاده از این روش میتواند بسیار کاربردی باشد.
جمع‌بندی و نتیجه‌گیری
احراز هویت کاربران یکی از مسائل بسیار مهم در محیطهای یادگیری الکترونیکی است. چرا که باید مشخص باشد که آیا واقعاً همان شخصی که باید سر کلاس باشد، سر کلاس است یا کسی دیگر به جای ایشان در کلاس حاضر شده است. بنابراین، باید روش‌هایی جهت مشخص بودن هویت شرکت کنندگان درکلاس درس استفاده شود. دراین مطالعه نیز باتوجه به مطالعات صورت گرفته شده قبلی،۱۱ روش اثر انگشت، تشخیص چهره، شناسایی صدا، تشخیص رگ‌های دست، تشخیص گوش، تشخیص ضربان قلب، حرکات چشم، شکل بینی، بوی بدن، نحوه نشستن، حس بویایی، و شیوه راه رفتن مطرح شد.
به طورکلی میتوان گفت که روشهای ابتدایی ومتنی احراز هویت در دنیای امروزی چندان قابل اعتماد نیست و با رشد فناوری، هرروز روشهای مختلفی را برای احراز هویت کاربران بایدتولیدکرد. اما به دلیل ضعف‌های روشهای قدیمی احراز هویت، شاید روشهای بیومتریکی درحال حاضر بتوانند کمک کننده باشند. چرا که در این حالت ویژگی‌هایی مانند گرمای دست کاربر، اثرانگشت، و … مدام در حال بررسی است و فرد دیگری نمیتواند این ویژگی‌های منحصر به فردکاربر را داشته باشدکه به جای ایشان استفاده کند.
در پایان باید گفت که ویژگی‌های منحصر به فرد افراد یکی از راه های شناسایی و کنترل مداوم آنها در محیط های یادگیری الکترونیکی است. برای اینکه از این ویژگی‌ها استفاده مطلوبی شود باید مسائل و مشکلات پیش روی این روش مرتفع گردند. یکی از مسائل پیش رو در کنترل مستمر یادگیرنده، حجم داده زیاد ارسال شده از حس گرهای کنترل یادگیرنده است که در زمان های کوتاه معمولا ۲ ثانیه‌ای باید به فناوری‌های کنترل کاربر ارسال گردند و در انجا تفسیر شوند و همچنین با داده قبلی مطابقت داده شود و اعلام نتیجه گردد. این فرایند و این حجم انتقال داده که مختص اعتبار سنجی کاربر است می تواند قسمت زیادی از پهنای باند و یا فضاهای ذخیره محتوا را اشغال نمایند و در نتیجه احتمال دارد در سرعت و کیفیت یادگیری الکترونیکی تاثیر گذار باشد. موضوع دیگر که در این مورد باید برطرف گردد، شیوه جمع آوری و ارسال مداوم داده مربوط به اعتبار سنجی است که باید بدون ایجاد مزاحمت برای یادگیرنده و یا بدون نیاز به حرکات خاص و اضافی از سوی یادگیرنده بایستی جمع آوری و ارسال گردند. در غیر اینصورت به احتمال زیاد یادگیرنده احساس امنیت و آرامش خود را از دست داده و منجر به عدم تمرکز وی در یادگیری و ترک محیط یادگیری می گردد.
تهیه کننده: آقای عباسی
و با تشکر از: خانم اصغر زاده، آقای براری، آقای ضرابی، آقای عبداللهی، خانم محققیان، خانم جعفری فر، خانم علیخانی، خانم رحیمی، خانم نورالهی.