Пръстовите отпечатъци уникални ли са? Всъщност не, базирано на AI проучване открива
Регистрирайте се за научния бюлетин на Wonder Theory на CNN. .
„Мислите ли, че всеки пръстов отпечатък всъщност е уникален?“
Това е въпрос, който професор зададе на Гейб Гуо по време на случаен чат, докато той беше заседнал у дома по време на блокирането на Covid-19, чакайки да започне първата си година в Колумбийския университет. „Не знаех, че този разговор ще постави началото на фокуса на живота ми през следващите три години“, каза Гуо.
Гуо, сега старши студент в катедрата по компютърни науки на Колумбия, ръководи екип, който направи проучване по темата, с професора Wenyao Xu от университета в Бъфало, като един от неговите съавтори. Публикуван тази седмица в списание Science Advances, документът изглежда преобръща една отдавна приета истина за пръстовите отпечатъци: Гуо и колегите му твърдят, че те не са уникални.
Всъщност списанията отхвърлиха работата многократно, преди екипът да обжалва и в крайна сметка да я приеме в Science Advances. „Първоначално общността на криминалистите имаше много отпор“, спомня си Гуо, който не е имал опит в криминалистиката преди проучването.
„За първата итерация или две от нашата статия те казаха, че е добре известен факт, че няма два еднакви пръстови отпечатъка. Предполагам, че това наистина помогна да подобрим нашето проучване, защото ние просто продължихме да влагаме повече данни в него (повишавайки точността), докато в крайна сметка доказателствата не станаха неоспорими“, каза той.
Нов поглед върху старите щампи
За да стигне до своите изненадващи резултати, екипът използва модел на изкуствен интелект, наречен дълбока контрастна мрежа, който обикновено се използва за задачи като разпознаване на лица. Изследователите добавиха свой собствен обрат към него и след това го захранваха с база данни на правителството на САЩ с 60 000 пръстови отпечатъка по двойки, които понякога принадлежаха на един и същ човек (но от различни пръсти), а понякога принадлежаха на различни хора.
Докато работеше, системата, базирана на изкуствен интелект, установи, че пръстовите отпечатъци от различни пръсти на едно и също лице споделят силни прилики и следователно успя да разбере кога пръстовите отпечатъци принадлежат на едно и също лице и кога не, с точност за един чифт достигайки 77% – привидно опровергаващо, че всеки пръстов отпечатък е „уникален“.
„Намерихме строго обяснение защо това е така: ъглите и извивките в центъра на пръстовия отпечатък“, каза Гуо.
В продължение на стотици години съдебномедицински анализ, добави той, хората са разглеждали различни характеристики, наречени „минуции“, разклоненията и крайните точки в пръстовите отпечатъци, които се използват като традиционни маркери за идентификация на пръстови отпечатъци. „Те са чудесни за съвпадение на пръстови отпечатъци, но не са надеждни за намиране на корелации между пръстови отпечатъци от едно и също лице“, каза Гуо. „И това е прозрението, което имахме.“
Авторите казаха, че са наясно с потенциалните пристрастия в данните. Въпреки че те вярват, че системата за изкуствен интелект работи почти по един и същи начин между половете и расите, за да може системата да бъде използваема в действителната криминалистика, е необходимо по-внимателно валидиране чрез анализ на по-голяма и по-широка база данни от пръстови отпечатъци, според проучването.
Гуо обаче каза, че е уверен, че откритието може да подобри криминалните разследвания.:
„Най-непосредственото приложение е, че може да помогне за генерирането на нови следи за неуредени случаи, при които отпечатъците, оставени на местопрестъплението, са от пръсти, различни от тези в досието“, каза той. „Но от друга страна, това не само ще помогне за залавянето на повече престъпници. Това всъщност ще помогне на невинни хора, които може да не се налага вече да бъдат ненужно разследвани. И мисля, че това е победа за обществото.”
„Буря в чаша“?
Използването на техники за задълбочено обучение върху изображения на пръстови отпечатъци е интересна тема, според Кристоф Шампод, професор по криминалистика в Училището по наказателно правосъдие към Университета в Лозана в Швейцария. Въпреки това Чампод, който не е участвал в проучването, каза, че не вярва, че работата е разкрила нещо ново.
„Техният аргумент, че тези форми са донякъде корелирани между пръстите, е известен от ранното начало на пръстовите отпечатъци, когато е правено ръчно, и е документиран от години“, каза той. „Мисля, че те са препродали хартията си поради липса на знания според мен. Щастлив съм, че са преоткрили нещо известно, но по същество това е буря в чаша чай.“
В отговор Гуо каза, че никой никога не е количествено определял или използвал приликите между пръстови отпечатъци от различни пръсти на едно и също лице до степента, в която новото изследване има.
„Ние сме първите, които изрично посочват, че приликата се дължи на ориентацията на билото в центъра на пръстовия отпечатък“, каза Гуо. „Освен това, ние сме първите, които се опитват да съпоставят пръстови отпечатъци от различни пръсти на едно и също лице, поне с автоматизирана система.“
Саймън Коул, професор в катедрата по криминология, право и общество в Калифорнийския университет в Ървайн, се съгласи, че документът е интересен, но каза, че практическата му полезност е надценена. Коул също не участва в проучването.
„Не сме „грешили“ относно пръстовите отпечатъци“, каза той за съдебните експерти. „Недоказаното, но интуитивно вярно твърдение, че няма два пръстови отпечатъка, които да са „точно еднакви“, не е опровергано от констатацията, че пръстовите отпечатъци са сходни. Пръстовите отпечатъци от различни хора, както и от едно и също лице, винаги са били известни като сходни.
Вестникът казва, че системата може да бъде полезна на местопрестъпления, където откритите пръстови отпечатъци са от различни пръсти от тези в полицейското досие, но Коул каза, че това може да се случи само в редки случаи, защото когато се вземат отпечатъци, всичките 10 пръста и често дланите се записват рутинно. „Не ми е ясно кога си мислят, че органите на реда ще имат записани само някои, но не всички, пръстови отпечатъци на дадено лице“, каза той.
Екипът, който стои зад проучването, казва, че е уверен в резултатите и е отворил кода за изкуствен интелект, за да могат другите да го проверят, решение, което и Чампод, и Коул похвалиха. Но Гуо каза, че важността на изследването надхвърля пръстовите отпечатъци.
„Това не е само съдебна медицина, а и ИИ. Хората са гледали пръстови отпечатъци, откакто съществуваме, но никой никога не е забелязал това сходство, докато не накарахме нашия AI да го анализира. Това просто говори за силата на изкуствения интелект да разпознава автоматично и да извлича подходящи функции“, каза той.
„Мисля, че това проучване е само първото домино в огромна поредица от тези неща. Ще видим хора, които използват AI, за да откриват неща, които буквално се крият пред очите ни, точно пред очите ни, като нашите пръсти.
