Исследование, основанное на искусственном интеллекте, обнаружило, что не все отпечатки пальцев уникальны

«Вы думаете, что каждый отпечаток пальца на самом деле уникален?»

Это вопрос, который профессор задал Гейбу Го во время непринужденной беседы, когда он застрял дома во время карантина из-за Covid-19, ожидая начала своего первого года обучения в Колумбийском университете. «Я даже не подозревал, что этот разговор заложит основу для моей жизни на следующие три года», — сказал Го.

Го, сейчас учится на последнем курсе факультета информатики Колумбийского университета, возглавил группу, которая провела исследование по этому вопросу, с профессором Вэньяо Сюй из Университета Буффало в качестве одного из его соавторов. Опубликованная на этой неделе в журнале Science Advances статья, по-видимому, переворачивает с ног на голову давно общепринятую истину об отпечатках пальцев: не все они, как утверждают Го и его коллеги, уникальны.

Фактически, журналы несколько раз отклоняли эту работу, прежде чем команда подала апелляцию и в конечном итоге добилась ее принятия в Science Advances. «Изначально судебно-медицинское сообщество вызывало сильное сопротивление», — вспоминает Го, который до исследования не имел никакого опыта в области криминалистики.

«В первой или двух версиях нашей статьи они говорили, что это общеизвестный факт: не бывает двух одинаковых отпечатков пальцев. Я думаю, это действительно помогло улучшить наше исследование, потому что мы просто продолжали добавлять в него больше данных (повышая точность), пока в конечном итоге доказательства не стали неопровержимыми», — сказал он.

НОВЫЙ ВЗГЛЯД НА СТАРЫЕ ПРИНТЫ

Чтобы добиться удивительных результатов, команда использовала модель искусственного интеллекта, называемую глубокой контрастирующей сетью, которая обычно используется для таких задач, как распознавание лиц. Исследователи добавили к этому свой собственный вариант, а затем предоставили базу данных правительства США, содержащую 60 000 пар отпечатков пальцев, которые иногда принадлежали одному и тому же человеку (но с разных пальцев), а иногда принадлежали разным людям.

В ходе работы система на основе искусственного интеллекта обнаружила, что отпечатки пальцев с разных пальцев одного и того же человека имеют большое сходство и, следовательно, смогла определить, когда отпечатки принадлежали одному и тому же человеку, а когда нет, с точностью для одной пары. достигнув пика в 77%, что, по-видимому, опровергает тот факт, что каждый отпечаток пальца «уникален».

«Мы нашли строгое объяснение тому, почему это так: углы и кривизны в центре отпечатка пальца», — сказал Го.

Он добавил, что на протяжении сотен лет судебно-медицинского анализа люди обращали внимание на различные особенности, называемые «мелочи», разветвления и конечные точки отпечатков пальцев, которые используются в качестве традиционных маркеров для идентификации отпечатков пальцев. «Они отлично подходят для сопоставления отпечатков пальцев, но ненадежны для обнаружения корреляции между отпечатками пальцев одного и того же человека», — сказал Го. «И это то понимание, которое у нас было».

Авторы заявили, что осознают потенциальную погрешность данных. Хотя они считают, что система ИИ работает во многом одинаково в зависимости от пола и расы, согласно исследованию, для того, чтобы систему можно было использовать в реальной криминалистике, требуется более тщательная проверка посредством анализа более крупной и обширной базы данных отпечатков пальцев.

Однако Го заявил, что он уверен, что это открытие может улучшить уголовные расследования:

«Самое непосредственное применение заключается в том, что это может помочь найти новые версии для нераскрытых дел, когда отпечатки пальцев, оставленные на месте преступления, принадлежат другим пальцам, чем те, что находятся в деле», — сказал он. «Но с другой стороны, это не просто поможет поймать больше преступников. Это также на самом деле поможет невиновным людям, которых, возможно, больше не придется подвергать ненужному расследованию. И я думаю, что это победа для общества».

«БУРА В ЧАШКЕ»?

По словам Кристофа Шампода, профессора криминалистики Школы уголовного правосудия Университета Лозанны в Швейцарии, использование методов глубокого обучения на изображениях отпечатков пальцев — интересная тема. Однако Чампод, который не участвовал в исследовании, сказал, что не верит, что работа открыла что-то новое.

«Их аргумент о том, что эти формы в некоторой степени коррелируют между пальцами, был известен с самого начала снятия отпечатков пальцев, когда это делалось вручную, и документировался в течение многих лет», — сказал он. «Я думаю, что они перепродали свою газету из-за недостатка знаний, на мой взгляд. Я рад, что они заново открыли что-то известное, но по сути это буря в стакане воды».

В ответ Го сказал, что никто никогда систематически не оценивал и не использовал сходство между отпечатками пальцев разных пальцев одного и того же человека в такой степени, как в новом исследовании.

«Мы первые, кто прямо указал, что сходство обусловлено ориентацией выступов в центре отпечатка пальца», — сказал Го. «Более того, мы первые, кто попытался сопоставить отпечатки пальцев разных пальцев одного и того же человека, по крайней мере, с помощью автоматизированной системы».

Саймон Коул, профессор кафедры криминологии, права и общества Калифорнийского университета в Ирвине, согласился с тем, что статья интересна, но сказал, что ее практическая полезность преувеличена. Коул также не принимал участия в исследовании.

«Мы не ошиблись насчет отпечатков пальцев», — сказал он о судебно-медицинских экспертах. «Недоказанное, но интуитивно верное утверждение о том, что не существует двух «точно одинаковых» отпечатков пальцев, не опровергается фактом, что отпечатки пальцев похожи. Отпечатки пальцев разных людей, как и одного и того же человека, всегда были похожи».

В газете говорится, что система может быть полезна на местах преступлений, где обнаруженные отпечатки пальцев принадлежат другим пальцам, чем те, что указаны в полицейском протоколе, но Коул сказал, что это может произойти только в редких случаях, потому что при снятии отпечатков пальцев все 10 пальцев и часто ладони регулярно записываются. «Мне непонятно, когда они думают, что правоохранительные органы будут фиксировать лишь некоторые, а не все отпечатки пальцев человека», — сказал он.

Команда, проводившая исследование, заявляет, что уверена в результатах и ​​открыла исходный код ИИ для проверки другими. Это решение высоко оценили и Шампод, и Коул. Но Го сказал, что важность исследования выходит за рамки отпечатков пальцев.

«Речь идет не только о криминалистике, речь идет об искусственном интеллекте. Люди смотрели на отпечатки пальцев с тех пор, как мы существовали, но никто никогда не замечал этого сходства, пока мы не заставили наш ИИ его проанализировать. Это просто говорит о способности ИИ автоматически распознавать и извлекать соответствующие функции», — сказал он.

«Я думаю, что это исследование — всего лишь первая костяшка домино в огромной последовательности подобных вещей. Мы увидим, как люди будут использовать ИИ для обнаружения вещей, которые буквально прятались на виду, прямо у нас на глазах, как наши пальцы».