Журнал «Компьютерра» №35 от 28 сентября 2005 года - Компьютерра

Профессор информатики UCB Дуг Тайгер (Doug Tygar) и два его аспиранта продемонстрировали, что десятиминутной аудиозаписи звуков, издаваемых кнопками клавиатуры при наборе неизвестного текста, достаточно, чтобы аналитически восстановить больше 90% введенной в компьютер информации. Используемое для акустического перехвата оборудование может быть очень дешевым (исследователи применяли для записи самый обычный десятидолларовый микрофон), но при условии, что сенсор расположен в том же помещении. Если же использовать спецтехнику подслушивания с параболической антенной или дорогой узконаправленный микрофон, то запись можно делать и находясь снаружи здания, через окно.

Строго говоря, работу Тайгера и его команды нельзя назвать истинно новаторской, поскольку она в значительной степени опирается на опубликованные в прошлом году результаты исследований двух специалистов IBM, Дмитрия Асонова и Ракеша Агравала (см. «КТ» #544). Асонов и Агравал использовали для распознавания звуков программу искусственной нейросети, которая в довольно жестких условиях обучения — примерно по тридцать нажатий для каждой кнопки — восстанавливала вводимую информацию в 80% случаев. Ученые из Калифорнийского университета решили опереться на существенно иной алгоритм распознавания, применяющий статистические методы машинного обучения (аппарат «скрытых марковских цепей») в сочетании с рядом дополнительных методов оптимизации.

В основу оптимизации было заложено несколько упрощающее задачу (но абсолютно справедливое) допущение о том, что вводимая в компьютер информация представляет собой обычный англоязычный текст. По особенностям издаваемых звуков (зависящих главным образом от расположения кнопок на клавиатуре) похоже звучащие кнопки объединялись в классы. После чего, отталкиваясь от известных статистических закономерностей английского языка (частоты встречаемости букв и того, например, что после «th» обычно идет "e" и крайне редко "q"), экспериментаторы присваивали каждому звуку вероятное априорное значение буквы с учетом опознания класса. Уже такой нехитрый алгоритм позволил правильно распознать 60% вводимых букв, однако на уровне слов этот показатель составил всего лишь 20%.

Добавление автоматической проверки орфографии и грамматики радикально (больше чем на 50%) улучшило распознавание слов, хотя и не оказало заметного влияния на процент распознавания букв. Но когда полученный результат был введен в качестве обратной связи для дополнительного обучения алгоритма-классификатора нажатий клавиш, правильность распознавания ощутимо возросла. Три цикла пересчета позволили выбранному алгоритму довести процент опознания звуков клавиш до 92, а в некоторых случаях даже до 96. Как и при аналогичной по сути задаче вскрытия шифров замены, аккуратность метода прямо зависит от объема имеющегося материала. Если количество знаков в анализируемом образце уменьшается с трех до полутора тысяч (при среднестатистической «профессиональной» скорости ввода триста знаков в минуту это означает уменьшение длительности записи с десяти минут до пяти), процент распознавания остается чуть больше 80%.

Программа Тайгера со товарищи позволяет эффективно восстанавливать не только осмысленный текст, но и произвольные последовательности знаков в паролях (путем быстрого перебора нескольких десятков вариантов), тем самым еще раз подтверждая ненадежность традиционных средств аутентификации. Обычные пароли, вводимые с клавиатуры, стало слишком легко перехватывать — и расплодившимися шпионскими программами-кейлоггерами, и, как теперь показано, способом акустического прослушивания. Таким образом, полагают исследователи, ныне по-настоящему можно доверять лишь средствам аутентификации, сочетающим сразу три важных элемента: то, что ты есть (биометрия); то, что ты имеешь (жетон или смарт-карта доступа); и то, что ты знаешь (пароль).

$21 000 000 в день — все удовольствие

Даже если NASA будет ежедневно возить туристов в космос и зарабатывать на каждом из них 20 млн. долларов, это не поможет агентству свести концы с концами, реализуя распланированную до 2025 года программу полета человека к Марсу. Ее вехами станут создание нового космического корабля Crew Exploration Vehicle (CEV), возвращение человека на Луну и даже возведение на нашем естественном спутнике постоянной научной базы.

В первых числах сентября в Сети появился интересный внутренний документ NASA, в котором отображены расходы на различные этапы лунной программы в период с 2006 по 2025 год. На схеме приведены ежегодные траты, а вместе с ними и год от года растущий дефицит средств, который неминуемо даст о себе знать, если оставить финансирование на нынешнем уровне. Так, к моменту предполагаемого первого старта еще не спроектированного корабля в 2011 году «минус» составит 8 млрд. долларов, а к 2018 году не будет хватать 54 миллиардов. Если верить документу, дефицит всей лунной программы сейчас оценивается примерно в 95 млрд. долларов. А не верить трудно, так как в середине сентября NASA официально обратилось в Конгресс с просьбой увеличить финансирование проекта. По мнению главы агентства Майкла Гриффина, только для того, чтобы осуществить в 2018 году пилотируемый полет на Луну, понадобится больше 100 млрд. долларов.

Дабы снискать общественную поддержку в выделении столь значительной суммы, NASA опубликовало пресс-релиз об этапах реализации лунной программы. СEV сконструируют и построят на базе технологий, положенных в основу «Аполлонов» и шаттлов, но новый корабль будет, как обычно, больше, мощнее и безопаснее. Аппарат планируется сделать многоразовым (до десяти рейсов) и пригодным как для вывода экипажа и грузов на орбиту Земли (замена шаттлов), так и для полетов к Луне (а в перспективе и к Марсу). По сравнению с «Аполлонами» размеры капсулы для астронавтов, отправляющихся на Луну, будут увеличены втрое (внешний диаметр 5,5 м, вес 25 т); в ней смогут лететь сразу четверо (максимальная вместимость — шесть человек). Памятуя о возможном использовании в далеком будущем метана из атмосферы Марса для синтеза топлива, двигатель на посадочном модуле будет работать на жидком метане (окислитель — жидкий кислород). Увеличенный запас горючего позволит совершить посадку в любой точке лунной поверхности, а не только на экваторе, как было с «Аполлонами». Опять же, в отличие от прошлых кораблей, возвратившийся на Землю CEV будет опускаться не в океан, а на сушу, используя тормозные парашюты и амортизирующие подушки.

Для полетов к МКС предназначена легкая ракета, построенная на базе носителей шаттлов[Что вполне понятно: нет смысла ломать налаженную систему производства и разрывать контракты с нынешними подрядчиками], — чуть увеличенный твердотопливный бустер в качестве первой ступени и главный жидкотопливный ускоритель (SSME) для второй. А для вывода на орбиту крупных грузов спроектирована ракета-тяжеловоз с двумя твердотопливными ускорителями, первой ступенью из пяти SSME и второй из двух (грузоподъемность 125 т — в полтора раза больше веса шаттла). В релизе подчеркнуто, что по сравнению с нынешними «осыпающимися» челноками безопасность старта нового корабля возрастет на порядок, в частности из-за того, что груз будет размещаться в головной части ракеты (с чего начинали, к тому и вернулись; NASA фактически расписалось в том, что дизайн шаттлов был неудачен).

Если первые лунные миссии пройдут нормально и станет возможным совершать по две экспедиции в год (!), то вполне можно будет говорить о постройке постоянной базы на Луне. Вероятным местом для нее названы районы возле южного полюса, где еще в 1994 году обнаружили скопления водяного льда. Приобретенный опыт должен сделать реальностью к 2025 году и полет человека к Марсу. Видимо, подразумевается, что визиты на Луну к тому времени должны стать такой же рутиной, как сегодня полет на МКС. Но для реализации этой красивой программы увеличение финансирования агентства необходимо как воздух. Так что Конгрессу придется решать: то ли тратить деньги на устранение последствий урагана Катрина, то ли обречь государственную казну США на ежедневное расставание с круглой суммой, указанной в заголовке.

Нереволюционная ситуация

В этом году самое главное игровое мероприятие осени, Tokyo Game Show, посетило рекордное количество любителей игр и интерактивных развлечений — более 176 тысяч человек. По данным организатора выставки, ассоциации Computer Entertainment Supplier’s Association, прежний рекорд принадлежал весенней TGS 1999 (до 2002 года выставка проводилась дважды в год), которая состоялась незадолго до знаменательного события — выхода в Японии PlayStation 2.

Всплеск интереса к форуму закономерен и на сей раз. Как и Game Developers Conference 2005 (см. «КТ» #583), TGS 2005 прошла под флагом следующего поколения развлекательных платформ — Microsoft Xbox 360, Sony PlayStation 3 и Nintendo Revolution.