Breve História da Biometria: Como a Identificação pela Íris do Olho Foi Inventada

Francis Galton foi o primeiro a notar a íris do olho humano como uma característica biométrica única, semelhante a uma impressão digital. Em 1888, em seu artigo na revista "Nature", intitulado "Personal identification and description" ("Identificação pessoal e sua descrição"), ele escreveu que o corpo humano poderia ser cortado em um micrótomo em 800 milhões de camadas com uma espessura de um décimo de milésimo de polegada, e em cada uma delas veríamos uma imagem única sob um microscópio. No caso dos sulcos na pele da ponta do dedo e na íris do olho, não é necessário cortar ninguém, a natureza nos fornece padrões únicos já prontos. Ao mesmo tempo, acrescenta, "as marcas na íris do olho nunca foram devidamente estudadas, exceto pelos fabricantes de próteses oculares, que reconhecem milhares de suas variedades. Essas marcas merecem ser fotografadas da natureza em grande escala".

Elas foram fotografadas muitas vezes e rapidamente se convenceram de que o padrão da íris de cada pessoa é realmente tão único quanto as impressões digitais. Em 1935, o criminologista Carleton Simon e o médico-chefe do departamento de oftalmologia do Hospital Mount Sinai de Nova York, Isidore Goldstein, publicaram um artigo no "New York medical journal" intitulado "Um novo método científico de identificação", que afirmava que o padrão da íris do olho é único e, portanto, adequado para a identificação de uma pessoa. No mesmo ano, eles relataram isso na reunião anual dos chefes de polícia em Nova York. É claro que Simon e Goldstein só podiam afirmar isso com um certo grau de probabilidade; o Hospital Mount Sinai, embora fosse o maior da cidade, tinha uma amostra de pacientes cujas íris foram verificadas quanto à semelhança que atendia apenas ao limite de probabilidade de 95%. Exatamente 20 anos depois, outro oftalmologista, Dr. Paul Tower, mostrou que os padrões da íris diferem, e muito, em seis pares de gêmeos monozigóticos (idênticos) que ele examinou, o que causou uma impressão muito maior nos criminologistas do que o relatório de Goldstein e Simon.

No entanto, colocar a identificação de uma pessoa pela íris do olho em produção em massa era problemático por uma simples razão. A íris se esticava e se contraía, ajustando o tamanho da pupila dependendo da iluminação e, correspondentemente, seu padrão se comprimia e se endireitava. Era necessário criar condições para que o tamanho da pupila fosse o mesmo. O que dizer da criação de armazenamentos de milhares dessas fotos, e do próprio procedimento de "datiloscopia" da íris com um diâmetro de pupila precisamente definido? Além disso, no resultado final, a datiloscopia era incomparavelmente mais simples e barata.

Em suma, desde os tempos de Galton, por quase um século, houve apenas apelos para usar a íris para autenticação sem propor uma maneira específica de fazê-lo na prática, e somente em 1978 um dispositivo e um método para identificar pessoas por seus olhos foram patenteados. Mas não pela íris, mas pelos padrões de vasos sanguíneos na retina do olho.

O autor desta invenção, Robert Hill (ele próprio era engenheiro, não oftalmologista, mas também não era estranho à oftalmologia - seu pai era oftalmologista) escreveu em seu pedido de patente: "A retina do olho de cada pessoa é única nos seguintes parâmetros: o número de grandes vasos sanguíneos na área do disco óptico; o ângulo relativo de saída desses grandes vasos sanguíneos do nervo óptico; as características da ramificação dos vasos sanguíneos; o tamanho do disco óptico. Além disso, a imagem na retina do olho dificilmente mudará significativamente com a idade. É impossível falsificar uma imagem na retina do olho. Como uma característica distintiva está associada à função da visão, é impossível alterar a imagem na retina. <...> Assim, o método descrito na presente invenção, em termos gerais, consiste em fazer com que uma pessoa fixe seu olhar em um ponto de fixação localizado a uma distância especificada da lente de seu olho, escanear o olho com uma fonte de luz e registrar a parte da luz que é refletida pela retina do olho. <...> A amostra resultante é registrada junto com o número de identificação atribuído à pessoa para comparação posterior com uma amostra dessa pessoa obtida posteriormente, a fim de estabelecer sua identidade".

O próprio dispositivo de Hill consistia em uma fonte de luz pontual que escaneava o olho com 360 LEDs dispostos na forma de dois círculos concêntricos, que eram ligados e desligados sequencial e rapidamente, e um fotodetector conectado a um computador, que salvava e reproduzia o padrão resultante para comparação. Além dos Estados Unidos, Robert Hill patenteou seu scanner no Reino Unido, França, Alemanha, Japão e, em seguida, em Hong Kong, fundou a corporação EyeDentify, Inc. e, em 1981, seus scanners de retina ocular apareceram à venda. Se você acredita no jornal "The New York Times", os primeiros modelos de seus scanners de retina ocular custavam até US$ 60.000, depois caíram para US$ 7.000 no final dos anos 80, mas foram comprados às centenas, principalmente pelos ministérios da defesa e energia americanos, a CIA, a Boeing, os bancos e até mesmo uma prisão no estado de Utah gastou dinheiro. É verdade que o próprio Hill já não era o chefe da empresa que fundou, seus investidores não erraram na invenção e recuperaram o seu com lucro.

Nessa altura, o problema da pupila que se expande e contrai ao escanear a íris do olho também já tinha sido resolvido, e também da forma mais simples. Foi resolvido por dois oftalmologistas com diplomas de PhD, Leonard Flom e Aran Safir, da mesma clínica oftalmológica do Hospital Mount Sinai, onde o Dr. Goldstein trabalhou no passado. Em 1987, eles receberam uma patente para o "Sistema de reconhecimento da íris do olho".

"Primeiro, o olho é iluminado até que a pupila atinja um tamanho especificado, após o qual uma imagem da íris e da pupila é obtida", escreveram eles. "Em seguida, esta imagem é comparada com as informações salvas para identificação. As informações salvas são obtidas de um olho cuja pupila foi trazida para o mesmo tamanho especificado. A iluminação da íris pode ser realizada em um ângulo oblíquo de vários pontos ao longo da circunferência da íris. A iluminação de cada ponto pode ser relativamente monocromática para que a sombra resultante não tenha a cor da fonte de luz neste ponto, o que proporciona melhor contraste. O sistema de reconhecimento da íris pode incluir um processador que controla o circuito de controle de iluminação e uma câmera para obter imagens com vários tamanhos de pupila predefinidos".

O protótipo de seu scanner custou aos inventores US$ 13.000, mas não entrou em produção. Por que - só podemos adivinhar. A julgar por evidências circunstanciais, provavelmente foi assim que aconteceu. Cinco anos depois, todos descobriram que o Dr. Flom estava tratando a visão de John Francis Welch Jr., presidente do conselho e CEO da General Electric Company. Ou foi ele quem contratou o especialista em visão computacional John Daugman, então professor em Cambridge, ou ele se encontrou, mas, de qualquer forma, em 1994 Daugman recebeu uma patente para um "Sistema biométrico de identificação pessoal baseado na análise da íris do olho" com prioridade de 1991.

Ele afirma: "A única tentativa anterior de usar as vantagens da íris do olho para criar um sistema de identificação pessoal foi feita na patente dos EUA nº 4.641.349, emitida para Flom e Safir e intitulada 'Sistema de reconhecimento da íris do olho'. Ele revela o conceito geral de usar a íris do olho como um método de identificação, mas não descreve uma implementação específica de tal sistema. <...> Nenhuma formulação teórica ou matemática foi proposta para tomar decisões com base na comparação de conjuntos de dados incomparáveis. Além disso, nenhum método foi descrito para calcular os níveis de confiança associados à identificação. <...> Enquanto isso, embora a íris se estique e se contraia, ajustando o tamanho da pupila dependendo da iluminação, sua estrutura praticamente não muda, exceto pelo alongamento e compressão. Tais distorções de textura podem ser facilmente eliminadas matematicamente ao analisar a imagem da íris do olho para extrair e codificar uma assinatura da íris que permanece inalterada em uma ampla gama de dilatação da pupila".

Como agora escrevem em diretórios e enciclopédias, o professor de TI Daugman inventou o IrisCode - um algoritmo bidimensional para reconhecimento da íris baseado em wavelets de Gabor, que está na base de todos os sistemas de reconhecimento automático da íris do olho disponíveis publicamente e com a ajuda do qual mais de 1,5 bilhão de pessoas foram registradas em todo o mundo como parte de programas de identificação do governo. Ele é merecidamente considerado o pai fundador deste método de autenticação biométrica, que se tornou amplamente utilizado graças a várias empresas, e principalmente a IriScan - uma startup de Flom, Safir e Daugman. É muito menos comum escrever que esta startup foi investida pela GE Capital, ou seja, a divisão financeira da General Electric Company, onde o paciente do Dr. Flom, John Francis Welch Jr., estava no comando. Em maio de 2013, todos os três - John Daugman, Leonard Flom e Aran Safir - foram introduzidos no National Inventors Hall of Fame por suas contribuições para o desenvolvimento do sistema de reconhecimento da íris do olho.