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指紋是唯一的嗎？人工智能研究發(fā)現(xiàn)，事實并非如此
雅格布·普里斯科
CNN記者雅格布·普里斯科報道
5分鐘閱讀
Fri東部時間2024年1月12日上午11點37分發(fā)布 一項新的研究使用了一種稱為深度對比網(wǎng)絡(luò)的人工智能模型來判斷不同手指的指紋何時屬于同一個人。
唐·梅森/圖片庫RF/蓋蒂圖片社
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"你認為每個指紋實際上都是獨一無二的嗎？"
這是一位教授在閑聊時問蓋比·郭的問題，當(dāng)時他在封鎖期間被困在家里，等待開始他在哥大的第一年?！拔乙稽c也不知道那次談話會為我未來三年的生活重心奠定基礎(chǔ)，”郭說。
郭現(xiàn)在是哥倫比亞大學(xué)計算機科學(xué)系的一名大四學(xué)生，他領(lǐng)導(dǎo)的一個小組在這個問題上做了一項研究，布法羅大學(xué)的徐教授是他的合著者之一。這篇發(fā)表在《科學(xué)進展》雜志上的論文似乎顛覆了一個長期以來被接受的關(guān)于指紋的真理:郭和他的同事認為，指紋并不是唯一的。
事實上，在團隊上訴并最終在科學(xué)進展獲得接受之前，期刊多次拒絕了這項工作?！耙婚_始有很多來自法醫(yī)界的反對意見，”郭回憶說，他在這項研究之前沒有法醫(yī)方面的背景。
“在我們論文的前一兩次迭代中，他們說沒有兩個指紋是相同的，這是眾所周知的事實。我想這真的有助于改善我們的研究，因為我們只是不斷地將更多的數(shù)據(jù)放入其中，(提高準確性)，直到最終證據(jù)無可爭議，”他說。
舊版畫的新面貌
為了獲得令人驚訝的結(jié)果，該團隊采用了一種稱為深度對比網(wǎng)絡(luò)的人工智能模型，這種模型通常用于面部識別等任務(wù)。研究人員將他們自己的想法加入其中，然后將美國政府的6萬對指紋數(shù)據(jù)庫輸入其中，這些指紋有時屬于同一個人(但來自不同的手指)，有時屬于不同的人。
在鳥瞰圖中，可以看到2023年8月18日在夏威夷拉海納被野火摧毀的街區(qū)被燒毀的汽車和房屋。
法醫(yī)調(diào)查人員如何使用DNA、指紋和其他方法來識別火災(zāi)后的遺體
當(dāng)它工作時，基于人工智能的系統(tǒng)發(fā)現(xiàn)，同一個人不同手指的指紋有很強的相似性，因此能夠區(qū)分指紋何時屬于同一個人，何時不屬于同一個人，單對的準確率最高為77%——似乎證明每個指紋都是“獨一無二的”。
“我們找到了一個嚴格的解釋，為什么會這樣:指紋中心的角度和曲率，”郭說。
他補充說，數(shù)百年來的法醫(yī)分析中，人們一直在尋找被稱為“細節(jié)”的不同特征，指紋脊上的分支和端點被用作指紋識別的傳統(tǒng)標記?！八鼈兎浅＿m合指紋匹配，但對于尋找同一個人指紋之間的相關(guān)性來說并不可靠，”郭說。“這就是我們的洞察力?！?
作者表示，他們意識到了數(shù)據(jù)中的潛在偏差。根據(jù)該研究，盡管他們認為人工智能系統(tǒng)在不同性別和種族之間的運行方式大致相同，但為了使該系統(tǒng)在實際取證中可用，需要通過分析更大更廣的指紋數(shù)據(jù)庫進行更仔細的驗證。
然而，郭說，他相信這一發(fā)現(xiàn)可以改善刑事調(diào)查。：
“最直接的應(yīng)用是，它可以幫助為懸案提供新的線索，在這些懸案中，留在犯罪現(xiàn)場的指紋來自與文件上不同的手指，”他說。“但另一方面，這不僅有助于抓住更多的罪犯。這實際上也將幫助無辜的人，他們可能不必再接受不必要的調(diào)查。我認為這是社會的勝利?！?span style="color: rgb(51, 51, 51); text-transform: none; text-indent: 0px; letter-spacing: normal; font-family: Arial, "PingFang SC", "Hiragino Sans GB", STHeiti, "Microsoft YaHei", sans-serif; font-size: 18px; font-style: normal; font-weight: 400; word-spacing: 0px; float: none; display: inline !important; white-space: pre-line; orphans: 2; widows: 2; background-color: rgb(255, 255, 255); font-variant-ligatures: normal; font-variant-caps: normal; -webkit-text-stroke-width: 0px; text-decoration-thickness: initial; text-decoration-style: initial; text-decoration-color: initial;">茶杯里的風(fēng)暴？
瑞士洛桑大學(xué)刑事司法學(xué)院法醫(yī)學(xué)教授Christophe Champod表示，對指紋圖像使用深度學(xué)習(xí)技術(shù)是一個有趣的話題。然而，沒有參與這項研究的尚波德說，他認為這項工作沒有發(fā)現(xiàn)任何新的東西。
“他們認為這些形狀在手指之間有一定的相關(guān)性，這一觀點從指紋識別的早期開始就已經(jīng)為人所知，當(dāng)時是手工完成的，并且多年來一直被記錄在案，”他說?！拔艺J為，在我看來，由于缺乏知識，他們高估了自己的論文。我很高興他們重新發(fā)現(xiàn)了一些已知的東西，但本質(zhì)上，這是茶杯里的風(fēng)暴?！?
作為回應(yīng)，郭說，從來沒有人系統(tǒng)地量化或利用同一個人不同手指指紋之間的相似性達到新研究的程度。
“我們首次明確指出，這種相似性是由于指紋中心的脊線方向，”郭說?！按送?，我們首次嘗試匹配同一個人不同手指的指紋，至少是用自動化系統(tǒng)?！?img doc360img-src='http://image109.360doc.com/DownloadImg/2024/01/1306/278222772_2_20240113065250914_wm.jpeg' alt="The system used in the study to identify similarities among fingerprints could be useful in crime scene analysis, the authors said." src="http://image109.360doc.com/DownloadImg/2024/01/1306/278222772_2_20240113065250914_wm.jpeg">作者說，研究中使用的識別指紋相似性的系統(tǒng)可以用于犯罪現(xiàn)場分析。
Gabe Guo/哥倫比亞工程公司
加州大學(xué)歐文分校犯罪學(xué)、法律和社會學(xué)系的教授西蒙·科爾同意這篇論文很有趣，但他說它的實際效用被夸大了?？茽栆矝]有參與這項研究。
“我們在指紋問題上沒有'錯’，”他在談到法醫(yī)專家時說。“沒有兩個指紋'完全一樣’這一未經(jīng)證實但直覺上正確的說法，不會因為發(fā)現(xiàn)指紋相似而被推翻。不同人的指紋以及同一個人的指紋總是被認為是相似的?！?
該論文稱，該系統(tǒng)在犯罪現(xiàn)場可能是有用的，在那里發(fā)現(xiàn)的指紋與警方記錄中的指紋不同，但科爾說，這只會在極少數(shù)情況下發(fā)生，因為當(dāng)采集指紋時，所有10個手指和通常的手掌都會被例行記錄?！拔也磺宄麄兪裁磿r候會認為執(zhí)法部門只會記錄一些個人的指紋，而不是全部，”他說。
這項研究背后的團隊表示，他們對結(jié)果充滿信心，并開放了人工智能代碼供其他人檢查，這個決定得到了尚波德和科爾的稱贊。但是郭說，這項研究的重要性不僅限于指紋。
“這不僅僅是關(guān)于取證，而是關(guān)于人工智能。自從我們存在以來，人類就一直在看指紋，但沒有人注意到這種相似性，直到我們讓我們的人工智能分析它。這正好說明了人工智能自動識別和提取相關(guān)特征的能力，”他說。
“我認為這項研究只是這一系列事情中的第一塊多米諾骨牌。我們將看到人們使用人工智能來發(fā)現(xiàn)隱藏在我們眼前的東西，就像我們的手指一樣?！?/span>
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