Análise de propriedades intrínsecas e extrínsecas de amostras biométricas para detecção de ataques de apresentação

Orientadores: Anderson de Rezende Rocha, Hélio PedriniTese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de ComputaçãoResumo: Os recentes avanços nas áreas de pesquisa em biometria, forense e segurança da informação trouxeram importantes melhorias na eficácia dos sistemas de reconhecimento biométricos. No entanto, um desafio ainda em aberto é a vulnerabilidade de tais sistemas contra ataques de apresentação, nos quais os usuários impostores criam amostras sintéticas, a partir das informações biométricas originais de um usuário legítimo, e as apresentam ao sensor de aquisição procurando se autenticar como um usuário válido. Dependendo da modalidade biométrica, os tipos de ataque variam de acordo com o tipo de material usado para construir as amostras sintéticas. Por exemplo, em biometria facial, uma tentativa de ataque é caracterizada quando um usuário impostor apresenta ao sensor de aquisição uma fotografia, um vídeo digital ou uma máscara 3D com as informações faciais de um usuário-alvo. Em sistemas de biometria baseados em íris, os ataques de apresentação podem ser realizados com fotografias impressas ou com lentes de contato contendo os padrões de íris de um usuário-alvo ou mesmo padrões de textura sintéticas. Nos sistemas biométricos de impressão digital, os usuários impostores podem enganar o sensor biométrico usando réplicas dos padrões de impressão digital construídas com materiais sintéticos, como látex, massa de modelar, silicone, entre outros. Esta pesquisa teve como objetivo o desenvolvimento de soluções para detecção de ataques de apresentação considerando os sistemas biométricos faciais, de íris e de impressão digital. As linhas de investigação apresentadas nesta tese incluem o desenvolvimento de representações baseadas nas informações espaciais, temporais e espectrais da assinatura de ruído; em propriedades intrínsecas das amostras biométricas (e.g., mapas de albedo, de reflectância e de profundidade) e em técnicas de aprendizagem supervisionada de características. Os principais resultados e contribuições apresentadas nesta tese incluem: a criação de um grande conjunto de dados publicamente disponível contendo aproximadamente 17K videos de simulações de ataques de apresentações e de acessos genuínos em um sistema biométrico facial, os quais foram coletados com a autorização do Comitê de Ética em Pesquisa da Unicamp; o desenvolvimento de novas abordagens para modelagem e análise de propriedades extrínsecas das amostras biométricas relacionadas aos artefatos que são adicionados durante a fabricação das amostras sintéticas e sua captura pelo sensor de aquisição, cujos resultados de desempenho foram superiores a diversos métodos propostos na literature que se utilizam de métodos tradicionais de análise de images (e.g., análise de textura); a investigação de uma abordagem baseada na análise de propriedades intrínsecas das faces, estimadas a partir da informação de sombras presentes em sua superfície; e, por fim, a investigação de diferentes abordagens baseadas em redes neurais convolucionais para o aprendizado automático de características relacionadas ao nosso problema, cujos resultados foram superiores ou competitivos aos métodos considerados estado da arte para as diferentes modalidades biométricas consideradas nesta tese. A pesquisa também considerou o projeto de eficientes redes neurais com arquiteturas rasas capazes de aprender características relacionadas ao nosso problema a partir de pequenos conjuntos de dados disponíveis para o desenvolvimento e a avaliação de soluções para a detecção de ataques de apresentaçãoAbstract: Recent advances in biometrics, information forensics, and security have improved the recognition effectiveness of biometric systems. However, an ever-growing challenge is the vulnerability of such systems against presentation attacks, in which impostor users create synthetic samples from the original biometric information of a legitimate user and show them to the acquisition sensor seeking to authenticate themselves as legitimate users. Depending on the trait used by the biometric authentication, the attack types vary with the type of material used to build the synthetic samples. For instance, in facial biometric systems, an attempted attack is characterized by the type of material the impostor uses such as a photograph, a digital video, or a 3D mask with the facial information of a target user. In iris-based biometrics, presentation attacks can be accomplished with printout photographs or with contact lenses containing the iris patterns of a target user or even synthetic texture patterns. In fingerprint biometric systems, impostor users can deceive the authentication process using replicas of the fingerprint patterns built with synthetic materials such as latex, play-doh, silicone, among others. This research aimed at developing presentation attack detection (PAD) solutions whose objective is to detect attempted attacks considering different attack types, in each modality. The lines of investigation presented in this thesis aimed at devising and developing representations based on spatial, temporal and spectral information from noise signature, intrinsic properties of the biometric data (e.g., albedo, reflectance, and depth maps), and supervised feature learning techniques, taking into account different testing scenarios including cross-sensor, intra-, and inter-dataset scenarios. The main findings and contributions presented in this thesis include: the creation of a large and publicly available benchmark containing 17K videos of presentation attacks and bona-fide presentations simulations in a facial biometric system, whose collect were formally authorized by the Research Ethics Committee at Unicamp; the development of novel approaches to modeling and analysis of extrinsic properties of biometric samples related to artifacts added during the manufacturing of the synthetic samples and their capture by the acquisition sensor, whose results were superior to several approaches published in the literature that use traditional methods for image analysis (e.g., texture-based analysis); the investigation of an approach based on the analysis of intrinsic properties of faces, estimated from the information of shadows present on their surface; and the investigation of different approaches to automatically learning representations related to our problem, whose results were superior or competitive to state-of-the-art methods for the biometric modalities considered in this thesis. We also considered in this research the design of efficient neural networks with shallow architectures capable of learning characteristics related to our problem from small sets of data available to develop and evaluate PAD solutionsDoutoradoCiência da ComputaçãoDoutor em Ciência da Computação140069/2016-0 CNPq, 142110/2017-5CAPESCNP

LOCKSS - USP: uma iniciativa de Preservação Digital

LOCKSS e preservação digital no BRASIL. Podemos definir Preservação Digital como o conjunto de atividades ou processos responsáveis por garantir o acesso contínuo a longo-prazo à informação científica, tecnológica e cultural existente em formatos digitais. O projeto LOCKSS (Lot Of Copies Keep Stuff Safe) é um software de código aberto desenvolvido pela Universidade de Stanford, com o intuito de preservar dados digitais. Possui uma abordagem peer-to-peer e garante a integridade e disponibilidade do dos acervos digitais preservados. No Brasil, a Rede Brasileira de Serviços de Preservação Digital, ou Rede Cariniana, é uma iniciativa do Instituto Brasileiro de Informação em Ciência e Tecnologia para a salvaguarda do patrimônio científico, tecnológico e cultural, de forma distribuída, por instituições de pesquisa em parceria com o IBICT. Sua implantação foi fundamentada na utilização do LOCKSS em uma infraestrutura descentralizada, utilizando recursos de computação distribuída

Tratamentos para superação de dormência em sementes de Enterolobium contortisiliquum (Vell.) Morong

As sementes da espécie Enterolobium contortisiliquum, popularmente conhecida como tamboril, apresentam alto grau de dormência, resultando em baixos níveis de germinação, o que dificulta a produção de mudas. Este trabalho teve como objetivo testar a eficiência da escarificação química e em água fervente para superação da dormência tegumentar das sementes de tamboril, utilizando-se os seguintes tratamentos: imersão das sementes em ácido sulfúrico (96% PA) por 15, 30, 45 e 60 min, seguidos por lavagem em água corrente por 10 min; e imersão em água fervente (≅100 °C) por 2, 4 min e até o resfriamento. As sementes foram colocadas para germinar em rolos de papel tipo Germitest® e incubadas em BOD, a 27 °C e fotoperíodo de 12/12 (dia e noite). Avaliou-se a porcentagem de germinação e o índice de velocidade de germinação (IVG). Os resultados permitiram inferir que a imersão das sementes em ácido sulfúrico por 15, 30, 45 e 60 min, bem como em água fervente até o resfriamento, foram os tratamentos que apresentaram maior eficiência na superação da dormência de sementes de tamboril. Todavia, recomenda-se o tratamento em água fervente até o resfriamento, levando-se em consideração a facilidade operacional e a relação custo/benefício

Stolen dreams: Youth in poor communities on the Coast of Paraná – Brazil

Brazil is going through a period of instability in the economic and social areas, resulting from a model of governmental management that cares little, especially for the new generations. In this context, a descriptive exploratory study was carried out with 173 young people about the problems faced in building the future. The study revealed that the average age was 19.24 years old and the average income was USD 270 for a family with an average of 4.6 people, without their own residence. 40% of these families did not have formal employment. 36.5% of young people felt deeply discouraged about the future, and among the reasons revealed by them there were the absence of a minimum income (39.9%), difficulty in accessing free public education (28%), low job offer that can reconcile with studies (22%), not considering themselves capable of overcoming difficulties (18%) and fear of failure (14%). According to the perception of all respondents, public policies to encourage minorities and access to education and work have been dilapidated in recent years and that has been the main cause that prevents the future desired by new generations

Paciente pediátrico portador de transtorno espectro autista em um ambulatório: relato de experiência / Pediatric patient with autistic spectrum disorder in an outpatient clinic: experience report

O transtorno do espectro autista (TEA) é um grupo de distúrbios do desenvolvimento neurológico de início precoce, caracterizado por comprometimento das habilidades sociais e de comunicação, além de comportamentos estereotipados. Este trabalho teve como objetivo relatar a experiência vivenciadas durante o período das aulas práticas em um ambulatório pediátrico, pontuando a assistência de enfermagem para um paciente pediátrico com Transtorno do Espectro Autista (TEA), e os cuidados voltados para as suas enfermidades. Trata-se de um estudo descritivo do tipo relato de experiência, realizado por acadêmicas de enfermagem da Universidade da Amazônia - UNAMA, durante as aulas práticas em um ambulatório infantil em Belém – PA, concluímos que a importância do enfermeiro sobre orientar os pais, e direciona-los a consultar o filho com outros profissionais da equipe multiprofissional de saúde, e para melhorar a qualidade de vida da criança.

A promoção da saúde pelas ondas do rádio: um foco na propaganda de medicamentos

This article refers to the reporting experience developed in partnership among the Na-tional Agency for Sanitary Surveillance, Sanitary Surveillance of Juiz de Fora city − MG and Faculty of Pharmacy of the Federal University of Juiz de Fora involving radio commu-nicators, health professionals and academics to reflect and discuss on the Rational Use of Drugs. Fields of Health, Communication and Education have joined together to work towards a common interest. The high frequency of misleading advertisements of drugs has contributed to self-medication. Through the creation of the project “Health promo-tion through radio waves” we aimed, through a symposium, mobilize local radio stations, in order to reduce the rate of irregular drug advertisements broadcast by this medium. The symposium was attended by 159 participants, divided into the following categories: 102 students, 26 health professionals, media professionals and 5 participants classified in other categories. We found that the primary target audience, broadcasters, had poor adhesion pointing to the need for new strategies to mobilize this category. This initiative will favorably influence the Sanitary Surveillance’s reality transformation by means of health promotion and decreasing the sanitary risk generated by drug advertising in radio.Este trabalho refere-se à experiência desenvolvida em parceria com a Agência Nacional de Vigilância Sanitária, Vigilância Sanitária Municipal de Juiz de Fora − MG e Faculdade de Farmácia da Universidade Federal de Juiz de Fora, envolvendo radiocomunicadores, profissionais e acadêmicos da saúde para reflexão e discussão sobre o Uso Racional de Medicamentos. Os campos da Saúde, da Comunicação e da Educação se integraram para reunir esforços em prol de um interesse comum. A alta frequência de propagan-das enganosas de medicamentos tem contribuído para a automedicação. Através da criação do projeto “A promoção da saúde pelas ondas do rádio” buscamos, mediante a realização de seminário, a mobilização das emissoras de rádio locais, objetivando reduzir o índice de propagandas irregulares de medicamentos veiculados por esse meio de comunicação. O seminário contou com 159 participantes, distribuídos nas seguintes categorias: 102 estudantes, 26 profissionais de saúde, 5 profissionais de comunicação e 5 participantes enquadrados em outras categorias. Verificamos que o público alvo princi-pal − os radialistas − demonstrou pouca adesão, apontando para a necessidade de novas estratégias de mobilização da categoria que, a partir da consciência sanitária adquirida, atuará como promotora da saúde e contribuirá para reduzir o risco sanitário gerado pela propaganda de medicamentos no rádio

The 2nd competition on counter measures to 2D face spoofing attacks

Personal use of this material is permitted. Permission from IEEE must be obtained for all other uses, in any current or future media, including reprinting/republishing this material for advertising or promotional purposes, creating new collective works, for resale or redistribution to servers or lists, or reuse of any copyrighted component of this work in other works. I. Chingovska, J. Yang, Z. Lei, D. Yi, S. Z. Li, O. Kahm, C. Glaser, N. Damer, A. Kuijper, A. Nouak, J. Komulainen, T. Pereira, S. Gupta, S. Khandelwal, S. Bansal, A. Rai, T. Krishna, D. Goyal, M.-A. Waris, H. Zhang, I. Ahmad, S. Kiranyaz, M. Gabbouj, R. Tronci, M. Pili, N. Sirena, F. Roli, J. Galbally, J. Fiérrez, A. Pinto, H. Pedrini, W. S. Schwartz, A. Rocha, A. Anjos, S. Marcel, "The 2nd competition on counter measures to 2D face spoofing attacks" in International Conference on Biometrics (ICB), Madrid (Spain), 2013, 1-6As a crucial security problem, anti-spoofing in biometrics, and particularly for the face modality, has achieved great progress in the recent years. Still, new threats arrive inform of better, more realistic and more sophisticated spoofing attacks. The objective of the 2nd Competition on Counter Measures to 2D Face Spoofing Attacks is to challenge researchers to create counter measures effectively detecting a variety of attacks. The submitted propositions are evaluated on the Replay-Attack database and the achieved results are presented in this paper.The authors would like to thank the Swiss Innovation Agency (CTI Project Replay) and the FP7 European TABULA RASA Project4 (257289) for their financial support

The Impact of Shame, Self-Criticism and Social Rank on Eating Behaviours in Overweight and Obese Women Participating in a Weight Management Programme

Recent research has suggested that obesity is a stigmatised condition. Concerns with personal inferiority (social rank), shame and self-criticism may impact on weight management behaviours. The current study examined associations between social comparison (shame, self-criticism), negative affect and eating behaviours in women attending a community based weight management programme focused on behaviour change. 2,236 participants of the programme completed an online survey using measures of shame, self-criticism, social comparison, and weight-related affect, which were adapted to specifically address eating behaviour, weight and body shape perceptions. Correlation analyses showed that shame, self-criticism and social comparison were associated with negative affect. All of these variables were related to eating regulation and weight control (p < 0.001). Path analysis revealed that the association of shame, hated-self, and low self-reassurance on disinhibition and susceptibility to hunger was fully mediated by weight-related negative affect, even when controlling for the effect of depressive symptoms (p < 0.050 to p < 0.010). In addition, feelings of inadequacy and unfavourable social comparisons were associated with higher disinhibition and susceptibility to hunger, partially mediated through weight-related negative affect (p = 0.001). These variables were negatively associated with extent of weight loss during programme attendance prior to the survey, while self-reassurance and positive social comparisons were positively associated with the extent of weight loss prior to the survey (p < .050). Shame, self-criticism, and perceptions of inferiority may play a significant role in self-regulation of eating behaviour in overweight people trying to manage their weight

Elevated temperature inhibits SARS-CoV-2 replication in respiratory epithelium independently of IFN-mediated innate immune defences

The pandemic spread of Severe Acute Respiratory Syndrome Coronavirus 2 (SARS-CoV-2), the etiological agent of Coronavirus Disease 2019 (COVID-19), represents an ongoing international health crisis. A key symptom of SARS-CoV-2 infection is the onset of fever, with a hyperthermic temperature range of 38 to 41°C. Fever is an evolutionarily conserved host response to microbial infection that can influence the outcome of viral pathogenicity and regulation of host innate and adaptive immune responses. However, it remains to be determined what effect elevated temperature has on SARS-CoV-2 replication. Utilizing a three-dimensional (3D) air–liquid interface (ALI) model that closely mimics the natural tissue physiology of SARS-CoV-2 infection in the respiratory airway, we identify tissue temperature to play an important role in the regulation of SARS-CoV-2 infection. Respiratory tissue incubated at 40°C remained permissive to SARS-CoV-2 entry but refractory to viral transcription, leading to significantly reduced levels of viral RNA replication and apical shedding of infectious virus. We identify tissue temperature to play an important role in the differential regulation of epithelial host responses to SARS-CoV-2 infection that impact upon multiple pathways, including intracellular immune regulation, without disruption to general transcription or epithelium integrity. We present the first evidence that febrile temperatures associated with COVID-19 inhibit SARS-CoV-2 replication in respiratory epithelia. Our data identify an important role for tissue temperature in the epithelial restriction of SARS-CoV-2 independently of canonical interferon (IFN)-mediated antiviral immune defenses