Powered by new advances in sensor development and artificial intelligence, the decreasing cost of computation, and the pervasiveness of handheld computation devices, biometric user authentication (and identification) is rapidly becoming ubiquitous. Modern approaches to biometric authentication, based on sophisticated machine learning techniques, cannot avoid storing either trained-classifier details or explicit user biometric data, thus exposing users' credentials to falsification. In this paper, we introduce a secure way to handle user-specific information involved with the use of vector-space classifiers or artificial neural networks for biometric authentication. Our proposed architecture, called a Neural Fuzzy Extractor (NFE), allows the coupling of pre-existing classifiers with fuzzy extractors, through a artificial-neural-network-based buffer called an expander, with minimal or no performance degradation. The NFE thus offers all the performance advantages of modern deep-learning-based classifiers, and all the security of standard fuzzy extractors. We demonstrate the NFE retrofit to a classic artificial neural network for a simple scenario of fingerprint-based user authentication.


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人工神经网络(Artificial Neural Network,即ANN),它从信息处理角度对人脑神经元网络进行抽象,建立某种简单模型,按不同的连接方式组成不同的网络。在工程与学术界也常直接简称为神经网络或类神经网络。神经网络是一种运算模型,由大量的节点(或称神经元)之间相互联接构成。每个节点代表一种特定的输出函数,称为激励函数(activation function)。每两个节点间的连接都代表一个对于通过该连接信号的加权值,称之为权重,这相当于人工神经网络的记忆。网络的输出则依网络的连接方式,权重值和激励函数的不同而不同。而网络自身通常都是对自然界某种算法或者函数的逼近,也可能是对一种逻辑策略的表达。
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