脳は安全なパスワードの尽きることのない源です。ただし、何かを覚えておく必要はないかもしれません。文字と数字を組み合わせたパスワードやPINは、比較的容易に破られ、覚えにくく、概して安全性に欠けます。指紋認証、顔認証、網膜スキャンなどの生体認証が、その代わりとなり始めており、コンピューターやスマートフォンなどの一般的な機器における日常的なログインにおいても一般的になりつつあります。
偽造が困難なため、生体認証はより安全ですが、生体認証には重大な弱点があります。人が持つ顔は一つ、網膜は二つ、指紋は10個しかありません。生体認証は、漏えいした場合にリセットできないパスワードに相当します。
ユーザー名とパスワードと同様に、生体認証の認証情報もデータ漏えいの標的になり得ます。例えば、2015年には、米連邦政府職員560万人の指紋を含むデータベースが侵害されました。これらの人々は、個人利用であれ業務利用であれ、いかなる機器のセキュリティ確保にも指紋を使用すべきではありません。次の侵害では、写真や網膜スキャンのデータが盗まれ、それらの生体情報がセキュリティ上役に立たなくなる可能性があります。
当研究 チームは、長年にわたり共同研究者と協力して、他の研究機関の研究者とともに取り組んでおり、特定の個人に固有に結び付き、必要に応じてリセットも可能な新しい種類の生体認証を考案しました。
心の内側
人が写真を見たり、音楽を聴いたりすると、その人の脳は反応し、研究者や医療従事者は、頭皮に装着した電極センサーでその反応を測定することができます。私たちは、人の脳の反応は一人ひとり異なることを明らかにしました。そのため、外部からの刺激に対して、たとえ二人が同じ写真を見たとしても、脳活動の測定値は異なります。
この過程は自動的かつ無意識に行われるため、人は脳の反応を制御することができません。また、人が特定の有名人の写真を見るたびに、その脳は同じように反応しますが、その反応は他の人とは異なります。
私たちは、これが「脳パスワード」と呼ぶものとして機能し得る、唯一無二の組み合わせの機会をもたらすことに気付きました。それは指紋や網膜の血管パターンのような、身体の物理的特徴ではありません。むしろ、特定の刺激に対してどのように反応するかを決定するのは、その人固有の生物学的な脳構造と、無意識の記憶が組み合わさったものです。
脳パスワードの作成
脳パスワードとは、一連の画像を見ている間の脳活動をデジタル化した読み取り値です。パスワードに文字、数字、句読点など異なる種類の文字を含めるほど安全性が高まるのと同様に、脳パスワードも、さまざまな種類の絵の集まりを見ている人の脳波の読み取り値を含めるほど安全性が高まります。
パスワードを設定するには、まず別の方法で本人確認を行います。例えば、パスポートやその他の身分証明書類を持参して勤務先に来ること、あるいは指紋や顔の情報を既存の記録と照合することなどが考えられます。その後、電極センサーを備えた柔らかく快適な帽子またはパッド入りのヘルメットを装着します。モニターには、例えば豚の写真、デンゼル・ワシントンの顔、そしてハーマン・メルヴィルの名作『白鯨』の冒頭の一文である「Call me Ishmael（我をイシュマエルと呼べ）」という文字が表示されます。
センサーは本人の脳波を記録します。ちょうど指紋を登録する際と同様に、iPhoneのTouch IDの場合にも、完全な初期記録を収集するには複数回の読み取りが必要です。当研究では、このような画像の組み合わせにより、特定の個人に固有で、ログイン試行ごとに一貫した脳波の読み取り値が得られることを確認しました。
その後、ログインしたり、建物や安全区域への入室を許可されたりするには、本人が帽子を装着し、画像の順序を見つめます。コンピューターシステムは、その時点での脳波を、最初に保存されたものと照合し、結果に応じてアクセスを許可するか拒否します。所要時間は約5秒で、数字キーパッドでパスワードを入力したりPINを打ち込んだりする時間とほとんど変わりません。
ハッキング後
脳パスワードの真の利点は、ログインデータベースがほぼ避けられないハッキングを受けた後に発揮されます。ハッカーが生体テンプレートを保存しているシステムに侵入したり、電子機器を使って本人の脳信号を偽造したりした場合、その情報はもはやセキュリティ上役に立ちません。人は顔や指紋を変更することはできませんが、脳パスワードは変更することができます。
別の方法で本人の身元を確認し、新しい画像を3つ見てもらうことで、新たなパスワードを設定させることは十分可能です。例えば今回は、犬の写真、ジョージ・ワシントンの絵、そしてガンジーの言葉を用いるかもしれません。初期のパスワードとは異なる画像を使用するため、脳波のパターンも異なるものになります。当研究によると、新しい脳パスワードは、攻撃者が古い脳波の測定値を手がかりとして利用しようとしたとしても、解読が極めて困難であることが分かっています。
脳パスワードは、膨大な数の写真と、それらの画像から作ることができる多様な組み合わせが存在するため、何度でもリセットすることができます。この生体認証を強化したセキュリティ対策は、尽きることがありません。
安全性と安心
研究者として、雇用主やインターネットサービスが人の脳活動を読み取る認証を用いることは、不安を招くどころか不気味に感じられる可能性があることを認識しています。当研究の一部では、信頼性の高い結果と適切なセキュリティを確保するために必要最小限の測定値のみを取得する方法を検討しました。これは、人がコンピューターに心を読まれているのではないかと感じて、不快感や懸念を抱くほど多くの測定を必要としないようにするためです。
当初は、人の頭部全体に32個のセンサーを取り付けて試したところ、結果は信頼できるものでした。その後、実際に必要なセンサーの数を確認するため、段階的にセンサーの数を減らしました。その結果、適切な位置に配置した3つのセンサーだけでも、明確で安全な結果が得られることが分かりました。
つまり、当社のセンサー機器は非常に小型で、帽子やバーチャルリアリティ用ヘッドセットの内部に目立たず収めることができます。これにより、多くの潜在的な用途への道が開かれます。例えば、スマートヘッドウェアを装着した人は、脳パスワードを使って容易にドアやコンピューターのロックを解除することができます。また、当方式は自動車の盗難防止にも役立つ可能性があります。エンジンを始動する前に、運転者は帽子を装着し、ダッシュボードの画面に表示される数枚の画像を見る必要があります。
新たな技術の登場に伴い、他の応用分野も広がっています。中国の電子商取引大手アリババは最近、バーチャルリアリティを使って買い物をするためのシステムを発表しました。これにはVR環境内で直接オンライン購入を行うことも含まれます。支払い情報がVRヘッドセットに保存されている場合、それを使用する者や盗み取った者は、販売されているものを何でも購入できてしまいます。利用者の脳波を読み取るヘッドセットであれば、購入やログイン、機密区域への物理的なアクセスをはるかに安全にできるでしょう。
