ПРОЄКТУВАННЯ МОБІЛЬНОЇ ПЛАТФОРМИ ЗБОРУ МУЛЬТИМОДАЛЬНИХ БІОМЕТРИЧНИХ ДАНИХ КЛАВІАТУРНОГО ПОЧЕРКУ З УРАХУВАННЯМ ВИМОГ ІНТЕРПРЕТОВАНОСТІ МОДЕЛЕЙ МАШИННОГО НАВЧАННЯ

Анотація

Предметом дослідження є проєктування мобільної платформи збору мультимодальних біометричних даних, що поєднують клавіатурну динаміку сенсорного екрана з сигналами інерційних сенсорів смартфона, за умови, що зібраний корпус має бути придатним не лише для навчання моделей розпізнавання, а й для подальшої інтерпретації їхніх рішень. Мета роботи – сформулювати вимоги до схеми даних і протоколу збору, які випливають саме із задачі інтерпретації, розробити архітектуру платформи, що цим вимогам відповідає, та перевірити її прямим вимірюванням на пристроях різних поколінь. У статті вирішуються такі завдання: сформульовано вісім вимог до схеми даних і протоколу збору; виявлено й кількісно оцінено систематичні спотворення, яких припускається наївна реалізація збирача на стандартному полі вводу; розроблено архітектуру на основі власного методу введення, що цих спотворень уникає; обґрунтовано набір ознак з урахуванням фактичної доступності кожної ознаки на сучасних пристроях; проведено валідацію платформи на трьох смартфонах. Використано такі методи: інструментальне вимірювання характеристик підсистем введення та сенсорів Android; статистичне оброблення часових рядів клавіатурних подій із застосуванням стійких оцінок; порівняльний аналіз публічних корпусів поведінкової біометрії за єдиним набором критеріїв; аналіз залишкового витоку інформації в режимі знеособленого збору. Здобуто такі результати. Уперше кількісно оцінено систематичну розбіжність часових шкал між підсистемою введення та сенсорною підсистемою Android: на 12 сесіях трьох пристроїв зсув становив від 0,88 мс до 9,24 доби, і без його явного усунення в одинадцяти сесіях із дванадцяти жодна клавіатурна подія не потрапляє в межі власного сенсорного запису сесії, хоча зовні дані виглядають повними. Установлено, що сила натискання та площа контакту недоступні сторонній екранній клавіатурі на всіх трьох перевірених пристроях трьох поколінь Android: у 1970 подіях значення сили натискання дорівнює рівно одиниці без жодного винятку, а площа контакту подається в несумісних між пристроями одиницях, що ставить під сумнів відтворюваність частини опублікованих методів мобільної клавіатурної біометрії. Показано, що запитану частоту 200 Гц витримують усі три пристрої, а обмежувальним чинником є запит застосунку, а не апаратура. Запропоновано й перевірено режим збору з роздільною приватністю для завдань із вільним текстом та надано кількісну оцінку залишкового витоку. Висновки: вимога інтерпретованості ретроспективно накладає обмеження на етап збору даних, а наївна реалізація збирача не відмовляє й не сигналізує про помилку, а мовчки видає файли, які проходять будь-яку перевірку на повноту й при цьому непридатні для мультимодального аналізу.