Le journal du cnrs numéro 21 Avril 2008

Brèves

Découverte d'une mosaïque exceptionnelle

Une mosaïque de 36 mètres carrés, aux couleurs variées, vient d'être exhumée par une équipe du CNRS sur la colline de l'Ermitage à Alès. Elle date de 50 avant notre ère, et constitue une découverte exceptionnelle en ce lieu. À l'époque, la colline était une véritable ville gauloise mais aussi un « emporion », une zone marchande, idéalement placée à la frontière entre la province romaine de Transalpine occupée depuis 118 avant J.-C. et le reste de la Gaule, encore indépendante jusqu'en – 52. « La taille de la mosaïque, ses motifs et ses cinq couleurs, en font une œuvre remarquable, à la hauteur de celles identifiées sur des sites plus prestigieux comme Marseille, Narbonne ou Glanum », explique Fabienne Olmer, chercheuse CNRS au sein du laboratoire « Archéologie des sociétés méditerranéennes » (Laboratoire CNRS Université Montpellier 3 Inrap ministère de la Culture et de la Communication) et responsable des fouilles. Auparavant, ce site avait déjà révélé des mosaïques assez abîmées mais aussi des objets comme de la monnaie, des parures et de la vaisselle. Cette mosaïque mise au jour dans une maison appartenant certainement à un Gaulois riche et de pouvoir constitue un nouveau témoignage précieux de la romanisation et des échanges entre les mondes gaulois et romains.

Biomarine, union sacrée pour l'océan

Du 20 au 24 octobre 2008, à Toulon et à Marseille, le Forum international Biomarine rassemblera le monde industriel, scientifique et politique afin de faire émerger des solutions innovantes et concrètes pour préserver la mer et les océans. Évènement maritime majeur de la présidence française de l'Union européenne, en partenariat avec le CNRS, Biomarine offrira un vaste programme de conférences, données notamment par des experts du CNRS en matière de développement durable, d'écosystèmes marins, etc. Une convention d'affaires inédite sera aussi ouverte aux industriels, aux scientifiques et aux partenaires publics.

Un labo à antennes

Le 30 septembre, devait naître officiellement le premier laboratoire commun entre le CNRS, une université (Nice Sophia-Antipolis) et France Télécom (Orange Labs de La Turbie) : le Centre de recherche mutualisé sur les antennes (Cremant). Son ambition : devenir un acteur majeur dans le domaine des antennes, des objets et systèmes communicants, depuis la modélisation jusqu'à l'intégration. Il mutualisera les moyens entre les chercheurs du Laboratoire d'électronique, antennes et télécommunication (Leat) (Laboratoire CNRS Université de Nice Sophia-Antipolis) et les ingénieurs R&D de France Télécom-Orange.

Sesame, le synchrotron du Moyen Orient

Le 3 novembre, le site du synchrotron Sesame sera inauguré en Jordanie. Un édifice auquel le CNRS a apporté sa pierre : l'organisme a en effet cédé plusieurs équipements scientifiques du Laboratoire pour l'utilisation du rayonnement électromagnétique (Lure), qui a précédé le synchrotron Soleil. Ceux-ci viennent d'ailleurs d'arriver à destination. À l'image du Cern, ce laboratoire sera ouvert à l'ensemble des équipes de recherche de la région. Avec le Lure puis avec le synchrotron Soleil, le CNRS a aussi contribué à la formation des personnels appelés à assurer la construction et l'exploitation de la machine.

Contact : Abderrahmane Tadjeddine, [e-mail]

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ENQUETE Ce que va changer le numérique

Ce mois-ci, les tout premiers passeports « biométriques », contenant les empreintes digitales du détenteur, doivent être délivrés en France. Un signe des temps : dans les aéroports ou même dans les cantines scolaires, la biométrie, qui permet d'identifier quelqu'un à partir d'un élément de son corps, est en plein essor comme le démontrent deux évènements internationaux (En témoignent le Salon 2008 « Cartes et identification », du 4 au 6 novembre à Villepinte, ou la IIe Conférence mondiale sur la biométrie (Biometrics 2008) à Londres du 21 au 23 octobre). Cette technologie vient s'ajouter à toutes les autres (téléphones portables, cartes de paiement, puces RFID, Internet, etc.) qui envahissent notre quotidien, pour notre confort ou notre sécurité et drainent tout un flot de données personnelles. Peuvent-elles porter atteinte à notre vie privée ? Le numérique nous met-il sous surveillance ? Le journal du CNRS ouvre le dossier.

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Souriez, vous êtes identifiés

Une vie de moins en moins privée

Fichiers numériques : gare aux dérives !

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Souriez, vous êtes identifiés

Comment être sûr que l'identité d'un individu est bien celle qu'il revendique ? Comment sécuriser l'accès à une installation sensible, un aéroport, un hôpital... tout en mobilisant le moins de personnel possible ? Comment repérer un suspect dans une foule, etc. ? À l'heure où bon nombre d'acteurs étatiques et privés hissent le pavillon sécuritaire, jamais ces questions n'ont été aussi brûlantes. Et jamais les techniques dites biométriques n'ont connu un tel essor, elles qui « permettent de distinguer les individus en mesurant “quelque chose” d'eux-mêmes, en réduisant ce “quelque chose” à un code numérique et en le comparant avec les données préalablement enregistrées et mémorisées dans une base de référence », comme l'explique Jean-Luc Dugelay, professeur à l'école d'ingénieurs Eurecom, associée au laboratoire « Systèmes de communications » (Laboratoire CNRS Institut Eurecom). Selon un rapport du cabinet d'études américain International Biometric Group, le marché mondial de la biométrie s'est élevé à quelque 3 milliards de dollars en 2007 et devrait tutoyer les 7,5 milliards de dollars en 2012 (hors ADN). Le jackpot. Que l'on s'en réjouisse, en ces temps de guerre de l'ombre contre l'hydre terroriste, ou que l'on s'en inquiète, au nom de la préservation des libertés individuelles, les méthodes d'identification ou de vérification (L'identification consiste à associer une identité à une personne, la vérification à confirmer ou infirmer une identité proclamée) de l'identité désertent chaque jour davantage les romans de science-fiction pour infiltrer notre quotidien. Dernier exemple franco-français en date : le très controversé passeport biométrique – dont le premier exemplaire doit être délivré en octobre 2008. Il contiendra une puce électronique où seront stockés l'état civil du titulaire, sa photo numérisée ainsi que les empreintes digitales numérisées des deux index (huit empreintes étant conservées dans une base centrale).

Les signatures du corps

Mais quels sont les principaux procédés biométriques existants et leurs spécificités ? Et quels projets d'avant-garde mûrissent dans les laboratoires universitaires ou industriels ? Une remarque préliminaire, d'abord. Pour prouver une identité, autrement dit répondre à la question « Qui est qui ? », trois solutions se présentent : utiliser ce que quelqu'un « possède » (une carte à puce, un badge magnétique, un document… faciles à égarer), ce qu'il « sait » (un mot de passe, un code carte bancaire, un code pin… faciles à oublier) ou ce qu'il « est ». La biométrie repose sur ce dernier principe. Surtout, les caractéristiques physiques ou comportementales à la base de tout système biométrique doivent être universelles (c'est-à-dire présentes chez tout un chacun), collectables, mesurables, uniques, permanentes au cours de la vie et, last but not least, difficilement falsifiables. Non moins important : l'« acceptabilité sociale » du procédé (les sujets à contrôler doivent s'y soumettre sans réticence) et sa fiabilité, le défi consistant à réduire au maximum le taux de « fausses acceptations » (la reconnaissance d'une personne qui n'est pas la bonne) et celui de « faux rejets » (la non-reconnaissance de la bonne personne). S'agissant des aspects de notre individu susceptibles d'être mis en équation, les experts de la biométrie n'ont que l'embarras du choix. Ils peuvent soit utiliser des techniques reposant sur des données morphologiques (empreintes digitales, iris de l'œil, géométrie des vaisseaux sanguins du poignet ou du fond de l'œil…), soit recourir à l'analyse de signaux biologiques (ADN, odeur, salive…), soit exploiter des caractéristiques comportementales ou dynamiques (voix, démarche, tracé de signature, frappe sur un clavier d'ordinateur...).

Sur le bout des doigts

Emblématique de la première de ces catégories, la reconnaissance des empreintes digitales est la plus ancienne des méthodes biométriques, et celle qui, bien que centenaire, continue d'offrir le meilleur rapport simplicité/fiabilité. C'est que l'extrémité de chaque doigt est tapissée de coussinets brodés de lignes en relief (les « crêtes papillaires »). Lesquelles, espacées régulièrement les unes des autres, forment localement des motifs (« minuties ») et, à une échelle plus globale, des objets épousant la forme d'îlot, de lac, de crochet, de fourche, d'anneau…, propres à chaque être humain. La probabilité de trouver deux réseaux identiques est quasi nulle, même chez les vrais jumeaux ! Côté pratique, plus besoin d'encrer son doigt et de l'appuyer sur une feuille de papier pour l'acquisition des données. Des scanners thermiques, optiques, à ultrasons…, s'en chargent. Résultat, un nombre grandissant de produits (portes d'entrée, portières automobiles, téléphones, coffres-forts, clés USB, disques durs externes, souris…) sont équipés de dispositifs de lecture d'empreintes digitales miniatures désencombrant les poches de clés en tous genres et les cervelles de codes secrets, de mots de passe et autres numéros d'identification personnelle. Idem pour le passage en caisse des supermarchés. Sous peu, votre empreinte digitale suffira pour que votre compte soit débité. Mieux, on devrait savoir demain « récupérer » à la volée les empreintes digitales d'un individu : plus besoin de poser le doigt, pourvu que les dernières phalanges se tournent un instant dans la direction d'un capteur. Efficace (moins de 1 % d'erreurs) et bon marché, la reconnaissance automatique d'empreintes n'est toutefois pas exempte de défauts. « Nos empreintes digitales ne sont pas “gravées dans du marbre”, dit Hervé Glotin, du Laboratoire des sciences de l'information et des systèmes (LSIS) (Laboratoire CNRS Universités Aix-Marseille1, 2 et 3 Ensam Aix-en-Provence Université Toulon), et se détériorent (vieillissement de l'épiderme ou agression externe). Mais ce sont surtout les variations de mesure qui peuvent rendre leurs identifications délicates : en effet, la qualité du capteur, les différentes positions et pressions du doigt, induisent omissions et confusions des minuties durant la paramétrisation et la reconnaissance des empreintes, ce qui dégrade plus les performances des systèmes automatiques que celles des experts humains. C'est pour cela que nous avons récemment proposé des algorithmes de paramétrisation qualitative des empreintes, moins sensibles à certains bruits que les approches classiques purement quantitatives. »

Pour vos beaux yeux

Et la reconnaissance de l'iris ? La technique est en pleine effervescence. Dans certains aéroports (comme l'aéroport Pierre-Elliott-Trudeau de Montréal), des voyageurs « pré-approuvés » (autrement dit fichés) évitent déjà les longues files d'attente dues aux contrôles en tous genres grâce à des bornes de lecture de l'iris. « Cette membrane colorée, située entre le blanc de l'œil et la pupille, est composée d'un enchevêtrement de microcanaux résultant des hasards du développement embryonnaire, rappelle Lionel Torres, directeur du département Microélectronique du Laboratoire d'informatique, de robotique et de microélectronique de Montpellier (Lirmm) (Laboratoire CNRS Université Montpellier 3). Elle présente l'avantage de devenir stable dès l'âge de 18 mois, d'être spécifique à chaque individu (même deux vrais jumeaux possèdent quatre iris différents), bien protégée et cependant visible de loin. En extrayant, puis en traitant numériquement les caractéristiques de l'iris d'un individu, on obtient une espèce de code-barres que l'on peut ranger dans une base de données, exactement comme pour les empreintes digitales. » Problème : pour donner entière satisfaction, cette biométrie nécessite une coopération stricte de l'utilisateur au moment de l'acquisition de l'image de son iris. Cette image « peut être dégradée par de multiples artifices (mouvements de tête, occlusion partielle ou totale de l'iris par les cils et les paupières…), et il n'est pas rare qu'il faille procéder à plusieurs acquisitions avant d'obtenir une image exploitable par le système de reconnaissance », explique Salah Bourennane, responsable du Groupe Signaux multidimensionnels (GSM) à l'Institut Fresnel (Laboratoire CNRS Universités Aix-Marseille 1 et 3 Centrale Marseille). D'où les efforts déployés par son équipe pour éliminer les « mauvaises images », donc rendre le système d'exploitation plus agréable pour l'utilisateur. « Après avoir remplacé l'appareil photographique par une caméra vidéo, nous avons développé un algorithme qui sélectionne les meilleures images d'iris en un minimum de temps, dit-il. Cette méthode, relativement insensible aux occlusions partielles de l'iris, aux mouvements de la caméra et aux déplacements rapides de la «cible», permet actuellement de choisir les images les plus nettes avec un très bon taux de succès, le tout à la cadence de 10 images par seconde. » Quant aux escrocs qui songeraient à changer d'iris pour circuler incognito, comme Tom Cruise dans le film Minority Report, qu'ils se souviennent que la greffe de nerfs optiques n'en est qu'à ses balbutiements.

La piste vocale

La reconnaissance vocale, de son côté, peine à gagner ses galons de technique biométrique mature. « L'expression “empreinte vocale”, fréquente dans les médias, donne à croire que la voix présente des caractéristiques aussi stables et fiables que celles des empreintes digitales ou génétiques, intervient Claude Barras, du Laboratoire d'informatique pour la mécanique et les sciences de l'ingénieur (Limsi) (Laboratoire CNRS Université Paris 6). Or, il s'agit d'abord d'une caractéristique comportementale, que l'on peut modifier volontairement (les imitateurs le prouvent) et qui évolue avec l'âge ou en fonction de l'état physiologique ou émotionnel. Bref, rien ne prouve que la voix possède des caractéristiques permettant d'identifier de façon unique chaque être humain. Elle reste toutefois intéressante car elle est facilement disponible, même à distance par téléphone, et permet souvent de renforcer d'autres méthodes d'identification. » À ce propos, l'association savante des chercheurs du domaine, l'Association francophone de la communication parlée (AFCP) intervient régulièrement dans des affaires judiciaires pour modérer certains usages et analyses de signaux de parole. L'ADN, en revanche, a tout pour prétendre au titre de méthode de « biométrie parfaite », sur le plan théorique. Car s'il existe une caractéristique unique et stable, c'est bien cette molécule tapie dans chacune de nos cellules. Mais, pour l'heure, le boulevard promis à l'identification en temps réel de l'ADN reste fermé. L'analyse d'ADN, d'abord, prend encore des heures, un sérieux handicap quand on exige d'un capteur biométrique qu'il réagisse au quart de tour. Et quand bien même le prélèvement d'une goutte de salive suffit, en théorie, pour vérifier l'identité d'une personne se présentant à un contrôle d'accès, encore faut-il être sûr de la provenance dudit postillon…

Le visage difficile à cerner

Depuis le milieu des années 1990, les logiciels de reconnaissance faciale mettent les bouchées doubles pour retrouver une personne dans une séquence vidéo. Tout sauf un jeu d'enfants. Prenez la ville de Newham, dans la banlieue de Londres. Les autorités locales ont testé la méthode à grande échelle. Échec : la plupart des cobayes mêlés à des passants ordinaires sont passés devant les caméras sans être reconnus, et Newham s'est même vu décerner le trophée Big Brother par l'organisation non gouvernementale Privacy International. Si, sur le papier, la reconnaissance faciale affiche un fort potentiel (elle ne requiert pas une collaboration de l'utilisateur, n'oblige pas à s'arrêter ni même à ralentir, le visage est plus facilement accessible que l'iris…), la difficulté reste extrême, même pour un ordinateur, d'identifier un, a fortiori des visages, sur une image vidéo. « Pour que cette technique décroche de très bons scores en vidéo, il faut que les conditions dans lesquelles on observe un visage soient les mêmes lors des phases d'apprentissage, d'enregistrement et d'authentification, dit Jean-Luc Dugelay. Or, c'est rarement le cas : l'éclairage ambiant n'est pas forcément le même, le sujet n'est pas toujours positionné de la même façon par rapport à la caméra, il change souvent d'expressions faciales, il peut tantôt porter des lunettes, tantôt pas, être ou non maquillé, bien ou mal rasé, avoir vieilli… Pour une machine, deux personnes différentes, mais filmées dans des conditions strictement identiques, sont quelquefois plus ressemblantes qu'une même personne filmée dans des conditions radicalement différentes ! » Comment contourner ces contraintes ? En se concentrant sur les mimiques faciales. C'est que nous avons tous une façon bien à nous de bouger la tête, de remuer les lèvres, de cligner des yeux, de froncer les sourcils, de sourire, de rire… « Modéliser ces paramètres dynamiques (ces mimiques), comme nous en avons eu l'idée, et les associer aux paramètres plus classiques d'apparence, permet d'améliorer les performances des logiciels de reconnaissance faciale, dit Jean-Luc Dugelay. Ces travaux ne font toutefois que commencer. » Comprenez qu'il faudra patienter quelques années avant que le procédé soit capable d'analyser des centaines de visages en quelques secondes sans trop se tromper. Mais l'avenir de la biométrie, de l'avis général, est à la « multimodalité ». Autrement dit, l'union faisant la force, à l'association de plusieurs techniques biométriques. Qu'elle suscite fascination ou inquiétude, la biométrie est bel et bien en passe de devenir la clé de voûte des systèmes contemporains de sécurité.

Philippe Testard-Vaillant

Contact

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Salah Bourennane, [e-mail]

Claude Barras, [e-mail]

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