Generating a unique number
Générer un nombre unique

From time to time, we can hear that it is possible to generate a unique number, always the same for the same person starting from biometric data, often the fingerprint, without any enroll.

This would be very practical, a kind of magic! Imagine: each time you try the system, the same number is output and only you is able to do this!

The biometric system would be extremely simplified as it would be of no use to enroll several times: only once at birth forever. That said, it is not so marvellous as it is like a tatoo (and remind what use was done of that during WWII), and this is very close to the "Mark of the Beast" problem.

So the question is: is it possible to generate a unique number, always the same, each time?

The theorical answer is yes: DNA is like a barcode, it is possible to assign a number to each pair of bases, and the genetic sequence will give a unique number (or closely as the lenght of chromosom's tail is variable, and maybe some non-coding sections, but well, this is not the point here).

As a reminder, fingerprints, irises and some other biometric traits are NOT coded by DNA, but given by environmental constraints during the growth (this is to prevent about people proposing a possible link between a unique number generated by fingerprint and linked to DNA).

The lenght of our genetic sequence is extremely long, giving an enormous number, but well, hash-coding will help to reduce to a reasonable lenght. But again, this is not the point here.

But this is a theory. From a practical point of view, we just finished to decode the human genoma with very big systems and money. Repeating the same for each human being is out of reach today. DNA identification is using only a subset of our DNA, still able to perform identification with a very good probability (but not 100%, you noticed that).

Concerning the Mark of The Beast, well, this number is not directly written on our skin, so this is OK. But well, in a not so long distant future, machines will exist able to read that number (but not able to make the difference between true twins).

So it is theorically possible to generate a unique number from biometric data, DNA is the proof. But is possible with our actual systems today?

The answer is no. It is not possible to generate the same number from biometric data. Acquisitions are too different from one day to another day, and this is why FAR/FRR exists. All systems are based on correlation, on some kind of distance between samples, and no absolute measuring system exists.

To give some data about this, let's have a look at two of the most precise technologies today: fingerprint and iris (DNA has already been discussed, and this is not yet an automated system).

  • Fingerprint sensing is not so simple and we have 10 fingers (speaking only about hands), and so what is the choice? A fingerprint can be truncated, rotated, distorded, eliminating any absolute measurement. From a data processing point of view, it seems almost impossible to generate always the same number, or some constraints must be introduced such as:
    - identify the finger(s)
    - having a full fingerprint (not a partial image)
    - having absolute landmarks to place minutiae or the like,
    - be fault tolerant, because of missing or difficult to read sections. And this is a problem, because if the data are missing, it is impossible to (re)create it!
  • This is almost the same for iris, but an absolute measurement can be enabled thanks to tha fact that we can acquire both eyes at the same time, and so having a natural landmarks.
  • Searching for a unique number is a kind of Grââl for biometric researchers...

    So if someone tells you having such a solution, take care!

  • Liska (www.liskabiometry.com) said to have such solution for fingerprints, and had patents about that (BIN descriptor).
  • Certains prétendent parfois être capable de générer un nombre unique, toujours le même pour la même personne, à partir des données biométriques, généralement l'empreinte digitale, ceci évidemment sans recourir à un enrôlement (sinon cela n'aurait rien de particulier).

    Ceci serait extrêmement pratique, voire magique! Imaginez un peu: vous vous présentez, et le même nombre "sort" du système à chaque fois, et de plus uniquement vous, et vous seul, peut le faire!

    Le système biométrique en serait très simplifié, inutile de s'enrôler de multiples fois: une fois suffirait à la naissance pour toute la vie. Ceci dit, ce n'est pas si merveilleux que cela en a l'air: cela ressemblerait étrangement à un tatouage (avec tous les relents associés, désolé), et on tomberait directement dans ce que les anglo-saxons nomment "the mark of the beast", en référence au passage biblique indiquant qu'il arrivera un jour où les humains seront "marqués" (certaines associations luttent contre la biométrie à cause de cela).

    Mais est-ce possible? Peut-on générer un nombre unique, le même à chaque fois?

    La réponse théorique est oui: on peut considérer l'ADN comme une sorte de code-barre, assigner un chiffre à chaque base (ou paire de bases plus exactement), et le séquencement des gènes donnera un nombre unique (à peu de choses près, si on néglige les extrémités de longueur variable des chromosomes, ainsi qu'éventuellement certaines parties non codante, mais c'est un détail négligeable pour notre raisonnement).

    Notons au passage que les empreintes digitales, l'iris et d'autres traits physiques ne sont pas codés dans l'ADN, mais issus des contraintes environnementales au moment de la croissance (pour couper court à ceux qui voudrait faire le lien entre les empreintes et la possiblité théorique de générer un nombre unique lié à l'ADN).

    La longueur développée des chromosomes conduit à une séquence particulièrement importante, donc un nombre énorme, mais les techniques de hash-code permettront d'en réduire la taille à une taille raisonable. Mais encore une fois, ce n'est qu'un détail mineur pour notre raisonnement.

    Mais ceci est très théorique. Dans la pratique, on vient à peine de décoder le génome humain, et il a fallu des moyens considérables. Répéter l'opération pour chaque humain est hors de portée en l'état actuel des choses. De plus, actuellement, on se contente d'un sous-ensemble de l'ADN pour l'identification, car sa longueur est tellement importante qu'il n'y a pas besoin de la séquence entière pour identifier une personne avec une excellente probabilité (mais qui n'est jamais 100%, vous l'aurez noté).

    En ce qui concerne "the mark of the beast", l'apparence est sauve car ce nombre n'est pas inscrit directement "en clair" sur notre peau. Mais bon, dans un avenir pas forcément très lointain, il existera des appareils qui pourront lire ce nombre unique (aux jumeaux près).

    Donc il est théoriquement possible de générer un nombre unique à partir de données biométriques, l'exemple de l'ADN le montre. Mais est-ce possible avec les techniques biométriques actuelles ou dans un futur proche?

    La réponse est non. Il n'est pas possible de générer toujours le même nombre à partir des données biométriques. La variabilité des acquisitions empêche de le faire, et c'est d'ailleurs à cause de cela que les incertitudes d'identification existent. Toutes les techniques sont basées sur des corrélations, sur des "distances relatives", et il n'existe pas (encore?) de système absolu de répérage.

    Pour étayer un peu cette affirmation, penchons-nous sur les deux technologies les plus précises actuellement, l'empreinte digitale et l'iris (l'ADN a déjà été discuté, et n'est pas encore considéré vraiment comme une technique automatique actuellement).

  • L'acquisition d'une empreinte digitale n'est pas si simple, et de plus nous avons 10 doigts (pour ne parler que des mains), alors laquelle choisir? Une empreinte peut être tronquée, avoir subie une rotation, de la distorsion, ce qui empêche tout repérage absolu. Du point de vue théorie de l'information, il me paraît alors impossible de pouvoir générer toujours le même nombre, ou alors il faudra introduire des contraintes supplémentaires de repérage:
    - identification du/des doigts,
    - obtenir une empreinte complète,
    - mettre au point une technique de repérage absolu des minutiae ou autres éléments particuliers,
    - et surtout tolérance aux fautes, car il pourrait y avoir des parties manquantes ou brouillées empêchant la lecture. C'est là que le bât blesse, car du point de vue théorie de l'information, si l'information n'est pas présente, alors on ne voit pas comment la reconstituer!
  • C'est à peu près la même chose pour l'iris, encore qu'un repérage absolu est un peu plus facile à mettre en oeuvre grâce au fait que l'on pourrait prendre systématiquement les deux yeux et ainsi avoir un "repére naturel".
  • On peut voir la recherche d'une telle solution comme la quête du "Grââl" pour les biométriciens...

    Donc si jamais quelqu'un vous affirme l'avoir trouvé, alors méfiez-vous.

  • Liska (www.liskabiometry.com) prétendait l'avoir fait avec les empreintes et a déposé des brevets (BIN descriptor).