การยืนยันตัวตนด้วยเสียงแบบอ่านบนโทรศัพท์สมาร์ทโฟน กรณีศึกษาผู้สูงอายุ

Reading-Based Voice Authentication on a Smartphone: A Case Study of Older Adults

Abstract

วัตถุประสงค์และที่มา : การยืนยันตัวตนเป็นส่วนประกอบสำคัญในการปกป้องสมาร์ทโฟนจากการเข้าถึงโดยไม่ได้รับอนุญาต อย่างไรก็ตาม วิธีการยืนยันตัวตนที่มีอยู่นั้นไม่เหมาะสมกับผู้ใช้สูงอายุ ซึ่งประสบปัญหาความเสื่อมถอยของร่างกาย ส่งผลให้ผู้สูงอายุจำนวนมากมีพฤติกรรมการใช้งานที่ไม่ปลอดภัย รวมถึงปิดระบบการยืนยันตัวตนบนอุปกรณ์ของตน หนึ่งในหนทางแก้ปัญหาดังกล่าวคือการยืนยันตัวตนด้วยเสียง ซึ่งได้รับคำแนะนำให้เป็นตัวเลือกที่เหมาะสมกับผู้สูงอายุมากกว่าวิธีการการยืนยันตัวตนอื่นๆ อย่างไรก็ตาม การยืนยันตัวตนด้วยเสียงมีความเสี่ยงต่อการโจมตีด้วยการเลียนเสียงหรือบันทึกเสียงของผู้ใช้ ในบรรดาแนวคิดเพื่อแก้ไขข้อด้อยดังกล่าว การยืนยันตัวตนด้วยเสียงโดยการอ่านนั้นมีความเรียบง่ายและเหมาะสมกับผู้สูงอายุในทางทฤษฎี กระนั้น ก็ยังมีข้อมูลไม่เพียงพอที่จะยืนยันความเป็นไปได้ รวมถึงความเห็นของผู้สูงอายุและการตอบสนองจากผู้ใช้งานที่เป็นคนไทยต่อระบบ ดังนั้น การวิจัยนี้มีวัตถุประสงค์เพื่อยืนยันความเป็นไปได้ดังกล่าวและทดสอบการยืนยันตัวตนด้วยเสียงโดยการอ่านนั้นเหมาะสมกับผู้สูงอายุจริงหรือไม่ วิธีดำเนินการวิจัย : การยืนยันตัวตนด้วยเสียงโดยการอ่านที่ต่างกันสามรูปแบบได้ถูกพัฒนาขึ้น และทำการทดสอบเพื่อประเมินการใช้งานกับผู้สูงอายุ โดยผู้เข้าร่วมจะถูกแบ่งออกเป็นสามกลุ่มสำหรับแต่ละรูปแบบการการยืนยันตัวตน จากนั้นผู้เข้าร่วมจะใช้ทดสอบระบบโดยการใช้งานฟังก์ชันลงทะเบียนและยืนยันตน ซึ่งผู้วิจัยจะสังเกตและจดบันทึกพฤติกรรมและความเห็นของผู้เข้าร่วม พร้อมด้วยข้อมูลตัวชี้วัดประสิทธิภาพของระบบ (อัตราความสำเร็จ เวลางาน ข้อผิดพลาด) ผลการวิจัย : ผลการทดสอบเป็นที่น่าพอใจ ในแง่ของประสิทธิภาพ ทั้งการยืนยันตัวตนสามรูปแบบมีอัตรา Task Completion Rate ที่สูง ผู้เข้าร่วมเกือบทั้งหมดสามารถลงทะเบียนและยืนยันตัวตนได้สำเร็จ โดยแต่ละรูปแบบมีความแตกต่างอย่างมีนัยสำคัญเกี่ยวกับเวลาที่ต้องใช้ในกระบวนการการลงทะเบียน อย่างไรก็ตามกระบวนการยืนยันตัวตนนั้นใช้เวลาโดยเฉลี่ยเท่ากัน ข้อผิดพลาดส่วนใหญ่เกิดขึ้นระหว่างการบันทึกเสียง โดยที่ผู้เข้าร่วมลืมกดปุ่มหรือกดผิดจังหวะ สำหรับคะแนนจากแบบสอบถาม SEQ และ SUS นั้น บ่งชี้ว่า การยืนยันตัวตนด้วยเสียงโดยการอ่านทั้งสามรูปแบบนั้นใช้งานง่าย การทดสอบทางสถิติเพื่อเปรียบเทียบผลลัพธ์ของรูปแบบการยืนยันตัวตนทั้งสามรูปแบบ บ่งชี้ว่า การยืนยันตัวตนทั้งสามรูปแบบใช้งานได้ง่ายใกล้เคียงกัน และกลไกพิเศษ เช่น การแสดงข้อความรหัสผ่านแบบสุ่ม ไม่ส่งผลในทางลบต่อการใช้งาน อย่างไรก็ตาม ความสามารถในการเลือกข้อความรหัสผ่านได้อย่างอิสระส่งผลเสียต่อการใช้งานโดยผู้สูงอายุ เนื่องจากต้องมีการพิมพ์ข้อความ ผู้เข้าร่วมการทดสอบส่วนใหญ่แสดงความคิดเชิงบวกเกี่ยวกับการยืนยันตัวตนด้วยเสียงโดยการอ่าน เช่น ความง่ายในการใช้งานและความสะดวกสบาย สรุปผลการวิจัย : แม้ว่าผลลัพธ์ที่ได้จะออกมาในเชิงบวก งานวิจัยนี้ยังคงมีข้อจำกัด โดยจำนวนผู้เข้าร่วมการทดลองน้อยกว่าที่ตั้งใจไว้ ซึ่งส่งผลต่ออำนาจทางสถิติของการทดลอง นอกจากนี้ งานวิจัยยังต้องการ การทดลองเพิ่มเติมเพื่อเปรียบเทียบ การยืนยันตัวตนด้วยเสียงโดยการอ่านกับวิธีการยืนยันตัวตนอื่นๆ ประเมินความปลอดภัย และทดสอบระบบในเงื่อนไขอื่นๆ เช่น สถานที่กลางแจ้ง เป็นต้น  Background and Objectives: Authentication is a vital component of smartphones to protect devices from unauthorized access. Nevertheless, existing schemes are unsuitable for elderly users due to their age-related difficulties. As a result, many older adults employ insecure practices, including disabling device authentication systems. One promising solution is voice authentication, which has been consistently suggested as a more usable option for older adults. However, voice authentication has a drawback regarding vulnerability to an imitation or recording of an enrolled speaker. Among many solutions for this issue, reading-based voice authentication is relatively simple and theoretically usable for older adults. Still, there is insufficient information to confirm the possibility, including older adults' perceptions and the reactions of Thai subjects toward the system. Therefore, this research intends to confirm that possibility and find whether reading-based voice authentication is usable enough for older adults. Methodology: Three different styles of reading-based voice authentication were developed, and the testing was conducted to evaluate their usability relative to older adults. Participants were divided into three groups for each authentication style. Then, they would use the systems by enrolling and verifying themselves, where the researcher observed their actions and noted their opinions, along with the systems' performance metrics (Success Rate, Task Time, Error). Main Results: The results of the test were encouraging. In terms of performance, all three styles achieved high task completion rates; almost all participants successfully enrolled in the system and verified themselves. There were significant differences regarding the time needed to complete enrollment. Nonetheless, the verification process used the same amount of time on average. Most errors occurred during the manual voice recording, where participants either forgot to press a button or pressed at the wrong moment. Both the scores from SEQ and SUS questionnaires indicated that all three styles of reading-based voice authentication were easy to use. The statistical tests to compare the results of all three authentication styles indicated that they were comparably usable, and mechanisms, like random passphrases, could be employed without adverse effects on usability. However, the ability to freely choose a passphrase negatively impacts usability as it requires text input and is thus unsuitable for older adults. Most participants expressed positive thoughts about reading-based voice authentication, like the ease of use and convenience. Conclusions: Despite the promising results, this research still has limitations. The number of participants was smaller than intended, which affected the study's statistical power. Furthermore, this research needs more experiments to compare reading-based voice authentication with other authentication methods, assess its security aspect, and test the system in other settings, such as outdoor locations.