Biometria e riconoscimento biometrico della persona 1. La biometria

Biometria e riconoscimento biometrico della persona

1. La biometria La biometria, nel sistema di Classificazione Decimale Dewey1 (CDD), è accorpata alla biostatistica (CDD: 574.015195), classificata nella materia Scienze naturali e matematica (CDD: 500), alla classe Scienze della vita (CDD: 574), per la sezione Filosofia e teoria (CDD: 574.01). La biometria è definita dalla Comunità scientifica internazionale2 come l'applicazione dei metodi statistici per la soluzione dei problemi biologici che riguardano sia l’area delle scienze biologiche che l'area delle scienze applicate3. Il termine biometria deriva dall’etimo greco bìos (vita) e métron (misura); in tal senso biometria significa misura della vita e nell’attuale accezione informatica si intende l’identificazione automatica e la verifica dell’identità di un soggetto sulla base di caratteristiche biometriche anatomiche (fisiologiche) e/o comportamentali.

2. L’evoluzione della Scienza biometrica La biometria, come applicazione scientifica, si sviluppa nel XVII secolo seguendo differenti linee di approfondimento. Gli iniziali studi sulla biometria si legano alle Scienze politiche e alle descrizioni quantitative dei vari aspetti della vita sociale e sono riconducibili al gruppo degli studiosi della Scuola Inglese4 e della Società Reale di Londra che, nel 1662 su proposta di re Carlo II, ispirarono e sostennero la pubblicazione degli studi di Graunt in un volume dal titolo «Osservazioni naturali e politiche eseguite sui bollettini della mortalità» in cui si considera per la prima volta la mortalità non come evento individuale, ma come studio sulla collettività. Nel 1687 Halley costruisce la prima tabella5 per rappresentare i risultati di una indagine sull’esperienza di vita della popolazione; l'aritmetica politica diviene l'arte di ragionare con cifre su questioni e fenomeni importanti che riguardano il 1

Da Melvil Dewey. Classificazione Decimale Dewey, Edizione 20, Edizione italiana diretta da L. Crocetti e D. Danesi, Vol. II, p. 10. Cfr. G. Montecchi, F. Venuda Manuale di Biblioteconomia – IV Ristampa – Editrice Bibliografica, Milano 1999. 2 International Biometric Society, nella quale la funzione di Regione Italiana (RItl) viene svolta dalla Società Italiana di Biometria (SIB) fondata nel 1963 da E. Baldacci, C. Barigozzi, G. Bortone, F. Brambilla, L. Cavalli-Sforza, L. De Carli, M. Fraccaro, G. Maccacaro, G. Magni e R. Scossiroli. 3 La biometria e la biostatistica rientrano anche nella statistica biologica (la statistica si occupa dell'analisi quantitativa della variabilità dei fenomeni. Tale tipo di analisi si presenta essenzialmente in due aspetti sostanzialmente diversi. La statistica descrittiva che rappresenta lo studio della variabilità intesa come espressione del divenire di un qualunque sistema a partire dalla misurazione di un fenomeno che riguarda l'intera popolazione. La statistica induttiva consiste nell'analisi sistematica dell'inferenza, cioè del passaggio da un gruppo parziale di informazioni, il c.d. campione, a quello relativo alla popolazione dalla quale il campione proviene o può provenire). 4 Si veda a tal proposito lo studio di J. Graunt (1620-1674) “…con riguardo al governo, alla religione, al commercio allo sviluppo, al clima, alle malattie ed ai vari mutamenti della città”. Graunt insieme a W. Petty (1623-1687) fondò la Aritmetica politica, disciplina che più tardi avrebbe assunto il nome di Demografia. 5 L’esperimento interessò la città di Breslau e la tabella prodotta sulla popolazione della città anticipò quella in uso attualmente negli studi demografici.

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governo6. Nello stesso periodo trova approfondimento l'approccio matematico con l’impiego della teoria delle probabilità; fondamentali furono i contributi apportati dalla scuola Francese7 e gli studi basati sul determinismo puro di Laplace8 e Quételet9; quest’ultimo, in particolare, utilizzando la combinazione tra teoria e osservazione pratica dei fenomeni presenti negli ambiti della biologia, medicina e sociologia, si occupò dell’analisi di fenomeni umani e sociali, di aspetti demografici e questioni di statistica morale, individuando forme di regolarità esprimibili con formule matematiche. Una svolta determinante per lo sviluppo della scienza biometrica si ha nel 1890 con gli studi di Galton10 che ipotizza l’impiego delle impronte digitali come mezzo di riconoscimento della persona. Insieme a Pearson11, Galton lavorò nel campo della biometria e dell'ereditarietà. La rivista "Biometrika"12 da loro fondata nel 1901 é una significativa testimonianza dei contributi scientifici offerti. Negli anni successivi, Pearson prosegue la ricerca in campo genetico sviluppando gli studi sulla statistica descrittiva e sulle correlazioni. Tuttavia, la figura più significativa per gli studi sulla statistica e sulla biometria moderna è rappresentata da Fisher13, il cui contributo riguarda la teoria della stima statistica, del campionamento e della programmazione degli esperimenti14. In Francia, negli anni '60 Benzécri15 sviluppa l'approccio multivariato dei dati che ha favorito lo sviluppo di particolari ambiti della statistica che implicano lo studio di un gran numero di caratteri qualitativi e quantitativi rilevati su più unità statistiche16.

3. La scienza biometrica ed il metodo biometrico. La scienza biometria consente non solo di ricavare valori essenziali dai dati sperimentali a disposizione, ma suggerisce anche i metodi che consentono di Ad esempio: l’analisi sui rapporti tra le nascite maschili e femminili “14 a 13” in città (Londra) e “15 a 14” nelle zone rurali (limitrofe), studio del 1687 a cura di E. Halley. 7 B. Pascal (1623-1662), P. De Fermat (1601-1665), J. Bernouile (1667-1754) che con sua opera “Ars Conjectandi” pone le fondamenta della moderna teoria delle probabilità, T. Bayes (1702-1761) che per primo espresse la probabilità di una ipotesi sulla base delle informazioni congiunte della probabilità che il fenomeno si realizzi nella popolazione di partenza e analogamente in quella di provenienza del campione. 8 Si veda a tal proposito, Pierre Simon de Laplace (1749-1827) nella Teoria analitica delle probabilità del 1812. 9 A. Quételet (1796-1784), matematico e astronomo belga che sviluppò la Legge binomiale dei caratteri umani e fondatore della Antropometria (parte della antropologia che si occupa delle misurazioni del corpo umano e delle sue parti). 10 F. Galton (1822-1911). Cugino di C. Darwin. Spinto dall'inadeguatezza delle teorie genetiche di Darwin si occupò delle metodologie statistiche legate alla variabilità biologica ed in particolare allo studio della regressione e della correlazione tra variabili biologiche. Egli afferma che «l'oggetto principale della biometria consiste nel fornire del materiale sufficientemente accurato e tale da permettere di scoprire i mutamenti che sopravvengono nell'evoluzione e che sono troppo esigui per essere altrimenti visibili». Le sue metodologie costituiscono la base di molte applicazioni statistiche in biologia, pur partendo da asserzioni non sempre corrette. 11 K. Pearson (1857-1936). A cui si deve l’introduzione dell’impiego della statistica nel metodo scientifico. 12 In proposito si veda la pubblicazione in occasione del centenario della Rivista Biometrika (1901-2001): D. M. Titterington, D. R. Cox Biometrika: One Hundred Years. Oxford University Press Inc., New York 2001. 13 R. A. Fisher (1890-1962). 14 La teoria della programmazione degli esperimenti e dell'analisi della varianza non ha precedenti come tecnica pratica nell’utilizzazione dei dati sperimentali, superando le limitazioni sulle regole della statistica. 15 Benzécri, per il contributo apportato alla interpretazione dei risultati, è ritenuto il padre dell'analisi dei dati. 16 Il settore dell'epidemiologia è uno dei più importanti ambiti in cui si è sviluppato l’approccio multivariato dei dati. 6

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estrapolare i dati sperimentali da cui ottenere il maggior numero di informazioni rilevanti e attendibili in termini di tempo e di disponibilità. In tal senso “la biometria è la matematica degli esperimenti biologici”17. La chiara conoscenza di un determinato problema e delle informazioni necessarie per risolverlo è l’elemento essenziale per lo studio quantitativo della biometria che, al pari di tutte le altre discipline, deve porsi il problema del metodo dell’indagine scientifica, ovvero della scelta tra:  Il metodo deduttivo, che si fonda su principi generali fissati a priori dai quali si ricavano per deduzione le conseguenze di certe ipotesi che possano essere riconfermate attraverso osservazioni18.  Il metodo induttivo, che si basa sull’osservazione sistematica di casi particolari con cui si perviene ad una generalizzazione, ad un risultato che si può ottenere ogni volta che l’esperimento viene ripetuto allo stesso modo19.  Il metodo biometrico, che consente una considerevole riduzione dell’errore e un sufficiente controllo del problema dell’incertezza presente nel metodo induttivo e che al tempo stesso permette la ricerca di modalità di sperimentazione, di rappresentazione delle osservazioni e di analisi dei risultati che portano a trarre conclusioni attendibili malgrado i non trascurabili elementi di incertezza che si devono introdurre nelle generalizzazioni. Il metodo biometrico, dunque, consente di analizzare la variabilità del carattere misurato e di rappresentarla in distribuzioni di frequenza20 che sono alla base dello studio biometrico e permettono di fissare i seguenti concetti21:  Un primo concetto della biometria deriva dalla elevata complessità e variabilità dei processi biologici, la distribuzione di frequenza serve, dunque, a rappresentare sia i risultati dedotti dalle osservazioni, sia le conseguenze delle ipotesi22. Le conclusioni non riguardano valori singoli e non sono espresse in termini di giudizi assoluti, ma in termini di media, variabilità e probabilità.  Un secondo concetto della biometria si basa sul numero di confronti indipendenti o unità di informazione contenuti nei dati osservati. La misurazione avviene per mezzo dei gradi di libertà; una volta determinato il valore viene scomposto in unità che si riferiscono a confronti di natura particolare, in tal modo si viene a conoscenza, da un lato, del preciso numero di informazioni che al massimo 17

Cfr. G. A. Maccacaro, introduzione in K. Mather Elementi di biometria. Testi e manuali per la scienza contemporanea. Serie di biologia e medicina. Boringheri, Torino 1972. 18 Ciò avviene quando si cerca di dedurre le conseguenze particolari di un postulato generale ricorrendo all’uso della matematica. 19 In pratica non si può essere mai sicuri che i risultati siano esattamente ripetibili; le osservazioni, infatti, possono differire in misura maggiore o minore, interferirà ciò che viene chiamato errore sperimentale e del quale bisognerà tenerne conto per il futuro perché introduce nelle generalizzazioni un elemento di incertezza caratteristica del ragionamento induttivo che presenta la rilevante problematica dell’individuare il generale iniziando dal particolare. 20 Le distribuzioni di frequenza costituiscono il metodo con cui si rappresenta la variabilità, che è una caratteristica peculiare ed inevitabile delle osservazioni in ambito biologico e per l’analisi biometrica; infatti, quando vengono messe in relazione tra loro le osservazioni con la finalità di comprovare e perfezionare le ipotesi, inevitabilmente ci si trova ad operare sulle distribuzioni di frequenza dalle quali si traggono le conclusioni. Resta da stabilire in che modo viene effettuato il confronto e che tipo di conclusioni si possono trarre. 21 K. Mather Elementi di biometria. Testi e manuali per la scienza contemporanea. Serie di biologia e medicina. Boringheri, Torino 1972. 22 Ciò è utile sia per calcolare le proporzioni di un insieme di osservazioni che cadono in differenti classi, sia per esprimere la probabilità con cui una osservazione compare in ogni singola classe.

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fornisce l’esperimento; dall’altro lato, del numero di informazioni in termini di unità necessarie per la determinazione degli effetti oggetto dell’analisi e dell’osservazione.  Un’ulteriore concetto della biometria, si desume dalla stretta connessione che vi è nell’analisi degli esperimenti tra il test di significatività e la stima del parametro che si presentano in sede di sviluppo e verifica dell’ipotesi23.  Un ultimo concetto attiene alla quantità di informazioni su di un determinato parametro. In tal senso, minore è la stima del parametro, maggiore è l’informazione24; si ha, dunque, la possibilità di programmare gli esperimenti in maniera che possano essere ricavate il maggior numero di informazioni sull’oggetto di analisi e osservazione.

3. Il riconoscimento biometrico della persona Gli avvenimenti degli ultimi anni, dagli attentati in America dell’11 settembre del 2001 ai più recenti eventi terroristici che vedono coinvolta direttamente anche l’Europa, hanno riproposto il tema della “sicurezza”, portando i governi degli Stati interessati, gli scienziati, i sociologi e gli esperti di scienze strategiche a dichiarare una forma di stato di allerta senza precedenti e preconizzare una vera e propria età del terrorismo. L’evoluzione del crimine ha comportato il necessario ripensamento delle categorie repressive e la contestuale rivisitazione delle tecniche di tutela. Si è pensato, dunque, di ricorrere all’impiego della scienza biometrica, nel settore della sicurezza, per sfruttare alcune caratteristiche del corpo umano uniche per ciascun individuo come metodo di riconoscimento personale, effettuando una opportuna distinzione tra:  caratteristiche biometriche anatomiche (fisiologiche), a cui appartengono: il riconoscimento dell’impronta digitale, delle caratteristiche dell’iride, delle caratteristiche della retina, della geometria della mano, dei tratti somatici del volto.  caratteristiche biometriche comportamentali: a cui appartengono il riconoscimento vocale, la dinamica di apposizione della firma, le caratteristiche dell’andatura. A questa classificazione si potrebbero aggiungere altre caratteristiche biometriche, tra le più importanti si ricorda l’analisi del DNA che, pur rappresentando la caratteristica biometrica per eccellenza, a causa della complessità intrinseca, della impossibilità di operare in tempo reale e, prima fra tutte, della forte ingerenza ed invasività della sfera più intima dell’individuo, non viene inclusa tra le tecniche biometriche di riconoscimento previste dalle legislazioni vigenti. Tra le tecniche di riconoscimento biometrico, la rilevazione delle impronte digitali rappresenta la tecnica biometrica usata da più tempo in modo sistematico per 23

Nella generalità dei casi risulta impossibile effettuare una stima in assenza di una ipotesi ausiliaria che il test di significatività deve dimostrare. 24 Può darsi una definizione in senso generale della quantità di informazione come inversamente proporzionale alla varianza della stima.

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il riconoscimento e l’identificazione personale25; i procedimenti di rilevazione sono diversi e riguardano:  il riconoscimento dell’immagine completa dell’impronta;  il riconoscimento delle minutiae,26 cioè delle caratteristiche minori dell’impronta;  il riconoscimento della corrispondenza tra aree specifiche dell’impronta. La rilevazione delle caratteristiche dell’iride è da ritenersi la tecnica più precisa, meno invasiva e sicura tra quelle presenti. Tale tecnica si basa sull’iridologia, la scienza che studia la lettura della morfologia e del cromatismo dell’iride come fonte di informazioni relative agli aspetti costituzionali, fisici, psichici, patologici, ereditari dell’intero organismo e che rendono ogni individuo unico, differente da ogni altro27. Più complicata e invasiva della precedente risulta la tecnica per il riconoscimento della retina il cui uso, data la complessità della rilevazione, le difficoltà nel caso di persone dotate di occhiali, a cui si aggiungono gli alti costi per le apparecchiature, risulta confinato a particolari necessità di sicurezza. La rilevazione dei tratti somatici del volto si basa sulla misurazione delle caratteristiche olistiche, ossia dell’analisi di ogni singolo tratto che caratterizza il volto nell’insieme. Tale tecnica, attraverso le foto o le immagini video in movimento, consente di identificare una o più persone utilizzando dei database in cui sono immagazzinati i volti28. Negli ultimi anni, in relazione agli avvenimenti terroristici internazionali che hanno caratterizzato l’apertura di questo secolo, si stanno diffondendo sistemi sofisticati con lo scopo di identificare (riconoscere) una classe di individui ritenuti pericolosi29. La rilevazione della geometria della mano è molto più semplice in quanto consiste nella verifica delle misure e della conformazione dell’arto, combinata spesso con la rilevazione di conduzione elettrica al fine di garantire l’effettivo contatto della mano sulla superficie del rilevatore. Tale tecnica è utilizzata in molti progetti che prevedono l’autenticazione biometrica nel caso di accessi frequenti con un basso livello di sicurezza. Per quanto riguarda le tecniche di riconoscimento biometrico che si basano sulle caratteristiche comportamentali si può affermare che hanno trovato spazio in quei progetti che prevedono l’autenticazione biometrica mista o multipla (rilevazione dell’impronta digitale + riconoscimento vocale; riconoscimento dell’iride + rilevazione della geometria della mano + dinamica di apposizione della firma, ecc.). 25

I primi schemi di classificazione per le impronte digitale risalgono agli studi di Galton nel 1892 (si veda in proposito alla voce dell’Enciclopedia di Bioetica e Scienza Giuridica: Biometria e riconoscimento biometrico della persona). Nel 1902 Vucetich elaborò il primo metodo di classificazione per il riconoscimento dei criminali, anche se la tecnica per la raccolta delle impronte era ancora imperfetta e poco attendibile; il metodo fu ripreso e perfezionato nel 1907 da Gasti per la Scuola Italiana di Polizia Scientifica. Nel 1950 in America vennero sviluppati i primi sistemi automatici per il riconoscimento delle impronte digitali grazie agli studi sviluppati dall’F.B.I. in collaborazione con il N.B.S. e con la Rockwell International Corporation. 26 Le minutiae sono delle minuscole linee presenti sull’epidermide e che formano dei vortici. Ogni impronta di un dito comprende fino a cento minutiae che hanno la caratteristica di essere uniche per ogni individuo. Vengono denominate dagli esperti del settore anche dèrmatoglífo (firma della pelle). 27 Cfr. Magro G, Iovane G. La biometria e i nuovi sistemi di identificazione. Rassegna dell’Arma. Rivista trimestrale, n. 3/2004. 28 I sistemi per il riconoscimento facciale più utilizzati sono: il PCA (Principal Component Analysis), che interpreta il volto come un punto in uno spazio delle immagini e le proietta su un nuovo spazio attraverso una trasformazione lineare che massimizza la varianza dei volti; l’LCA (Local Component Analysis), attraverso il quale si cerca di operare il riconoscimento automatico dei volti in immagine sia statiche che in movimento. 29 G. Iovane, M. Gaeta, S. Salerno Bio-Face system. Negli Atti del Convegno NIWeek, Austin (USA) 2004.

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La rilevazione automatizzata, ed il confronto automatizzato con dati immagazzinati precedentemente in una banca dati sicura, prevede, secondo la legislazione attuale, che le caratteristiche biometriche per essere utilizzate ed efficaci debbano possedere determinate proprietà:  invariabilità: cioè la costanza delle proprietà per un lungo periodo di tempo;  misurabilità: le proprietà devono poter essere rilevate in condizioni normali;  singolarità: le caratteristiche devono avere proprietà sufficientemente uniche da permettere di distinguere una persona da qualsiasi altra;  accettabilità: l’acquisizione di tali caratteristiche deve essere possibile per un’ampia percentuale della popolazione;  riducibilità: i dati acquisiti devono poter essere riassunti in un file di facile gestione;  affidabilità: il procedimento deve garantire un grado elevato di affidabilità e di riproducibilità;  privacy: il procedimento non deve violare la privacy della persona. Date queste proprietà, il numero di caratteristiche biometriche utilizzabili si riduce significativamente. Molti Paesi a rischio di terrorismo hanno attivato sistemi di rilevazione e riconoscimento biometrico delle identità e prodotto un nuovo tipo di passaporto con informazioni biometriche al fine di rendere più affidabile l’identificazione dei soggetti. Anche l’Italia ha promosso una serie di iniziative in tale direzione, prevedendo l’utilizzo dell’elemento biometrico nella realizzazione di documenti quali il passaporto biometrico e il permesso di soggiorno elettronico30.

Bibliografia di riferimento  A.A.V.V. Brevi note sulle tecnologie biometriche in un contesto ICT. Gruppo di studio per la definizione di iniziative nel campo della biometria. CNIPA – Italia, 1 gennaio 2004.  A.A.V.V. Documento di lavoro sulla biometria. Gruppo di lavoro per la tutela dei dati personali presieduto da S. Rodotà – Istituito a norma dell’art. 29 della Direttiva 95/46/CE – Bruxelles, 13 giugno 2003.  A.A.V.V. Autorità di controllo comune Schengen. II parere 2004 SIS II. Bruxelles, 19 maggio 2004.  Balaam L. N. Fondamenti di Biometria. Testi scientifici modulari – Serie di biologia 2. ISEDI, Milano 1978.  Biasotti A. Le tecnologie biometriche. Sicurezza, contrattualistica e privacy. EPC Libri, 2002.

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Si veda a tal proposito il documento del CNIPA Brevi note sulle tecnologie biometriche in un contesto ICT. Gruppo di Studio per la definizione di iniziative nel campo della biometria. Roma, gennaio 2004.

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 Bodmer W. F., Cavalli-Sforza L. L. Genetica Evoluzione Uomo. Volume secondo – Genetica di popolazioni e genetica biometrica. A. Mondatori Editore, Milano 1977.  Leonardi A. La gestione dei dati personali in Europol. Rassegna dell’Arma. Rivista trimestrale, n. 3/2001.  Magro G, Iovane G. La biometria e i nuovi sistemi di identificazione. Rassegna dell’Arma. Rivista trimestrale, n. 3/2004.  Mather K. Elementi di biometria. Testi e manuali per la scienza contemporanea. Serie di biologia e medicina. Boringheri, Torino 1972.  Rasi G. Il punto di vista dell’Autorità Garante per la tutela dei dati personali. VI Convegno: La Biometria entra nell’e-government. CNIPA – Roma 23 novembre 2004.  Salvi F., Chiandotto B., a cura di Biometria. Principi e metodi per studenti e ricercatori biologi. Piccin Editore, Padova 1978.  Scardovi I. , Monari P. Metodologia statistica in biologia e medicina. UTET, Torino 1993.  Titterington D. M., Cox D. R. Biometrika: One Hundred Years. Oxford University Press Inc., New York 2001.  Wayne. Daniel W. Biostatistics: A Foundation for Analysis in the Health Sciences. Fourth Edition. John Wiley & Sons, New York-Chichester-BrisbaneToronto-Singapore 1987.

Firma estensore della parte di voce: Gianpasquale Preite Università degli Studi di Lecce __________________________________

Firma responsabile del settore: Donato Antonio Limone Professore Ordinario (IUS/20) Preside della Facoltà di Giurisprudenza Università Telematica TEL.M.A. di Roma __________________________________

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