Zugangskontrolle zum Bankwesen, zu Computern und Mobiltelefonen oder zu smarten Fahrzeugen: Biometrische Erkennungsverfahren können eine bequeme und sichere Alternative zu herkömmlichen Authentifizierungsmethoden im Bereich der Informationstechnologie bieten. Es wurden bereits verschiedene persönliche Aspekte als Zugangsschlüssel genutzt, darunter die individuellen Merkmale der Fingerabdrücke, der Iris, des Gesichts oder der Stimme. Alle diese Verfahren beruhen bisher allerdings ausschließlich auf physischen Aspekten eines Menschen. “Diese Techniken haben Nachteile: Die Merkmale können kopiert oder durch körperliche Verletzungen beeinträchtigt werden”, erklärt Chaiyanut Jirayupat von der Universität Tokio. Deshalb haben er und seine Kollegen nun das Potenzial eines biochemischen Merkmals des Menschen als ein neues Verfahren für das biometrische Sicherheits-Toolkit ausgelotet: die persönliche Signatur in der Atemluft.
Erkennung am individuellen Atem-Geruch
In den letzten Jahren haben Forscher bereits aufgezeigt, dass in flüchtigen Substanzen, die ein Mensch von sich gibt, interessante Informationen stecken können. Es ist bekannt, dass Hunde Menschen nicht nur problemlos am Geruch identifizieren können, sondern sogar bestimmte Krankheiten erschnüffeln können – unter anderem in der Atemluft. Technische Spürnasen erreichen zwar noch nicht das tierische Niveau, doch auch Geruchssensoren können bereits geringe Konzentrationen von flüchtigen Substanzen in der Luft detektieren. Wie Jirayupat und seine Kollegen erklären, könnte sich Atemluft besonders zur biometrischen Authentifizierung eignen, da sie im Gegensatz zu Ausdünstungen der Haut deutlich höhere Konzentrationen von Geruchsstoffen aufweist.
Um das Potenzial des Konzepts auszuloten, begann das Team zunächst mit einer grundlegenden Analyse der Atemluft von Probanden, um herauszufinden, welche Verbindungen für die biometrische Authentifizierung verwendet werden könnten. Wie die Forscher berichten, kristallisierten sich dabei 28 Verbindungen als brauchbare Indikatoren heraus: Menschen geben sie in einem für sie spezifischen Muster der Konzentrationsverteilung ab, das offenbar mit ihren genetischen Veranlagungen verbunden ist. Auf dieser Grundlage entwickelten die Wissenschaftler dann einen Geruchssensor-Array mit zunächst 16 Kanälen, von denen jeder einen bestimmten Bereich von Verbindungen identifizieren kann.
Bei dem bisherigen Prototyp des Erkennungssystems bläst man in eine Tüte. Diese Atemprobe wird anschließend durch den Geruchssensor-Array gedrückt. Die erfassten Daten werden dann an ein maschinelles Lernsystem weitergeleitet, das die Zusammensetzung des Atems des Menschen analysiert und daraus ein Profil entwickelt. Die entsprechende Geruchs-Signatur kann anschließend für die Identifizierung der jeweiligen Person verwendet werden, erklären die Wissenschaftler.
