کوی دانش - kooy

حسگرهای اثرانگشت با فناوری فراصوت، امنیت گوشی های هوشمند را وارد مرحله جدیدی می کنند

حسگرهای اثرانگشت با فناوری فراصوت، امنیت گوشی های هوشمند را وارد مرحله جدیدی می کنند
12 تیر
08:30 1394
محققان حسگر اثرانگشت جدیدی با فناوری فراصوت ساخته اند که با سنجش تصویر سه بعدیِ سطح انگشت شما و بافت زیر آن، امنیت اطلاعات و امنیت سیستم احراز هویت بیومتریکِ گوشی های هوشمند و دیگر وسائل الکترونیکی را افزایش می دهد.

واشنگتن، 8 تیر- در حال حاضر، در گوشی های هوشمند مانند گوشی آیفون 6، از فناوری حسگر اثرانگشتِ «خازنی» استفاده می شود که تصویری دو بعدی از سطح انگشت تهیه می کنند و لذا می توان با در اختیار داشتن تصویری چاپ شده از اثرانگشتِ صاحب گوشی، این حسگر را تقریبا به آسانی فریب داد و قفل گوشی را باز کرد. ولی با طراحی و ساخت حسگر فراصوتی جدیدی که از پستی و بلندی های سطح اثرانگشت شما و بافت زیر آن به صورت سه بعدی تصویربرداری می کند احتمال وقوع چنین خطری از بین خواهد رفت.

بنا بر توضیحات «دیوید اِی. هورسلی»، استاد مهندسی هوافضا و مکانیک دانشگاه کالیفرنیا دِیویس، «استفاده از گذرواژه برای گوشی های هوشمند یک مشکل امنیتی بزرگ به حساب می آمد و بنابراین انتظار می رفت که روش احراز هویت بیومتریک گامی رو به جلو باشد» او از مدیران «مرکز تحقیقاتی حسگرها و عملگرهای برکلی» است. این مرکز در پردیس دانشگاه های کالیفرنیا دیویس و کالیفرنیا برکلی قرار دارد که مسئولیت سرپرستی مرکزِ واقع در دانشگاه برکلی کالیفرنیا بر عهده پروفسور «برنهارد بوسر» است. 

«هورسلی» همچنین گفت: «پس از اینکه در سال 2013 شرکت اَپل استفاده از حسگر اثرانگشت در گوشی جدید آیفون را اعلام نمود، به طور قطع قابل پیش بینی بود که بقیه شرکت ها نیز به این سمت حرکت خواهند کرد». او و همکارانش، گزارشی از فناوری جدید خود را در نشریه Applied Physics Letter از انتشارات AIP ارائه کرده اند که تصویری از آن بر روی جلد این نشریه چاپ شده است.

ایده اصلی این فناوری جدید در سال 2007 و زمانی به وجود آمد که تیم های پژوهشی «مرکز تحقیقاتی حسگرها و عملگرهای برکلی» با همکاری یکدیگر، تحقیقاتی را در زمینه مبدل های فراصوتی میکروماشین شده پیزوالکتریک (PMUT) شروع کردند. 

«هورسلی» گفت: «کار طراحی و ساخت آرایه هایی از PMUTها، به همراه یک مدار مجتمع سفارشی با کاربرد خاص (ASIC) و همچنین مدارها و قطعات الکترونیکی پشتیبان مربوطه، به طور موفقیت آمیز توسط گروهمان اجرا شد.» وی افزود: «موفقیت آن به حدی بود که در سال 2013 تصمیم گرفتیم به منظور تجاری سازی این پروژه، شرکت Chrip Microsystem را در کالیفرنیا، آمریکا تأسیس کنیم.» آنها در سال 2011 و کمی پیش از اجرای این پروژه و زمانی که به دنبال کشف دیگر کاربردهای فناوری PMUT بودند،  بلافاصله به این نتیجه رسیدند که حسگر اثرانگشت بدون شک یکی از بهترین کاربردهای این فناوری خواهد بود. 

«هورسلی» اظهار داشت: «به منظور تحقق این چشم انداز، خوشبختانه گروهی از دانشجویان ممتاز و همچنین همکارانی از بین افراد فعال در صنعت حسگر را به خدمت گرفتیم، نظیر محققان همکار ما از شرکت InvenSense و چندین شرکت دیگر که در تامین مالی این پروژه و ساخت طرح های ما مشارکت داشتند».

مفاهیم اصلی به کار رفته در فناوری حسگر فراصوت این تیم تحقیقاتی، مشابه مفاهیم تصویربرداری فراصوت مورد استفاده در تجهیزات پزشکی است. این تیم، یک تصویربردار فراصوت بسیار کوچک ساخته است. طراحی این تصویربردار را به گونه ای انجام داده اند که صرفاً تصویرِ یک لایه سطحی از بافت نزدیک به سطح انگشت را می سنجد. به گفته هورسلی: «دریافت و جمع آوری تصاویر فراصوت به همان شیوه مورد استفاده در تجهیزات پزشکی فراصوت انجام می شود. روش کار به این صورت است که مبدل های تعبیه شده بر روی سطح تراشه، یک پالس فراصوتی می فرستند و همین مبدل ها، مجدداً پژواک های بازگشتی از پستی و بلندی های سطح اثر انگشت شما را دریافت می کنند».

پایه و اساس حسگرهای فراصوتی، آرایه ای از دستگاه های فراصوتی MEMS با خصوصیات بسیار یکنواخت است و بنابراین خصوصیات پاسخ فرکانسی بسیار مشابه خواهند بود. (فیلم آن را ببینید.)

این گروه تحقیقاتی به منظور ساخت دستگاه تصویربردار، از فناوریِ فعلی سیستم های میکروالکترومکانیکی (MEMS) استفاده کرد. این فناوری در میکروفون و سیستم جهت یابی سَمتی گوشی های هوشمند به کار می رود. آنها از نسخه اصلاح شده فرآیند ساخت این فناوری استفاده نمودند که در ساخت شتاب سنج و ژیروسکوپ گوشی آیفون و بسیاری دیگر از وسائل الکترونیکی مصرفی از این نسخه از فناوری MEMS استفاده شده است. 

«هورسلی» در توضیحاتش گفت: «تراشه طراحی شده توسط این گروه، از یک ویفر MEMS شامل مبدل های فراصوتی و یک ویفر CMOS شامل مدارات پردازش سیگنال ساخته شده است. این دو ویفر به یکدیگر متصل می شوند و سپس به منظور قرارگیری این تراشه در معرض مبدل های فراصوتی، ضخامت ویفر MEMS نازک می شود.» (CMOS یا نیمه هادی اکسید فلزی مکمل، یک فناوری سیلیکونی است که برای ساخت ترانزیستور در ریزتراشه ها استفاده می شود)

به نظر گروه تحقیقاتی «هورسلی»، حسگرهای فراصوتی پیشتازان بَعدی فناوری MEMS خواهند بود. او گفت: «تراشه های فراصوتی تولید شده توسط تیم تحقیقاتی ما با قیمت بسیار پایینی قابل تولید هستند چرا که ما از فرآیندهای ساخت با قابلیت تولید انبوه و هزینه پایین استفاده کرده ایم و در نتیجه می توان سالانه صدها میلیون حسگر MEMS ارزان قیمت برای استفاده در وسائل الکترونیکی مصرفی تولید نمود»

حسگر تصویربردار ساخته شده، توسط یک منبع تغذیه 1.8 ولتی، با استفاده از یک پمپ بار الکتریکی با توان بهینه بر روی مدارهای ASIC تغذیه می شود. «هورسلی» اشاره کرد: «مبدل های فراصوتی تولید شده توسط این گروه حساسیت بالایی داشته و مبدل های الکترونیکی دریافت کننده دقیقا در زیر این آرایه قرار گرفته اند که این کار باعث می شود پارازیت الکتریکی بسیار کمی ایجاد شود. با استفاده از مدارهای مجتمع با ولتاژ پایین، هزینه حسگرهای تولید شده توسط تیم تحقیقاتی ما کاهش خواهد یافت و علاوه بر این کاربردهای بیشمار دیگری را در اختیار ما می گذارد که با استفاده از این کاربردها، هزینه، اندازه و میزان مصرف برق حسگرهای کنونی در مقایسه با این حسگرهای جدید مزیت رقابتی نخواهند داشت».

«هورسلی» معتقد است در حوزه امنیت اطلاعات و سیستم های بیومتریک، پروژه تیم تحقیقاتی او یک پروژه واقعا قابل توجه است. او گفت: «حسگرهای اثرانگشت فراصوت ما به دلیل توانایی تصویربرداری حجمی و سه بعدی از سطح انگشت و بافت زیر سطح آن، حسگرهای ایمن تر و قدرتمندتری هستند».

علاوه بر کاربرد این حسگرها در امنیت اطلاعات و سیستم های بیومتریک، انتظار می رود این فناوری جدید کاربردهای بیشمار دیگری پیدا کند که به گفته «هورسلی» می تواند در زمینه «تجهیزات فراصوت ارزان قیمتِ ابزارهای تشخیص پزشکی یا ابزارهای سنجش سلامت فردی و غیره» باشد.

همچنین این گروه تحقیقاتی آرایه هایی از دستگاه های فراصوت MEMS با خصوصیات بسیار یکنواخت ساخته اند که به واسطه آن این گروه توانست به صحت این مساله پی ببرد که PMUTها خصوصیات پاسخ فرکانسی بسیار مشابهی دارند. (فیلم آن را ببینید.)

نویسندگان مقاله «ساخت حسگرهای اثرانگشت فراصوت با استفاده از یک آرایه مبدل فراصوتی میکروماشین شده پیزوالکتریک مجتمع شده با ویفرهای CMOS» عبارتند از «وای. لو»، «اچ. تانگ»، «اس. فانگ»، «کیو. وانگ»، «جِی.اِم. سای»، «ام. دانمَن»، «بی.ای. بوسر» و «دی.اِی.هورسلی». این مقاله در تاریخ 8 تیر ماه در نشریه Applied Physics Letters چاپ شد و از طریق آدرس زیر قابل دسترسی است:
http://scitation.aip.org/content/aip/journal/apl/106/26/10.1063/1.4922915

نویسندگان این مقاله وابسته به دانشگاه کالیفرنیا دیویس، دانشگاه برکلی کالیفرنیا و شرکت InvenSense هستند.

درباره نویسنده

قاسم کیاحیرتی

قاسم کیاحیرتی

شما اولین نفری باشید که برای این خبر نظر میدهد
تصویر امنیتی



عبارت در تصویر را وارد کنید


رباتی نرم با انرژی نوری و کنترل لیزری

رباتی نرم با انرژی نوری و کنترل لیزری

برای دهه ها، دانشمندان سعی داشتند رباتی بسازند که بتواند براحتی از حالتهای مختلفِ حرکتی در طبیعت تقلید کند ولی قریب به اتفاق رباتهای ساخته شده از یک اسکلت سخت بهره می گرفتند و توسط محرکهای الکتریکی ویا پنوماتیکی نیروی حرکتی خود را تامین می کردند. موضوع ساخت رباتی با بدنی نرم، همانند کرمهای کوچک ویا «کرم صدپا» برای مهندسان به یک چالش تبدیل شده بود و چالش بزرگتر آن بود که می بایست این ربات را در اندازه ای بسیار کوچک می ساختند. به تمامی موضوعات فوق، مدیریت موضوعاتی مثل کنترل از راه دور ویا مولدهای نیرو را نیز اضافه کنید. محققان دانشکده فیزیک از دانشگاه ورشو مشکلات فوق را حل کردند و رباتی ساختند که شبیه لارو کرم صدپا می باشد که کمتر از یک بند انگشت طول بدنش است. برای بررسی بیشتر با کوی دانش همراه باشید...

مطالعه متن کامل
اسپیکر بلوتوثیِ جدید Photive

اسپیکر بلوتوثیِ جدید Photive

امروزه روز مردم بیشتر با موبایل به موسیقی گوش فرا می دهند و صد البته دسترسی به حجم عظیمی از انواع موسیقی از طریق گوشی های هوشمند، ساده تر هم شده است. در این میان تقاضا برای اسپیکرهای بلوتوث بالاتر هم رفته است بطوریکه فناوری های جالبی در این زمینه وارد بازار شده است. از پخش کننده صدای 360 درجه تا اسپیکر ضدآب مخصوص استخرها و سواحل. برای بررسی یکی از بهترینهای بلوتوث با کوی دانش همراه شوید...

مطالعه متن کامل
10 مشکل شایع در Galaxy S7 و راه های برطرف کردن آنها

10 مشکل شایع در Galaxy S7 و راه های برطرف کردن آنها

پرچمدار این روزهای سامسونگ نسبت به مدل قبلی فقط کمی زیباتر است ولی در بسیاری موارد ارتقاهای خوبی یافته است. گلکسی S7 سریع، پرقدرت و ضدآب است ولی مثل تمامی گوشیهای همراه بدون مشکل نیست. ما فرومها، پیامها و بطور کلی رسمی ترین سایت ها را برای پیدا کردن مشکلات و راه حلهای آنها مرور کردیم و در ادامه ده مشکل شایع که توسط کاربران این گوشی گزارش شده است را به همراه راه حل آن برای شما آورده ایم. با کوی دانش همراه شوید...

مطالعه متن کامل
آینده آموزش و عملیات نظامی با stenode

آینده آموزش و عملیات نظامی با stenode

خلبانان نظامی ارتباط نزدیک و «درگیرانه ای» با سیستم ها و تجهیزاتِ پرنده ای که با آن پرواز می کنند را تجربه می کنند. حالا گروهی از محققان در استرالیا تصمیم دارند بر روی این موضوع تاثیر بگذارند. در چهار سال گذشته، یک تیم از متخصصین مغز و اعصاب و مهندسین علوم مختلف از دانشگاه ملبورن، همراه با جراحان بیمارستان رویال ملبورن، یک رابط مغزی/ماشینیِ پیشرفته (قطعه ای الکتریکی برای جایگذاری در سر خلبان) را توسعه داده اند که از قابلیتهایی همچون نصب آسان و ماندگاری طولانی درون جمجمه برخوردار است. درنهایت، آژانس پروژه های تحقیقاتی پیشرفته آمریکا (دارپا) که تامین کننده هزینه این پروژه نیز می باشد، امیدوار است که با ورود این فناوری به کاکپیت، کنترل همه ابزارها حتی صندلی هواپیما را توسط مغز خلبان انجام دهد.

مطالعه متن کامل
رباتی که می تواند اشیای بلعیده شده توسط کودکان را بیرون بیاورد

رباتی که می تواند اشیای بلعیده شده توسط کودکان را بیرون بیاورد

این ربات را می توان مثل قرصی بلعید تا اشیائی را که به اشتباه بلعید شده اند را از معده خارج نمود.

مطالعه متن کامل
یک سوم بزرگترین حوضه های آب زیرزمینی زمین، در معرض خطر شدید هستند.

یک سوم بزرگترین حوضه های آب زیرزمینی زمین، در معرض خطر شدید هستند.

پژوهش های اخیر که توسط دانشگاه ایروین آمریکا و با استفاده از داده های گرانی سنجی ناسا و ماهواره های بررسی اقلیمی انجام گرفته است، نشان می دهد تمدن بشری به سرعت در حال خشکاندن حوضه های بزرگ آب زیرزمینی است، اما هنوز داده های دقیق از میزان آب باقیمانده در این حوضه ها، به دست نیامده است.

مطالعه متن کامل
  Flic کردن، راهی آسان وسریع، برای خلاصی از شر عکسهای ناخواسته!

Flic کردن، راهی آسان وسریع، برای خلاصی از شر عکسهای ناخواسته!

تاکنون چند تا عکس ناخواسته با گوشی آیفون خود گرفته اید؟ احتمالا زیاد! چند تا از آنها واقعا خوب هستند و چند تا بد هستند و شما فراموش کردید که آنها را پاک کنید؟ اگر هنوز برای پاک کردنشان با Photoroll خسته نشده اید، پس احتمالا تا الان انبوهی از عکس های تار با نور پردازی ضعیف، بخش قابل توجهی از حافظه گوشی شما را اشغال کرده اند! پاک کردن آنها وقت گیر است؟ می دانیم... بررسی هر عکس، گزینه پاک کردن را زدن، نشانه گذاری عکس ها، اطمینان از اینکه عکس هارا اشتباهی علامت نزده باشید و بعد حذف آنها . . . بی خیال! هیچکس چنین وقتی ندارد!

مطالعه متن کامل
مطالعه جدید نشان دهنده توزیع برابر عناصر در سرتاسر کیهان است

مطالعه جدید نشان دهنده توزیع برابر عناصر در سرتاسر کیهان است

بنا به مطالعه جدیدی که توسط نهاد اکتشاف هوافضایی ژاپن (JAXA) به عمل آمده است، وقتی کیهان بین دو الی چهار میلیون سال سن داشت، عناصری که از آنها برای خلق همه چیز از بزرگترین ستاره ها تا نژاد انسانی استفاده شد، به صورت مساوی در سرتاسر ناحیه گسترده ای از کیهان پخش گردیده بوده است.

مطالعه متن کامل
6 طرح پیشنهادی برای جایگزینی با برج اسپایر شیکاگو، برجی که هرگز ساخته نشد!

6 طرح پیشنهادی برای جایگزینی با برج اسپایر شیکاگو، برجی که هرگز ساخته نشد!

بیش از یک دهه پیش پروژه بلند پروازانه ای به سرپرستی گرت کلهر طراحی شد که هدف از آن ساخت برج گردانی 609 متری در نزدیکِ کنارهِ جنوبی رودخانه شیکاگو بود. طراحی این پروژه را کالاتراوا به عهده داشت. اما از بد روزگار برج"Spire" به مشکلات مالی برخورد کرد و سازنده آن یعنی کلهر را با 100 میلیون دلار بدهی باقی گذاشت، به همین خاطر وی مجبور شد تا ملک یادشده را به یکی از شرکت های سازنده محلی به نام ریلیتد میدوِست واگذار کند. در ادامه طرح های جالبی که برای این فونداسیون طراحی شده را باهم مرور می کنیم

مطالعه متن کامل
معرفی Lexus ES 2016

معرفی Lexus ES 2016

لکسوس ES ارتقا یافته مدل 2016 برای عرضه در نمایشگاه اتومبیل شانگهای معرفی شد.

مطالعه متن کامل