iPhone XのFace ID：Appleの顔認識について知っておくべきことすべて

iPhone XはFace IDを搭載しています。これは、赤外線と可視光スキャンを用いて顔を識別し、ロックを解除する技術です。様々な状況で動作し、非常に安全です。

これにより、Face ID に関する多くの疑問が生じます。そのため、Face ID に関する FAQ が用意されています。

AppleのFace IDに関するホワイトペーパーとサポートドキュメント

AppleはFace IDのホワイトペーパー（PDF）を公開しており、その仕組みについて詳しく説明されています。また、Face IDのサポートドキュメントでは、この技術がどのように情報を保護するかを説明しています。

Face IDとは何ですか？

Face IDは生体認証の一種です。パスワード（知っている情報）やセキュリティドングル、認証アプリ（持っている情報）ではなく、生体認証は「あなた」そのものを認証します。指紋認証も生体認証の一種です。

Touch IDのように1つ以上の指紋ではなく、Face IDは顔の固有の特徴を利用します。Appleは、この技術が6つのハードルをクリアできると確信しています。

• 最初に、後で認識できるくらい正確に顔をスキャンします。
• ほぼ常にユーザーを認識できるほどの柔軟性を備え、新しいスキャンと保存したスキャンを比較します。
• さまざまな照明条件で顔をスキャンします。
• 年齢を重ねるにつれて顔の詳細を更新し、髪型を変え、口ひげを生やし、眉毛を変え、整形手術を受けるなどして、自分を認識できるようにします。
• 帽子、スカーフ、手袋、コンタクトレンズ、サングラスを着用していても認識されます。
• 似たような人物、写真、マスク、その他の技術を使用して携帯電話のロックを解除できないようにします。

これまでTouch IDや指紋認証に問題を抱えてきた方は、顔認証のスキャンと認識がもっと簡単になるのではないかと心配されるかもしれません。もしかしたら、もっと簡単になるかもしれません！

Face ID を使用するデバイスは何ですか?

今回の発表時点では、iPhone X のみに Face ID が搭載される予定です。

Face ID は Touch ID に代わるものでしょうか?

現時点では、Face IDのハードウェア要件は、次期iPhone Xのみに搭載されています。その他の新型iPhoneモデルと既存モデルはすべてTouch IDを維持します。Appleはプレミアムな差別化機能としてFace IDを維持する可能性はありますが、同社のハイエンド機能のこれまでの展開パターンから判断すると、2018年後半に発売される新型iPhoneの両モデルに搭載され、その後iPhone SEにも搭載される可能性が高いでしょう。iPad Proの今後のアップデートにも搭載される可能性は高いと思われますが、2018年第2四半期、あるいは年央までには実現しないかもしれません。

Face ID は何に使うのでしょうか?

現在利用しているものと同じです。Apple Pay、App StoreとiTunesでの購入、そして現在Touch IDに依存しているサードパーティ製アプリです。Appleによると、サードパーティ製アプリはTouch IDと同様にFace ID認証が可能になり、iOSはアプリに一致が正確かどうかを伝えるだけです。

興味深いことに、Apple は、開発者が生体認証を回避できない第 2 の要素として使用したい場合、パスコードにフォールバックすることなく Face ID を使用できると述べています。  

サードパーティも、iOS 11 の背面 2 カメラ システムが提供するのと同様に、ライブ深度マップにアクセスできるようになりますが、顔をサンプリングするセンサーの生データにはアクセスできなくなります。

Face IDを設定するにはどうすればよいですか?

Face IDはTouch IDと同様に「登録」プロセスを採用しています。「設定」＞「Face IDとパスコード」と進み、「顔を登録」をタップすると、iPhoneが前面カメラを使って、緑色のチェックマークで囲まれた円の中にあなたの顔を表示します。登録ソフトウェアは、画面上に擬似3Dのマーキングを重ね合わせ、視線と顔の中心を表示します。顔の特徴を捉える間、頭を円を描くように動かすように指示されます。

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Appleによると、他人の指紋でTouch IDのロックを解除できる確率は5万分の1とのことですが、実際に試してみなければ確認できないことを考えると、かなり低い数字です。一方、Appleによると、Face IDで他人の顔が認証される確率は100万分の1とのことです。

Appleのワールドワイドマーケティング担当シニアバイスプレジデント、フィル・シラー氏はiPhone Xの発表時に、「遺伝的に近い関係にある人の場合、統計値は低くなります」と述べました。Appleはホワイトペーパーでこの点を明確にし、双子や兄弟姉妹では精度が「異なる」と指摘しています。もしあなたの中に邪悪な双子がいるなら、Face IDの使用は避けた方が良いでしょう。

また、13歳未満の子どもの場合、顔の特徴が「まだ完全には発達していない可能性がある」ため、誤一致の確率が高くなるとしているが、具体的な数字は明らかにしていない。

Face IDはどのように機能しますか?

Appleは、赤外線エミッターとセンサー（TrueDepthと呼んでいる）を組み合わせて、顔とその周囲に3万個の赤外線ポイントを照射し、平面または2Dの赤外線スナップショットを撮影します。これらのポイントの反射を測定し、カメラからの各ポイントの深度と角度を計算し、深度マップを構築します。 

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ライブ深度マッピングは、アニ文字（ユーザーの表情や唇の動きに合わせて、しゃべる動物の頭や糞の山などを表示する機能）やその他のセルフィー特殊効果のライブトラッキングにも利用されており、サードパーティ開発者にも提供されています。しかし、ライブ深度マッピングでは、開発者がFace IDマップを再現するために必要な生のセンサーデータは提供されません。

Face IDでロックを解除するにはどうすればいいですか?

ありがたいことに、iPhoneは常にスキャンしているわけではありません！ 代わりに、立ち上がってスリープ解除したり、スリープ／スリープ解除ボタンをタップしたり、アプリやAppleのサービスが認証を要求するなど、いくつかの方法でiPhoneを起動する必要があります。そして、iPhoneに目を向けます。Appleによると、赤外線センサーはサングラスを貫通するそうですが、目を開けている必要があります。つまり、子供が寝ている親の部屋に忍び込んでiPhoneのロックを解除することはできないということです。ただし、親が目を覚まして寝ている場合を除きます。

Appleは、意図しないロック解除を防ぐため、Face IDは「注視認識」機能を備えていると説明しています。スマートフォンを注視していない場合、つまり目を離したり、ロック画面で何か操作をしている場合は、ロック解除は実行されません。この認識機能は、ユーザーがアクセシビリティオプションとしてオフにすることができます。（つまり、目を覚まして寝ている親も、注視している必要があるということです！）

Appleは、Face IDは暗い部屋を含む様々な照明条件で使用できると述べている。iPhone Xの図面には「投光イルミネーター」が描かれており、これは暗闇の中で赤外線を照射し、TrueDepthシステムの精度向上を図っていると考えられる。可視光は使用しないため、あらゆる照明条件においてスキャン結果は見えなくなる。

Appleは、Face IDプロフィールを最新の状態に保つため、完璧ではないものの良好な一致が見られる場合、今後、一時的なアップデートを作成します。ただし、これらのアップデートは「限られた」回数のロック解除にしか有効ではないと警告しています。つまり、顔の変化は平均値に戻る（アイシャドウや眉毛の形を変えて元に戻したり、口ひげを生やして剃ったりするなど）か、再登録が必要になるということです。詳細は不明です。

興味深いことに、Face IDでロック解除に失敗し、その失敗が疑わしい場合（ほぼ一致しているが、十分に一致していない）、その後すぐにパスコードを入力すると、Appleは新しい顔認証情報を取得し、保存されているFace IDプロファイルをそれに合わせて調整するとのことです。この新しい情報は、上記の他の顔の変化と同様に一定期間保持されますが、変化との照合をやめて以前の自分に戻った場合は、この情報は破棄されます。

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Apple PayでFace IDを使用するにはどうすればよいですか？

これは Touch ID とは少し異なり、デバイスが決済リーダーの範囲内にあるときに、Touch ID でタップして指紋で確認することができます。

Face ID では次のように動作します。 

• iPhone Xを非接触リーダーの近くに置く前に、「意図を確認」する必要があります。つまり、Touch IDのデフォルトであるホームボタンではなく、サイドボタンをダブルクリックします。
• 次に、Face ID で認証します。
• 最後に、携帯電話を支払いリーダーの近くに置きます。

Apple によれば、Face ID で認証した後、支払いを進める前に支払いタイプを変更できるとのことです。別の支払い方法をタップしてから、Face ID で再度認証します。

アプリ内およびSafari経由でApple Payをご利用の場合は、サイドボタンをダブルクリックし、30秒以内にFace IDで認証してください。それ以外の場合は、再度ダブルクリックして認証する必要があります。

Face ID はどれくらい安全ですか?

Appleによる登録と比較の説明は、Touch IDと非常に似ています。登録では、一方向チャネルを介してデータがSecure Enclaveに送信されます。Secure Enclaveは、iPhoneとiPadのアーキテクチャの奥深くに組み込まれた、改ざん防止機能を備えた特殊なチップで、Apple Payなどのロック解除時に一致が確認できるなど、限られた情報しか返しません。Secure Enclaveには、その他の個人情報も保存されます。

その結果、Apple はこうした情報を収集して集中的に処理することはなく、また、電話や電話のバックアップをクラッキングしたり、電話との間でやりとりされる情報を傍受したりすることで取得できるような形でデバイスに保存することもありません。

しかし、Apple が管理する独自の技術では、政府が変更を強制して顔認証情報を通過させたり抽出したり、政府が探している顔との比較を行ったりできるという懸念が残る。

しかし、現在のハードウェアアーキテクチャでは、それは実現しそうにありません。Appleはシステムを設計しているため、顔認証（あるいはTouch IDの場合は指紋認証）の情報の流れを別のソースに変更するような合理的な方法は存在しません。そうなると、全く新しい種類のスマートフォンと新しいファームウェアを開発する必要があるでしょう。

Appleによると、開発者はFace IDで保護された暗号化キーを作成し、iPhone XのSecure Enclaveに保存できるとのことです。これらのキーは開発者アプリでSecure Enclave内でのみ使用でき、Apple Payや生体認証と同等のセキュリティで保護された操作を実行できます。開発者がこの追加のセキュリティレベルをどのように活用していくのか、興味深いところです。（Touch IDではこのオプションは提供されていないようです。）

Face IDを騙すことはできるのでしょうか？

Appleが採用したデータポイントの数、赤外線スキャンの使用、そして注目度の認識といったアプローチに基づくと、答えは「ノー」であるはずです。他のシステムでは、写真や石膏模型など、Face IDでは対応できないと思われる様々な手法が用いられてきました。石膏模型は、100%同一の人間の顔と同じ反射率を示すわけではありません。なぜなら、赤外線の反射は、生体の皮膚と無生物の物質では異なるからです。

Appleはホワイトペーパーの中で、ランダム性を導入することでさらに困難にしていると述べています。2D赤外線スキャンと深度マップのドットキャプチャのシーケンスはランダムな順序で送信され、プロジェクトのドットパターンはランダムかつデバイスごとに異なります。これにより、攻撃者が予測可能な要素を使ってスキャナーを欺くことが難しくなります。あるいは、自分のiPhone Xを欺くことに成功しても、他のiPhone Xでは失敗する可能性があります。

Face ID セキュリティのホワイトペーパーでは、識別を実行する主要なニューラル ネットワークがある一方で、 写真やマスクの痕跡に注意してなりすましをチェックする2 番目のニューラル ネットワークもあると付け加えています。

ベトナムのセキュリティ企業兼スマートフォンメーカーであるBkavは11月、「誰にとっても使いやすい材料とツール」で作られたマスクでFace IDを騙す方法を示す動画を投稿した。

Bkavは、Face IDを欺くマスクの方法は誰でも「9～10時間」で簡単に実行できると主張しています。その手順は以下のとおりです（簡単かどうかはご自身で判断してください）。

1. マスク用の顔を記録する方法を見つけましょう。コピーしたい人物の顔を直接確認できない場合は、Bkav氏によると「様々な角度に設置されたカメラを事前に設置したシステム」を備えた部屋を用意し、被写体の写真をこっそりと撮影するという方法もあります。これらのカメラは隠しておかなければならないはずです。
2. 複数の隠しカメラが設置された部屋に被写体を招き入れ、密かにその人の顔を撮影します。
3. これらの写真を 3D モデリング プログラムで組み立てて、マスクの 3D モデルを作成します。
4. 3Dプリンターを使用して、石の粉からマスクを作成します。

企業や政府機関、あるいはマルコム・ウォルシュなら、こんなことをやってのけるかもしれない。でも、よくあるスマホ泥棒はどうだろう？ 地元の警察署にも、おそらくそんな手段はないだろう（テレビの刑事ドラマではそう思わせているかもしれないが）。もし本当にこんな状況に陥りそうな状況にいるなら、自分の人生を描いた映画を作るべきだ。そして、Face IDではなくパスコードを使うべきだ。

複数の人の顔で同じ iPhone のロックを解除できるように Face ID を設定できますか?

現時点では、iPhone Xは1つの顔しか認識しません。これは将来変更される可能性があります。ただし、Touch IDに指を登録するといった生体認証手段で、配偶者やパートナー、その他の人にiPhoneへのアクセスを許可することはできなくなりました。パスワードを共有する必要があります。

MacRumors の報道によると、Apple 副社長の Craig Federighi 氏が顧客に送ったメールには、Touch ID は複数ユーザーではなく、単一ユーザーのみを対象としていると書かれていたという。

Face ID は白人の顔と同様に有色人種の顔も認識できるのでしょうか?

他社の機械学習と人体認識技術の失敗からAppleが教訓を得ていることを願う。有色人種の自動写真タグ付けや顔認識などの精度がAppleと同等でないという問題が生じたのだ。（ハンドドライヤーに自分の手の色を認識させられない男性の動画をご覧ください。）

現在、音声、画像、その他の認識に広く利用されている機械学習は、学習データベースに依存しています。企業や学術プロジェクトでは、ディープラーニングシステムに入力して正確にマーク付けできる数億から数千万の例を見つけ、完全な一致ではなくより一般的な特徴を認識できる経路を構築させる必要があります。

これまで、これらのトレーニングデータベースは白人の顔、特に男性の顔に大きく偏っていたようで、人種的配慮に欠け、不快な結果につながっていました。Appleの副社長フィル・シラー氏は基調講演で、AppleはFace IDのトレーニングに10億枚の画像を使用したものの、どの顔が対象かは明らかにしていないと述べました。

Appleは発表文やウェブサイトで、Face IDやその他のTrueDepthセクションに、アメリカ人やヨーロッパ人よりも世界の人口に占める割合が高い有色人種の顔を多く登場させているほか、そばかすだらけの顔や、凝った髪型で巨大な髪の毛をした女性も登場させている。

Appleのシニアバイスプレジデント、クレイグ・フェデリギ氏は後にTechCrunchに対し、この件についてさらに詳しく述べ、「広範囲にわたる地理的・民族的データセットを確保するために、世界中でデータ収集を行いました」と説明した。Appleのホワイトペーパーでは、同社は「性別、年齢、民族性、その他の要素を考慮した代表的なグループ」を作成したと述べている。

AppleはFace IDの登録をデバイス上でのみ行うため、実際の使用状況から、特定の人物の顔に対するアルゴリズムの性能を直接学習することができません。これはプライバシーの観点からは素晴らしいことですが、厄介な結果につながる可能性があります。（フェデリギ氏はTechCrunchに対し、顧客によるFace IDの使用状況がトレーニングに一切組み込まれることはないと明言しました。「Face IDに登録する際に顧客データは収集されません。データはデバイス上に保持され、トレーニングデータとしてクラウドに送信されることはありません」と同氏は語りました。）

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Apple が Face ID の一致をすべて各 iPhone に非公開にしたままにしておくと、顔認識機能はどのように向上するのでしょうか?

機械学習はトレーニングデータの増加に伴って精度が向上するため、Appleはニューラルネットワークのテストと改良を継続していくと推測されます。しかし、ホワイトペーパーには「Face ID診断」と呼ばれる機能についても言及されています。これは、Face IDが安定して動作せず、診断データをAppleに送信してアルゴリズムの改善に役立てたいと考えている顧客にとって役立つでしょう。

診断モードでは多くの同意が必要です。

• Apple は、Face ID 診断の有効化を承認するために、暗号で署名されたリクエストを送信する必要があります。
• 有効にすると、既存の Face ID の登録が削除され、新しい Face ID が設定されます。
• すべてのロック解除の試行は 7 日間記録され、その後停止します。
• 撮影した画像はすべて確認でき、Appleへの送信は不要です。また、すべての画像ではなく特定の画像を承認することもできます。拒否した画像は直ちに削除されます。
• 承認した画像は送信前に暗号化され、その後 iPhone から削除されます。
• Face ID診断は、画像の確認と承認を行わない場合、90日後に自動的に終了します。手動で無効にすることもできます。

寒い（または暑い）ときに、顔に何かを着けたり、顔の近くに何かを着けたりしています。この装備のせいでFace IDが使えなくなるでしょうか？ 

Appleはホワイトペーパーの中で、Face IDは世界中の人々の顔を認識するだけでなく、「帽子、スカーフ、メガネ、コンタクトレンズ、そして多くのサングラス」にも対応できると述べています。赤外線はほとんどのサングラスを透過し、意図的なロック解除を識別します。

事故に遭い、顔に怪我を負いました。iPhoneが使えなくなってしまったのでしょうか？

いいえ。パスコードは常にスマートフォンのロックを解除するための鍵となります。Face ID（およびTouch ID）は、iOSのあらゆる用途において便利な機能です。パスコードを使ってFace IDを無効にしたり、再登録したりすることも可能です。（この質問は、iPhone Xをご購入予定の方からいただきました。今回の事故について、心よりお見舞い申し上げます。）

Face ID は Touch ID よりも使いにくいですか?

これは完全に主観的な意見ですが、スマートフォンのロック解除にあまり意識を向けず、指を滑らせてタッチ、そして押すというスムーズな操作に慣れていて、スマートフォンを見なくてもロック解除できる状態であれば、Face IDはTouch IDよりもずっと面倒に感じるかもしれません。Touch IDのロック解除操作が苦手で、より操作の少ない別の方法を好む人もいるでしょう。そのような場合は、Face IDが最適な選択肢かもしれません。

他のスマホにも顔認識機能はありますが、あまりうまく機能しません。Face IDはもっと優れているのでしょうか？

Appleは、過去の技術の導入に失望した人々が溢れる市​​場に参入しました。どこかで聞いたことがあるような気がしませんか？虹彩、顔、指紋のスキャン機能を搭載したSamsung Note 8について、ニューヨーク・タイムズ紙は次のような痛烈な批評を掲載しました。「顔や虹彩をスキャンしてロックを解除する機能など、一部の生体認証機能はあまりにも出来が悪く、真のセキュリティ機能というよりはマーケティングの小細工のように感じられる」

誰もがFace IDを使い始めるまでは、Appleが他社が失敗作や弱体版を提供している機能を広く導入するために設定した基準にFace IDが達するかどうかは分かりません。Touch IDは初期の頃は概ね良好でしたが、多くの人が（筆者も含め）定期的に指の使い方を再訓練する必要がありました。時が経つにつれ、この問題は解消されたようです。かつては頻繁に苦情が出ていたフォーラムでも、今ではほとんど見られなくなりました。

本当の試練は時間です。メイクやメガネ、髪型を変え、私たちの特徴が時の流れとともに変化していく中で、Face ID は私たちに追いつくことができるでしょうか?

アップル幹部クレイグ・フェデリギ氏のデモ中、Face IDは正常に動作しなかったようだ。アップルは後に、フェデリギ氏によるトレーニングからデモ開始までの間、デモ機を複数の人が操作したため、セキュリティ機能である不一致回数の上限を超え、Face IDがロックアウトされたと発表している。

Face ID を使用する必要がありますか?

いいえ、パスコードを使用できます。

実際、Face IDの代わりにパスコードを使用することはいつでも可能です。ただし、サードパーティ製アプリがFace IDを生体認証の2要素として明示的に使用している場合を除きます。AppleはiOSのロック解除やその他の目的でまだこれを利用していません。

Face IDを無効にするにはどうすればいいですか?

いくつかのオプションがあります:

• iOS 11 の設定を使用して無効にすることができます。
• 携帯電話の電源を切って再起動することができます。
• ロック解除の試行に 5 回失敗する可能性があります。
• スリープ/スリープ解除ボタンを 5 回連続して押すことができます。(これにより、すべてのモデルの iOS 11 で Touch ID が無効になります。)
• スリープ状態のスマートフォンで、スリープ／スリープ解除ボタンと反対側の音量ボタンのいずれかを長押しできます。この新しいオプションは電源オフ画面を表示しますが、Face IDも無効になります。（iPhone 8と8 PlusではTouch IDも無効にできますが、古い機種では利用できません。）
• 「iPhoneを探す」経由でリモートロックコマンドを送信します。

Face ID が使用できないのはどのような場合ですか?

場合によっては、パスコードを使用する必要があります (これらのパラメータは Touch ID にも適用されます)。

• 再起動後。
• 48時間以内に Face ID を使用して電話のロックを解除しなかった場合。
• 6日半が経過すると、4時間のタイマーがスタートし、その4時間以内にFace IDを使用しないと、次回ロック解除時にパスコードの入力を求められます。
• Face ID によるロック解除に 5 回失敗した後。
• このリストにまだ記載されていない上記のいずれかのテクニックを使用して無効にした後。