Nhận dạng khuôn mặt: Cách thức hoạt động, lợi ích, thách thức và mối quan tâm về quyền riêng tư

Con người rất giỏi trong việc nhận dạng khuôn mặt, nhưng chúng ta cũng diễn giải các biểu cảm và cảm xúc một cách khá tự nhiên. Nghiên cứu cho biết chúng ta có thể xác định những khuôn mặt quen thuộc cá nhân trong 380ms sau khi thuyết trình và 460ms cho những gương mặt không quen thuộc. Tuy nhiên, phẩm chất bản chất của con người hiện nay đã có đối thủ cạnh tranh về trí tuệ nhân tạo và Thị giác máy tính. Những công nghệ tiên phong này đang giúp phát triển các giải pháp nhận dạng khuôn mặt người chính xác và hiệu quả hơn bao giờ hết.

Những công nghệ sáng tạo và không xâm nhập mới nhất này đã làm cho cuộc sống trở nên đơn giản và thú vị hơn. Công nghệ nhận dạng khuôn mặt đã phát triển thành một công nghệ phát triển nhanh chóng. Vào năm 2020, thị trường nhận dạng khuôn mặt được đánh giá là 3.8 tỷ USDvà dự kiến ​​sẽ tăng gấp đôi kích thước vào năm 2025 - được dự báo là hơn 8.5 tỷ đô la.

Nhận dạng khuôn mặt là gì?

Công nghệ nhận dạng khuôn mặt lập bản đồ các đặc điểm trên khuôn mặt và giúp xác định một người dựa trên dữ liệu khuôn mặt được lưu trữ. Công nghệ sinh trắc học này sử dụng các thuật toán học sâu để so sánh bản in trên khuôn mặt được lưu trữ với hình ảnh trực tiếp. Phần mềm nhận diện khuôn mặt cũng so sánh hình ảnh chụp được với cơ sở dữ liệu hình ảnh để tìm ra sự trùng khớp.

Nhận dạng khuôn mặt đã được sử dụng trong nhiều ứng dụng để tăng cường an ninh ở các sân bay, giúp các cơ quan thực thi pháp luật phát hiện tội phạm, phân tích pháp y và các hệ thống giám sát khác.

Nhận dạng khuôn mặt hoạt động như thế nào?

Phần mềm nhận dạng khuôn mặt bắt đầu bằng việc thu thập dữ liệu nhận dạng khuôn mặt và xử lý hình ảnh bằng Computer Vision. Các hình ảnh trải qua quá trình sàng lọc kỹ thuật số ở mức độ cao để máy tính có thể phân biệt giữa khuôn mặt người, hình ảnh, bức tượng hoặc thậm chí là áp phích. Bằng cách sử dụng máy học, các mẫu và điểm tương đồng trong tập dữ liệu được xác định. Thuật toán ML xác định khuôn mặt trong bất kỳ hình ảnh nào bằng cách nhận dạng các mẫu đặc điểm khuôn mặt:

• Tỷ lệ chiều cao trên chiều rộng của khuôn mặt
• Màu sắc của khuôn mặt
• Chiều rộng của từng đối tượng địa lý - mắt, mũi, miệng, v.v.
• Tính năng đặc biệt

Khi các khuôn mặt khác nhau có các tính năng khác nhau, phần mềm nhận dạng khuôn mặt cũng vậy. Tuy nhiên, nói chung, bất kỳ tính năng nhận dạng khuôn mặt nào cũng hoạt động theo quy trình sau:

1. Nhận diện khuôn mặt

   Hệ thống công nghệ khuôn mặt nhận dạng và xác định một hình ảnh khuôn mặt trong một đám đông hoặc riêng lẻ. Những tiến bộ về công nghệ đã giúp phần mềm phát hiện hình ảnh khuôn mặt dễ dàng hơn ngay cả khi có một chút thay đổi về tư thế - đối mặt với máy ảnh hoặc nhìn ra xa máy ảnh.

2. Phân tích khuôn mặt

   Tiếp theo là phân tích hình ảnh thu được. MỘT hệ thống nhận dạng khuôn mặt được sử dụng để xác định chính xác các đặc điểm trên khuôn mặt như khoảng cách giữa hai mắt, chiều dài của mũi, khoảng trống giữa miệng và mũi, chiều rộng của trán, hình dạng của lông mày và các thuộc tính sinh trắc học khác.

   Các đặc điểm riêng biệt và dễ nhận biết trên khuôn mặt người được gọi là điểm nút, và mỗi khuôn mặt người có khoảng 80 điểm nút. Bằng cách lập bản đồ khuôn mặt, nhận dạng hình học và trắc quang, có thể phân tích và nhận dạng khuôn mặt bằng cách sử dụng cơ sở dữ liệu công nhận chính xác.

3. Chuyển đổi hình ảnh

   Sau khi chụp hình ảnh của một khuôn mặt, thông tin tương tự được chuyển đổi thành dữ liệu kỹ thuật số dựa trên các đặc điểm sinh trắc học của người đó. Từ học máy các thuật toán chỉ nhận dạng các con số, việc chuyển đổi bản đồ khuôn mặt thành một công thức toán học trở nên phù hợp. Biểu diễn số này của khuôn mặt, còn được gọi là khuôn mặt, sau đó được so sánh với cơ sở dữ liệu các khuôn mặt.

4. Tìm một trận đấu

   Bước cuối cùng là so sánh bản in khuôn mặt của bạn với một số cơ sở dữ liệu về các khuôn mặt đã biết. Công nghệ cố gắng khớp các tính năng của bạn với các tính năng trong cơ sở dữ liệu.

Hình ảnh phù hợp thường được trả về với tên và địa chỉ của người đó. Nếu thông tin đó bị thiếu, dữ liệu được lưu trong cơ sở dữ liệu sẽ được sử dụng. 

Nhận dạng khuôn mặt được sử dụng ở đâu?

Ngày nay, hệ thống nhận dạng khuôn mặt đang đi vào cuộc sống hàng ngày và việc sử dụng chúng thường không được chú ý. Để cuộc sống dễ dàng hơn và tăng thêm sự an toàn, sau đây là một số ví dụ nổi bật về việc nhận dạng khuôn mặt tạo nên sự khác biệt.

• Chăm sóc sức khỏe: Các bác sĩ sử dụng công nghệ nhận dạng khuôn mặt để xác định một số rối loạn di truyền hiếm gặp ở trẻ em bằng cách lướt qua các đặc điểm trên khuôn mặt. Một ví dụ về điều đó là Ứng dụng Face2Gene, so sánh cấu trúc khuôn mặt của bệnh nhân với các trường hợp đã biết để giúp xác định xem trẻ mắc hội chứng Noonan hay hội chứng Angelman.
• khách sạn: Một số khách sạn đang lắp đặt nhận dạng khuôn mặt để tăng tốc độ nhận phòng. Tại Trung Quốc, Khách sạn Marriott cho phép khách vào sảnh đợi ki-ốt quét khuôn mặt nhanh chóng, tránh phải xếp hàng dài ở quầy lễ tân và giúp việc ra vào trở nên dễ chịu hơn.
• Tiếp cận: Nó cho phép người khiếm thị xác thực bản thân dễ dàng. Họ không còn cần mật khẩu, mã PIN hoặc bất cứ thứ gì khác nữa. Với nhận dạng khuôn mặt, họ có thể truy cập các ứng dụng ngân hàng hoặc mở khóa thiết bị, giúp các tác vụ hàng ngày khả thi hơn nhiều.
• Phòng học: Ngoài khía cạnh an ninh, các trường học đường bộ đang sử dụng nhận dạng khuôn mặt để theo dõi sự tham gia của học sinh. Ví dụ, hệ thống có thể cảnh báo bạn về việc học sinh có chú ý đến việc học đang diễn ra trong lớp hay không, cho phép giáo viên thay đổi phương pháp của họ ngay lập tức.
• Bảo mật sự kiện: Công nghệ nhận dạng khuôn mặt đã tìm thấy ứng dụng trong việc quản lý đám đông và tăng cường an toàn tại các sự kiện lớn như hòa nhạc và trò chơi thể thao. Một ví dụ là triển khai tại cổng sân vận động để xác minh người giữ vé và cấm người vào trái phép.
• Ô tô: Các nhà sản xuất ô tô hiện đang tích hợp nhận dạng khuôn mặt vào xe hơi của họ để có trải nghiệm lái xe tốt hơn. Một số xe có thể nhận dạng khuôn mặt của người lái xe, tự động điều chỉnh vị trí ghế ngồi và gương, thậm chí phát danh sách phát cụ thể.

[Cũng đọc: Nhận dạng hình ảnh AI là gì? Cách thức hoạt động và ví dụ]

Ưu điểm của Nhận dạng khuôn mặt là gì

Nhận dạng khuôn mặt là một công nghệ tương đối mới và mang lại nhiều lợi ích. Sau đây là một số ưu điểm khi sử dụng nhận dạng khuôn mặt:

• Tăng cường an toàn công cộng: Các sở cảnh sát sử dụng nhận dạng khuôn mặt để xác định những cá nhân mất tích và tội phạm bị truy nã. Ví dụ, các sở cảnh sát ở Ấn Độ đã thành công trong việc đưa trẻ em bị lạc trở về với gia đình sau khi đối chiếu ảnh của họ với cơ sở dữ liệu người mất tích.
• Giao dịch đảm bảo: Nhiều ngân hàng và hệ thống thanh toán sử dụng nhận dạng khuôn mặt để làm cho giao dịch của họ an toàn hơn. Ví dụ, tại Alipay, Trung Quốc, người dùng có thể xác nhận thanh toán chỉ bằng cách cho phép quét khuôn mặt của họ, do đó làm giảm tình trạng gian lận và mang lại sự tiện lợi trong thanh toán không dùng tiền mặt.
• Chăm sóc sức khỏe tốt hơn: Các bệnh viện đã thúc đẩy hệ thống nhận dạng khuôn mặt để truy cập liền mạch vào danh bạ bệnh nhân và đẩy nhanh quá trình đăng ký. Một số hệ thống thậm chí còn phát hiện ra cơn đau về thể chất hoặc rối loạn cảm xúc ở bệnh nhân, do đó cho phép bác sĩ cung cấp dịch vụ chăm sóc tốt hơn.
• An ninh: Công nghệ nhận dạng khuôn mặt đã thay đổi bảo mật điện thoại thông minh mãi mãi. Trong khi Face ID của Apple không chỉ mở khóa điện thoại mà còn cho phép bảo vệ các ứng dụng nhạy cảm, chẳng hạn như ví kỹ thuật số và ứng dụng ngân hàng.

Nhược điểm của Nhận dạng khuôn mặt

Nó có một số lợi thế nhất định; tuy nhiên, quan trọng hơn, nó làm nảy sinh các vấn đề về đạo đức, quyền riêng tư và độ chính xác. Dưới đây là một số nhược điểm:

• Lời buộc tội sai: Hệ thống nhận dạng khuôn mặt có thể dẫn đến những cáo buộc sai trái. Ví dụ về Randall Reid, người đã bị bắt vào năm 2022 dựa trên việc xác định nhầm ADN thông qua phần mềm nhận dạng khuôn mặt khi phạm tội ở Louisiana, trên thực tế, đây là nơi anh ta chưa từng đặt chân đến.
• Sự thiên vị về văn hóa và giới tính: Các nghiên cứu đã chỉ ra rằng hệ thống nhận dạng khuôn mặt kém chính xác hơn trong việc nhận dạng người da màu và phụ nữ. Trong một báo cáo chi tiết được chuẩn bị cho chính phủ Hoa Kỳ về hiệu suất của các hệ thống này, người ta phát hiện ra rằng họ thường xuyên xác định nhầm những người có xuất thân từ nhóm thiểu số, dẫn đến khả năng bắt giữ sai trái hoặc phân biệt đối xử trong quá trình thực thi pháp luật.
• Xâm phạm riêng tư: Hiện nay, công nghệ nhận dạng khuôn mặt đang gây ra những lo ngại về mặt đạo đức vì nó thu thập và lưu trữ dữ liệu sinh trắc học, đôi khi không có sự đồng ý. Ví dụ, một số cửa hàng bán lẻ sử dụng công nghệ nhận dạng khuôn mặt để theo dõi hành vi của khách hàng, dẫn đến những lo ngại về giám sát và quyền tự do cá nhân.
• Điểm yếu của an ninh thông tin: Bản thân hành động lưu trữ dữ liệu khuôn mặt khiến người ta có nguy cơ bị tấn công; khi tin tặc bẻ khóa thông tin sinh trắc học nhạy cảm, tin tặc Black Hat chỉ trong hai phút đã chứng minh rằng Face ID của Apple có thể bị hack.

[Cũng đọc: 27 Bộ dữ liệu hình ảnh miễn phí cho thị giác máy tính]

Ví dụ về Nhận dạng khuôn mặt

• Nhận dạng của Amazon: Phần mềm nhận dạng khuôn mặt dựa trên đám mây của Amazon đã tiến hành tìm kiếm thực thi pháp luật bằng cách sử dụng cảnh quay video để tìm ra những người bên trong cơ thể của một vụ án. Tuy nhiên, công ty đã thông báo rằng cảnh sát sẽ không còn sử dụng nó vào năm 2020 trong khi chờ luật liên bang được ban hành để bảo vệ các cá nhân dân sự.
• Face ID của Apple: Apple triển khai hệ thống nhận dạng khuôn mặt trên các thiết bị của mình cho phép người dùng mở khóa điện thoại, đăng nhập vào ứng dụng và mua hàng an toàn; một tiêu chuẩn hoàn chỉnh về sự tiện lợi và bảo mật trong thiết bị điện tử tiêu dùng.
• Facebook (Meta): Năm 2010, Facebook đã ra mắt công nghệ nhận dạng khuôn mặt để gắn thẻ ảnh. Khả năng sử dụng công nghệ này là tùy chọn và cho phép tự động gắn thẻ bạn bè sau khi tải ảnh lên vì họ đã được nhận dạng trong chính ảnh.
• Google Ảnh: Google sử dụng công nghệ nhận dạng khuôn mặt để sắp xếp và tự động gắn thẻ hình ảnh, giúp người dùng dễ dàng theo dõi và tìm hình ảnh có khuôn mặt đã nhận dạng.
• Snapchat: Là công ty tiên phong trong lĩnh vực phần mềm nhận dạng khuôn mặt, Snapchat sử dụng công nghệ này cho các bộ lọc độc đáo phổ biến dành cho nhiều đối tượng và nhân vật thể thao khác nhau.