Wie die Zukunft des Kartenterminals 
aussehen könnte...

Wiesław Bicz
   

Über die Möglichkeit, die Information über die Karte, ihren Benutzer, die Bewegungen seiner Finger oder der Hand mit Schallwellen abzutasten.

Wie die Leser des a la Card Journals bestimmt sehr gut wissen, enthalten die heutigen Kartenterminals außer der obligatorischen Elektronik und der Verbindung mit den Computern der Bankenwelt immer auch eine Tastatur, ein Display und natürlich auch einen Kartenleser. Falls das Terminal die Identitätsprüfung des Kartenbenutzers durchführen soll, ist zusätzlich noch ein Gerät nötig, das dies machen kann.

Es gibt aber auch eine Möglichkeit, alle diese Funktionen mit einem Gerät zu realisieren, das außer der Elektronik und der Verbindung nach draußen nur eine (am Rande modifizierte) Glasscheibe enthält, in der sich Schallwellen bewegen, die alle sonstigen Funktionen des heutigen Terminals verwirklichen können. Und zwar allein deswegen, weil sie von den Gegenständen, die die Oberfläche des Geräts berühren, gestreut werden. Die Fertigstellung des Prototyps eines solchen Terminals wird wahrscheinlich im Jahr 1999 möglich sein. Die Entwicklung, die es ermöglicht hat, dauert aber schon einige Jahre.

Es fing alles mit der Idee an, daß man für die Identifizierung der Menschen aufgrund ihrer Finger (Muster der papillaren Linien) nicht wie üblich das Licht, sondern den Ultraschall verwenden soll. Diese Idee wurde vom Autor des Artikels im Jahre 1986 vorgeschlagen. Dank der Zusammenarbeit mit dem Prof. Wolfgang Grill (damals: Frankfurt am Main, heute Leipzig) gelang ziemlich schnell der Beweis, daß die Schallwellen nicht nur für diesen Zweck geeignet sind, sondern auch viele Vorteile bieten. Sie reagieren z.B. nicht empfindlich auf Schmutz, Fett, Wasser, die den optischen Geräten Probleme bereiten. Da sie außerdem nicht nur die Oberfläche sehen, sondern auch die tiefer liegenden Schichten abtasten, können sie lebende Finger von allen anderen Sachen unterscheiden. Ziemlich schnell war auch klar geworden, daß die Schallwellen Geräte ermöglichen, die einen holographischen Vergleich erlauben, was etliche Vorteile bietet (etwas später versuche ich, es zu erklären).

Es hat einige Jahre gedauert (auch deswegen, weil es anfänglich mit der Finanzierung der Entwicklungsarbeiten Probleme gab), bis die Idee der am Anfang beschriebenen, "sensitiven Glasscheibe" entstand, und die dafür benötigten Elemente erfunden wurden. Seit einiger Zeit gibt es schon ein Gerät, das ziemlich zuverlässig viele Möglichkeiten der Ultraschalltechnik für die Fingererkennung zeigen kann. Die Entwicklung dieses Geräts hat viel Zeit und Mühe gekostet, da viele neue Lösungen gefunden und viele Probleme überwunden werden mußten. Sehr viele Elemente dieses Geräts sind innovativ (viele wurden auch patentiert), nicht nur das Prinzip (das inzwischen jedoch schon Nachahmer gefunden hatte).

Die Leser, die davon wissen, daß es Kontaktbildschirme gibt, die Schallwellen nutzen, möchte ich darauf hinweisen, daß der Funktion dieser Schirme eine ziemlich andere Erscheinung zugrunde liegt: Sie nutzen die Dämpfung der Welle, die eintritt, wenn ein Finger (oder auch etwas ähnliches) ihre Oberfläche berührt. Dadurch bedingt ist z.B. ihre Auflösung gering. Sie wären keinesfalls in der Lage, die Struktur der papillaren Linien zu erkennen. Die sensitive Scheibe, die ich hier beschreiben möchte, nutzt dagegen eine andere Erscheinung, von uns Kontaktstreuung genannt, die offensichtlich von niemandem sonst gemerkt, geschweige denn genutzt wurde. Man kann sie wie folgt beschreiben:

Falls eine Schallwelle die freie (und glatte) Oberfläche eines Festkörpers von seinem Inneren her erreicht, wird sie normalerweise reflektiert. Die Form der Wellenfront wird dadurch nicht anders, nur die Propagationsrichtung verändert sich. Falls jedoch die Oberfläche des Festkörpers von anderen Gegenständen berührt wird, verursachen die Kontaktstellen die Streuung der Welle. Die Wellenfront verändert sich. Falls man diese Veränderungen mißt, kann man die Lage der Kontaktstellen, Relief der Struktur, die die Fläche berührt und natürlich jegliche Lageveränderungen feststellen.

Das führt dazu, daß man mit derartiger sensitiven Scheibe Funktionen realisieren kann, die normalerweise verschiedene Geräte benötigen. Sie kann die Struktur der papillaren Linien der Finger, die sie berühren, analysieren (und somit ihren Benutzer identifizieren), sie "weiß" aber auch, wo welcher Finger liegt. Die Scheibe kann deswegen als Tastatur funktionieren, ist aber viel besser als die klassische Ausführung, die echten Tasten oder auch nur Tastfelder benutzt, da auch die Unterscheidung der Finger möglich ist (anders ausgedrückt: man kann feststellen, welcher Finger welche Stelle drückt). Es ist leicht zu sehen, daß die Funktion einer Maus sozusagen automatisch vorhanden ist, aber auch eines Graphiktablets, da man statt mit dem Finger die sensitive Fläche mit einem Stift (und zwar mit beliebigem) berühren kann, um mit ihm etwas zu zeichnen, zu schreiben oder nur zu zeigen. Es ist daher leicht vorstellbar, daß man das Gerät nutzt, um damit die Unterschrift zu erfassen. Im Unterschied zu einem Graphiktablett kann es aber auch die Druckstärke erkennen, somit ist es möglich, die Dynamik der Unterschrift zu analysieren. Es ist - glaube ich - jedem klar, daß die Scheibe beliebige Tasten- oder auch Funktionsfelder haben kann, da sie alle doch nur virtuell existieren. Falls man hinter der Scheibe, die durchsichtig sein kann, ein Display unterbringt, kann man alle solche Felder je nach Bedarf zeigen und passend auf ihre Berührung reagieren.

Möglicherweise haben die aufmerksamen Leser dieses Artikels schon bemerkt, daß ein solches Gerät eine für die Kartennutzer, aber natürlich nicht nur für sie interessante Funktion besitzt: Es kann auch als Scanner für die Information dienen, die z.B. so wie die papillaren Linien - das heißt in Form eines Reliefs gespeichert wurde. Man kann sagen, daß in den menschlichen Fingerabdrücken eine genetisch bedingte Information auf natürliche Art kodiert wurde. Man kann aber natürlich auch andere Informationen so aufbereiten, daß sie durch die Abtastung mit den Schallwellen gelesen werden können. Die Dichte der Information, die ein Fingerabdruck enthalten kann, entspricht in etwa einer normalen Diskette. Denkbar sind aber viel höhere Dichten. Mit dem Gerät, das wir in der nahen Zukunft verwirklichen wollen, sind in etwa 10 mal höheren Informationsidichten erreichbar. Die Information, die mit der ,,sensitiven Scheibe" gelesen werden soll, muß natürlich entsprechend vorbereitet sein. Sie muß entweder als Relief (Prägung) oder als lokale Veränderungen in einer glatten Schicht vorkommen. Man kann sich viele Methoden vorstellen, wie man solche Information vorbereiten kann: Möglich scheinen sowohl verschiedene Druckverfahren, Prägen von Plastikoberflächen (ähnlich, wie es bei den CD´s oder auch den Schallplatten der Fall ist), denkbar sind aber auch z.B. Verfahren, die genutzt werden, um Brailleschrift herzustellen.

Es ist wahrscheinlich nicht schwierig, sich vorzustellen, welche Verwendungsmöglichkeiten solche Art der Informationsaufbewahrung haben kann, und zwar nicht nur im Bereich der Kartenwirtschaft, obwohl es dort möglicherweise besonders interessant sein könnte (schon allein deswegen, weil man sich zusätzliche Lesegeräte sparen kann).

Bevor ich dazu übergehe, die ökonomische Seite solcher Geräte zu besprechen, muß ich noch auf eine wichtige Eigenschaft der Geräte dieser Art hinweisen, die nur für die Leute verständlich wird, die einiges von der Holographie, Wellenbeugung und Interferenz verstehen. Ich werde es nicht erklären, wieso es so ist, da es den Rahmen des Artikels sprengen würde:

Da die Schallwellen ähnliche Längen haben können, wie die Struktur des Objektes (die Entfernung zwischen den papillaren Linien und ihre Breite) und sich viel langsamer als Licht bewegen, sind Geräte möglich, die holographische Vergleiche machen. Sie können sehr schnell funktionieren und die Möglichkeit bieten, auch die Personen sicher zu erkennen, die nur über eine Fernverbindung (z.B. über Internet) erreichbar sind und prinzipiell unbegrenzte Möglichkeiten haben, Täuschung zu betreiben. Ein solches Gerät kann man nämlich nicht betrügen. Die genaue Erklärung ist schwierig, man kann es in Kürze aber vielleicht so fassen: Ein derartiges Gerät bildet zusammen mit dem Finger eine Art Analogrechner, der sehr viel schneller als ein beliebiger vorstellbarer Digitalrechner eine Antwort liefern kann, die den Finger eindeutig identifiziert (die Menge der vorstellbaren Fragen und zu ihnen passenden Antworten ist dabei für jeden Finger praktisch unbegrenzt).

Möglicherweise werden viele Leser fragen, ob dieses "Wunderwerk" überhaupt zu bezahlen sein wird" Ich kann alle beruhigen. Eine "sensitive Scheibe", die ich hier beschrieben habe, wird auch bei den mittleren Seriengrößen nicht sehr teuer in der Fertigung sein. Bei massenhafter Herstellung können die Kosten sehr niedrig liegen. Weder die Elektronik, noch die Scheibe sind besonders schwierig zu fertigen.

Bemerken muß ich vielleicht noch, daß sich solche "sensitiven Scheiben" in verschiedenen Dimensionen herstellen lassen: Sie können ziemlich beliebig groß, flach oder gebogen, aber auch ziemlich klein (wie eine Taste) sein.

Wir versuchen heute, die Technologie dieser Geräte serienreif zu machen und werden dafür bestimmt noch einige Monate benötigen. Wer genauere technische Informationen über den aktuellen Stand der Entwicklung bekommen möchte, kann den Artikel "Untersuchung der papillaren Linien mit Hilfe der Ultraschallkamera" lesen.

Abschließend möchte ich noch erwähnen, daß wir auch in dem Bereich Firngerabdruckerkennung und Kodierung einige neue Methoden entwickelt haben. Sie basieren auf der Entdeckung, daß man einen Fingerabdruck mit einer mathematischen Formel beschreiben kann. Dadurch ist es möglich, seine komplette Struktur mit einer sehr geringen Datenmenge zu beschreiben (und es perfekt aus diesen Daten zu synthetisieren). Heute reichen uns meistens ca. 100 Bytes, wir rechnen aber damit, daß sich diese Datenmenge noch erheblich reduzieren läßt, höchstwahrscheinlich sogar bis auf 10 Bytes. Das Demoprogramm, mit dem die Synthese der Fingerabdrücke möglich ist, erlaubt zwar sogar eine Reduzierung bis auf 6 Bytes, kann aber noch nicht alle möglichen Fingerabdrücke synthetisieren.