Parmak izi - Tıpacı

9. Ağustos 2016

Beyin Dalgalarınızdan Yüzde Yüz Tutarlılıkla Tanınabileceksiniz

Belli bir uyarana karşı oluşturduğunuz tepki, önemsiz ve sıradan görünebilir ancak sizin hakkınızda çok şey söyleyebilir.

Binghamton Üniversitesi’nde, Psikoloji Bölümü Yardımcı doçentlerinden Sarah Laszlo ile Elektrik ve Bilgisayar yardımcı doçenti Zhanpeng Jin’in öncülüğünde gerçekleştirilen bir araştırmada, EEG başlıkları giydirilen 50 bireyin ayrı ayrı beyin aktivitesi kayıtları alındı. Kayıtlar alınırken, bireylerden insandan insana değişen tepkilerin üretilip üretilmediğini ortaya çıkarabilmek adına dizayn edilmiş 500 ayrı görsele bakmaları istendi. Örnek verilecek olursa bu görsellerin ve uyaranların içinde, Anna Hathaway’den bir dilim pizzaya; bottan ‘conundrum’ kelimesine kadar birçok bağımsız örnek bulunuyor.

Yapılan deneylerin sonucunda, gösterilen her görsele katılımcıların beyinlerinin farklı tepkiler ürettiği görüldü. Öyle ki; bilgisayar her gönüllünün ‘beyin-izi’ (brainprint – terimde aynı şekilde bireye özgü olan ‘parmak izi’ne gönderme yapılıyor) şemasını yüzde yüz kesinlikle belirleyebiliyor.

Çalışmaları hakkında Laszlo’nun yaptığı açıklama şöyle : “Her bireyin, her biri için farklı şeyler hissedeceği bu görsellerden yüzlercesini aldığınız zaman, yine her bireyi onlara baktıklarında oluşturdukları beyin aktivitesinden tanıyabiliyorsunuz.”

Araştırmacıların Neurocomputing dergisinde 2015 yılında “Brainprint” başlığı ile yayımlanan çalışmalarında, tek bir kişiyi tepkilerine bakarak 32 kişilik grup içinden yalnızca %97’lik bir doğruluk oranı ile tespit edebilmişti ve bu çalışmada yalnızca kelimelere verilen tepkilere bakılmıştı, görsellere değil.

Laszlo’ya göre, bu doğruluk payını yüzde 97’lerden yüzde 100’e çıkarmak çok büyük bir olay, çünkü bu sonuçların günlük hayattaki uygulamaları yüksek güvenlik koşullarında ve adli tıpta çok işe yarayabilir, ki böyle koşullarda %97 emin olmak pek de işe yarayan bir şey değildir.

Beyin biyometriği bu anlamda son derece umut verici görünüyor çünkü, parmak izi veya retina gibi değiştirilebilir ve çalınabilir! bir şey değil.

Zhanpeng Jin’ e göre ise, bu teknolojinin basit güvenlik sorunları için her yerde kullanılabilir olması, yakın gelecekte pek mümkün görünmüyor ancak daha ciddi güvenlik meselelerinde yani tekil işlemlerde kullanılması ve önemli sonuçlar alınması son derece mümkün.

Kaynak :

Bilimfili
Maria V. Ruiz-Blondet, Zhanpeng Jin, Sarah Laszlo. CEREBRE: A Novel Method for Very High Accuracy Event-Related Potential Biometric Identification. IEEE Transactions on Information Forensics and Security, 2016; 11 (7): 1618 DOI: 10.1109/TIFS.2016.2543524

27. Mayıs 2016

PARMAK İZLERİNE NANOTEKNOLOJİK ÇÖZÜM!

Yakın geçmişte hayatımıza girmiş olan cep telefonları teknoloji ilerledikçe kabuk değiştirmeye devam ediyor. Bununla birlikte, artık hayatlarımızın bir parçası haline geldikleri için hepimiz ister istemez taşınabilir telefonlar ile ilgili teknolojik gelişmeleri takip etmeye başladık. Bildiğiniz üzere son süreçte cep telefonları, bünyelerine sürekli güncellenen işletim sistemlerinin de dahil edilmesiyle birlikte akıllı telefon olarak adlandırılmaya başlandılar ve akıllı telefonlar arasında da en çok rağbet görenleri kuşkusuz dokunmatik ekranlara sahip olan modeller.

Dokunmatik özellikli akıllı telefonların piyasaya çıktığı ilk günlerde dikkat çeken yanları dokunmaya karşı hassasiyetleri, sayfalar arası geçişteki hızları, kapasiteleri, renkleri gibi ilk bakışta cazip gelen özellikleriydi. Ancak gün geçtikçe bu özelliklerin çoğu hemen hemen tüm rekabetçi firmalarca sağlandığı için müşteriler daha nitelikli akıllı telefonlar talep etmeye başladılar. Bu taleplerin başında pil ömrünün uzatılması, darbelere/suya/toza dayanıklılıkları ve elbette dokunmatik ekranlarda yaşanan sorunların çözümlenmesi geliyor.

Aslına bakarsanız tüm bu sorunların çözümlenmesi tek bir alandaki gelişmeler ile mümkün görünüyor: Nanoteknoloji. Şimdi yaşanan bu sorunlardan bir tanesinin nanoteknoloji kullanılarak nasıl bertaraf edildiğini inceleyeceğiz.

Henüz akıllı telefon teknolojisi ile tanıştınız mı bilmiyorum ancak kullanmasanız da (dokunmatik ekrana sahip olan) akıllı telefonların çoğunun ekranlarındaki parmak izleri mutlaka dikkatinizi çekmiştir. Bu sıkıntının giderilmesinden önce gelin parmak izlerimizin nasıl oluştuğuna bir göz atalım:

Parmak izlerimiz nasıl oluşur?

İnsanların ve diğer primatların parmaklarının iç yüzeyindeki deriler girintili çıkıntılı bir yapıya sahiptir[1]. Parmakların iç yüzündeki bu girintili çıkıntılı yapı kişiye özgüdür ve herhangi bir yüzeyle temasında, üzerindeki (ter bezleri tarafından salgılanmış) su bazlı yağ tabakasını iz bırakacak şekilde bulaştırır. Bu biçimde oluşan izlere parmak izi denilir[2].

Şekil 1: Girintili çıkıntılı yapısıyla parmak ucu (Kaynak: Wikipedia)

Parmak izi tutmayan bir yüzey mümkün müdür?

Gerçeği söylemek gerekirse son yıllarda yapılan araştırmalar sonucunda ulaşılan noktada dahi parmak izinin bulaşmasını tamamiyle önleyebilecek bir yüzey henüz geliştirilememiştir. Sadece bu yönde geliştirilmiş bir yüzey ile normal yüzeyler arasında gözle görülebilecek düzeyde farklar vardır diyebiliriz[3].

Akıllı telefon ekranlarında kullanılan teknoloji bize nasıl bir fayda sağlıyor?

Yapılan çalışmaların çoğu parmak izi oluşmasına neden olan parmak izi yağlarının yüzeye tutunmasını engellemek ve bu şekilde ekranın temiz görünmesini sağlamak amacıyla gerçekleştiriliyor.

Yağ tutmazlıktan bahsedebilmemiz için bahsi geçen yüzeyin oleofobik yani “yağ tutmaz” özellikli olması gereklidir. En bilinen oleofobik özellikli molekül ise su. Sonrasında ise florokarbonlar geliyor. Üretici firmaların akıllı telefonların ekran teknolojisinde kullandıkları teknik ise oleofobik maddelerden ekran yapmaktan çok ekranları oleofobik -örneğin çoğunlukla- floropolimer tabanlı katmanlarla kaplamak ve bu yolla uzun süreliğine ekran yüzeylerinin yağ tutmalarını engellemekten ibarettir[4].

Yapılan kaplamayı mikroskobik düzeyde inceleyecek olursak, Şekil 2’de de gördüğünüz üzere ekran üzerindeki girintili çıkıntılı katmanın yağ tutmasını engelleyecek şekilde kaplandığını görebiliriz.

Şekil 2: Oleofobik kaplama teknolojisinin ince bir tabaka kesiti üzerinden şematik gösterimi[3]

Bu tür bir kaplamanın avantajı uzunca bir zaman bizi parmak izleri veya çeşitli kirlerden uzak tutacak bir ekran sunmasıdır diyebiliriz. Ancak ne yazık ki belirli bir süreden sonra bu özellik kaybolacağından ekranlarımızı yeni bir ince film tabakasıyla kaplamamız veya piyasadaki bu özelliği sağlayacak solüsyonlar ile ekrana iyileştirme yapmamız gerekiyor.

Şekil 3: Apple Iphone 3G ile 3GS modeli arasındaki oleofobik yüzey farkı ve bunun ekran parlaklığına yansıması[5]

2009 yılında 3GS modeli ile parmak izi tutmayan teknolojiyi ilk su yüzüne çıkaran firmalardan biri diyebiliriz Apple için[5]. Zira, Apple Ağustos 2011’de aldığı patentle birlikte, 2011 ve sonrasında piyasaya süreceği telefonlarda kullanacağı kaplama teknolojisine ve bu yöndeki gelişmelere duyarlı olacağının sinyallerini vermişti[6]. Şekil 3 üzerinde çok belirgin olmasa da oleofobik özellikli katmana sahip 3GS modelin parmak izlerinden arınmasının daha kolay olacağını rahatlıkla söyleyebiliriz.

Nanoteknolojinin hız kesmeden ilerleme kaydettiği günümüzde yağ tutmayan ve su tutmayan yüzeyleri çok yakın gelecekte banyomuzda(karo, lavabo, duşakabin, küvet vs.), teknik işlerde, teknik malzemelerde, gündelik kullandığımız eşyalarımızda vb. pek çok yerde göreceğiz.

Kaynaklar: AçıkBilim

[1] http://en.wikipedia.org/wiki/Fingerprint
[2] http://www.senseme.com/scripts/biometrics/fingerprints.htm
[3] “Anti-fingerprint Coating Applications for Automotive Touchscreen Displays”, Brian C. Wilson, Daniel J. Fiore, North American Coating Laboratories
[4] http://en.wikipedia.org/wiki/Lipophobicity
[5] http://gizmodo.com/5302097/giz-bill-nye-explains-the-iphone-3gss-oleophobic-screen/
[6] Patent Publication No: US 2011/0195187 A1, Aug. 11, 2011, Assigned by APPLE INC.

21. Şubat 2016

Her İnsanın Parmak İzi Farklı Mıdır?

Mit: “İnsanlar, ayırt edilebilmek için farklı parmak izleri ile doğarlar, bu şekilde yaratılırlar.”

Gerçek: İki insanın parmak izi birbirinden farklı olmak zorunda değildir! Ama benzerlik olasılığının insan popülasyon büyüklüğüne nazaran daha küçük olmasından ötürü, neredeyse hiçbir zaman böyle bir denkliğe rastlanmaz. Ancak bu, iki kişinin parmak izinin aynı olamayacağı anlamına gelmez ki birkaç sefer bu duruma rastlanmıştır da… Ayrıca, parmak izlerinin farklı olmasının kişilerin ayırt edilmesiyle doğrudan bir alakası yoktur. Parmak izlerinin farklı olmasının ana nedeni, bir miktar genetik, büyük miktarda ise rastlantısal gelişen uç nokta (ekstremite) yüzeyleridir. Rastgele yere fırlatılan iki örtüsünün mikron düzeyinde birebir aynı şekilde buruşamıyor olmasıyla, parmak izlerimizin farklı şekillerde oluşması arasında hiçbir fark yoktur. Parmak izlerinin %100 aynı olma ihtimalinin düşüklüğünden dolayı, adli bilimlerde bu farklılık, birçok başka veriyle beraber ayırt edici bir faktör olarak kullanılır.

Bilgi-1: Parmak izleri, embriyonun oluşumunun ilk 3 ayında oluşur. Çok çeşitli parmak izlerine rastlanabilmektedir. Bilim insanları ve Adli Tıp uzmanları bunları 7 ana başlıkta toplar: Arch (Yay), Tentarch (Çadır Yay), Right Loop (Sağ Döngü), Left Loop (Sol Döngü), Double Loop (Çift Döngü), Right Pocked Loop (Sağ Çukurlu Döngü), Left Pocked Loop (Sol Çukurlu Döngü), Whorl (Halkasal) ve Mixed (Karışık). Sizin parmak izinizin hangi gruba dahil olduğunu bulabilmek için aşağıdaki aşağıdaki fotoğrafı inceleyebilirsiniz:

Bilgi-2: Parmak izlerin yapısının temel hatlarını genler belirler. Yani genellikle bu kategorilerden hangilerine düşeceğiniz ve ana belirleyici noktaların (ayırt edici tümsekler ve çukurlar) nerede oluşacağını genlerimiz kontrol eder. Buna rağmen, tüm detayları genler belirlemez. Zira tek yumurta ikizlerinin bile parmak izleri birbirinden farklıdır. Bu çok da şaşırtıcı olmamalıdır: zira tek yumurta ikizlerinin saç tellerinin her birinin kafa derisindeki konumu da birebir aynı değildir. Çünkü bu da büyük oranda rastlantısaldır. Fakat temel unsurlar, genetik olarak belirlenir. Yani tek yumurta ikizlerinin parmak izlerinin benzerliği, sizinle bizim parmak izlerimizin benzerliğinden fazla olacaktır. Ancak genetik temelde belirlenen çerçeveden sonra meydana gelen detaylı oluşum neredeyse tamamen rastlantısaldır. Çünkü parmakların gelişimi sırasında, en uç noktalarda üretilen derinin fizikte “yüzey bükülümü” (surface buckling) denen bir olay sonucu rastlantısal bir şekilde bükülmesi, parmak izlerinin birbirinden farklı olmasının ana nedenidir. Bu tıpkı, yere doğru rastgele fırlatılan bir çarşafın kıvrılıp, buruşup, katlanmasına benzer.

Bilgi-3: Parmak izlerinin aynı olmamasının nedeninin rastlantısal olmasını şu örnekle izah edebiliriz: Düz bir yüzeye, bozuk bir parayı atacak olursanız, atomu atomuna %100 aynı noktada iki defa durdurma ihtimaliniz yok denecek kadar azdır. Çünkü paranın duracağı noktayı sayısız değişken belirler ve bu değişkenlerin neredeyse tamamı sizin kontrolünüz dışındadır. Eğer alanı yeterince büyük tutarsanız para örneği ile parmak izi örneği birebir aynı olabilir. Örneğin bir futbol sahasına 100 metre yüksekten bir bozuk para atmayı düşünün. Belki aynı yere düşme ihtimali yok denecek kadar azdır ama imkansız değildir. Parmak izleri de aynı şekilde, sayısız değişkenin (kan basıncı, beslenme tipi, ortam derişimi, embriyonun kas yapısı, duruş biçimi, rahim sıcaklığı vs.) etkisi altında rastlantısal olarak oluşurlar. Bu sebeple iki kişinin parmak izinin aynı olması ihtimali imkansız değilse de, son derece düşüktür. Ancak birebir aynı parmak izine sahip iki (veya daha fazla) insanın var olması durumu, sandığımızdan sık olan bir durumdur.

Bilgi-4: İkizlerin parmak izlerinin birbirinden farklı olması gibi, insanların her bir parmağının izi de birbirinden farklıdır. Yine, genetik temelli olduğu için, çoğu izin yapısı yukarıdaki kategorilerden birine (veya birkaçına) düşer; ancak detayları farklı farklıdır. Çünkü gelişim sırasında işaret parmağınızın başından geçenlerle orta parmağınızın başından geçenler aynı değildir; bu da fiziksel farklılıkları yaratır.

Bilgi-5: Aynı parmak izine sahip olma durumunun istatistiki verileri yoktur, çünkü suçlu raporlarında veya polis raporlarında birbiriyle eş çıkan parmak izlerine neden olan parmaklar, daha sonradan karışıklığa sebep olmaması için kayıttan çıkarılırlar. Bu sebeple eş parmak izlerinin ne sıklıkta görüldüğünü bilmenin tam olarak bir yolu yoktur. Ancak tıpkı para örneğinde olduğu gibi, yüz milyonlarca denemenin bazı iki tanesinde, tamamen şans eseri, paranın %100 aynı yerde durma durumu doğabilir. İşte bu durum, milyarlarca insanı barındıran ve yüz milyarlarcasının tarihte yaşadığı bir gezegende, tıpatıp aynı parmak izine rastlanmasının mümkün olabildiğini göstermektedir. Çok düşük bir olasılıktır; ancak imkansız değildir. Uç bilimler konusunda oldukça kapsamlı araştırmaları olan, Darwin’in kuzeni Sir Francis Galton, iki kişinin aynı parmak izine sahip olma olasılığının yaklaşık 64 milyarda 1 olduğunu hesaplamıştır. Son 52.000 yıl içerisinde Dünya üzerinde yaşayan insan sayısının ise 107 milyar civarında olduğu düşünülmektedir. Şu anda ise Dünya’da 6.916 milyar insan yaşamaktadır. Elbette bir olasılığın 64 milyarda 1 olması, onun hiç olmayacağı anlamına gelmez.

Bilgi-6: Günümüzde parmak izlerinin güvenirliği ve doğruluğu uzman kurumlarca sorgulanmaktadır. Çünkü parmaklarda oluşan yara izlerinin, genetik ve hormonal sorunların, vb. durumların parmak izlerini değiştirebildiği ve bozabildiği bilinmektedir. Bu yüzden modern adli bilimlerde çok daha kapsamlı sınıflandırmalar üzerinde çalışılmakta ve sadece parmak izine başvurmaktan kaçınılmaktadır.

Bilgi-7: Parmak izlerinin evrimsel biyoloji açısından anlamı, temel olarak sürtünme kuvvetini arttırıcı etkiye sahip oluşudur. Örneğin bu nedenle su içerisindeyken parmaklarınız büzüşür. Bu, kavrayacağınız cisimleri daha kolay tutmamızı sağlayan bir adaptasyondur. Bilindiği üzere, sürtünme kuvveti yüzeyler arası bir “düzensizlik katsayısı” veya “sürtünme katsayısı” ile doğru orantılıdır. Bir yüzeyin mikro ve nano boyuttaki düzeni, düzensizleştikçe ve iniş-çıkışlar arttıkça sürtünme katsayısı artar ve dolayısıyla sürtünme katsayısı da artar. El kullanımı önem arz eden hayvanlarda bu “parmak izi” olarak anılan; halbuki sadece bir “pürüzlülük” olarak görebileceğimiz yapılar evrimleşmiştir. Parmak izlerine, özellikle tırmanıcı ve ellerini yoğun olarak kullanan bazı diğer hayvanlarda da rastlanır. Goril ve şempanze başta olmak üzere pek çok primatta, Avusturalya’da yaşayan koalalarda Kuzey Amerika’daki bazı susal memelilerde bu yapılara rastlanır. Yapılan bir araştırma göstermiştir ki, elektron mikroskobu kullanılsa bile bir koala ile bir insanın parmak izleri birbirinden ayırt edilememektedir veya çok zorlanılmaktadır.

Hazırlayan: ÇMB (Evrim Ağacı)

Kaynaklar ve İleri Okuma: