Sunt amprentele digitale unice? Un studiu bazat pe inteligența artificială spune că nu

Un nou studiu a folosit un model de inteligență artificială numit rețea contrastivă profundă pentru a stabili dacă amprentele de pe degete diferite aparțin aceleiași persoane, scrie CNN.

„Credeți că fiecare amprentă este de fapt unică?” Este o întrebare pe care un profesor i-a adresat-o lui Gabe Guo în timpul unei discuții ocazionale, în timp ce acesta era blocat acasă în timpul pandemiei din Covid-19, așteptând să înceapă primul său an la Universitatea Columbia. „Nu știam că acea conversație avea să pregătească terenul pentru concentrarea vieții mele pentru următorii trei ani”, a spus Guo.

Guo, acum student în ultimul an de licență la departamentul de informatică al Universității Columbia, a condus o echipă care a realizat un studiu pe această temă, profesorul Wenyao Xu de la Universitatea din Buffalo, fiind unul dintre coautori. Publicată săptămâna aceasta în revista Science Advances, lucrarea pare să răstoarne un adevăr acceptat de mult timp despre amprentele digitale: potrivit lui Guo și colegilor săi, acestea nu sunt unice.

De fapt, revistele au respins lucrarea de mai multe ori înainte ca echipa lui să insiste și, în cele din urmă, să o facă să fie acceptată la Science Advances. „Inițial, au existat multe împotriviri din partea comunității criminalistice”, și-a amintit Guo, care nu avea niciun fel de experiență în domeniul criminalisticii înainte de studiu.

„Pentru prima sau primele două iterații ale lucrării noastre, au spus că este un fapt bine cunoscut că nu există două amprente digitale identice. Cred că acest lucru a contribuit cu adevărat la îmbunătățirea studiului nostru, pentru că am continuat să introducem mai multe date în el, (sporind precizia) până când, în cele din urmă, dovezile au fost incontestabile”, a spus el.

O nouă privire asupra amprentelor vechi

Pentru a ajunge la rezultatele sale surprinzătoare, echipa a utilizat un model de inteligență artificială numit rețea contrastivă profundă, care este utilizat în mod obișnuit pentru sarcini precum recunoașterea facială. Cercetătorii i-au adăugat propria lor particularitate și apoi au alimentat o bază de date a guvernului american cu 60.000 de amprente digitale în perechi care uneori aparțineau aceleiași persoane (dar de la degete diferite) și alteori aparțineau unor persoane diferite.

Pe măsură ce a funcționat, sistemul bazat pe inteligență artificială a constatat că amprentele digitale de la degete diferite ale aceleiași persoane aveau asemănări puternice și, prin urmare, a fost capabil să spună când amprentele aparțineau aceleiași persoane și când nu, cu o acuratețe de 77% pentru o singură pereche, ceea ce pare să infirme faptul că fiecare amprentă digitală este „unică”.

„Am găsit o explicație riguroasă pentru motivul pentru care se întâmplă acest lucru: unghiurile și curburile din centrul amprentei”, a declarat Guo.

Timp de sute de ani de analiză criminalistică, a adăugat el, oamenii au analizat diferite caracteristici numite „minuțiozități”, ramificațiile și punctele finale din crestele amprentelor digitale care sunt folosite ca markeri tradiționali pentru identificarea amprentelor. „Acestea sunt excelente pentru potrivirea amprentelor, dar nu sunt fiabile pentru a găsi corelații între amprentele digitale ale aceleiași persoane”, a spus Guo. „Și aceasta este intuiția pe care am avut-o”.

Autorii au declarat că sunt conștienți de potențialele prejudecăți din date. Deși ei cred că sistemul de inteligență artificială funcționează în același mod la fel pentru toate genurile și rasele, pentru ca sistemul să poată fi utilizat în criminalistica reală, este necesară o validare mai atentă prin analiza unei baze de date mai mari și mai ample de amprente, potrivit studiului.

Cu toate acestea, Guo a declarat că este încrezător că descoperirea poate îmbunătăți investigațiile criminale:

„Cea mai rapidă utilizare este că poate ajuta la generarea de noi piste pentru cazurile nerezolvate, în care amprentele lăsate la locul crimei provin de la degete diferite de cele din dosar”, a spus el. „Dar, pe de altă parte, acest lucru nu va ajuta doar la prinderea mai multor infractori. De asemenea, acest lucru va ajuta de fapt și persoane nevinovate care s-ar putea să nu mai fie investigate inutil. Și cred că este un câștig pentru societate”.

„O furtună într-o ceașcă de ceai”?

Utilizarea tehnicilor de învățare aprofundată pe imagini de amprente este un subiect interesant, potrivit lui Christophe Champod, profesor de criminalistică la Școala de Justiție Penală a Universității din Lausanne, Elveția. Cu toate acestea, Champod, care nu a fost implicat în studiu, a declarat că nu crede că lucrarea a descoperit ceva nou.

„Argumentul lor conform căruia aceste forme sunt oarecum corelate între degete este cunoscut încă de la începuturile amprentei digitale, când se făcea manual, și a fost documentat de ani de zile”, a spus el. „Cred că și-au supraevaluat lucrarea, din lipsă de cunoștințe, în opinia mea. Mă bucur că au redescoperit ceva cunoscut, dar, în esență, este o furtună într-o ceașcă de ceai.”

În replică, Guo a spus că nimeni nu a cuantificat sau folosit vreodată în mod sistematic asemănările dintre amprentele digitale de la diferite degete ale aceleiași persoane în măsura în care a făcut-o noul studiu.

„Suntem primii care am subliniat în mod explicit că asemănarea se datorează orientării crestei din centrul amprentei”, a spus Guo. „În plus, suntem primii care încearcă să potrivească amprentele de la diferite degete ale aceleiași persoane, cel puțin cu un sistem automatizat”.

Sistemul utilizat în cadrul studiului pentru a identifica similitudinile dintre amprentele digitale ar putea fi util în analiza locului crimei, au declarat autorii.

Simon Cole, profesor în cadrul departamentului de criminologie, drept și societate de la Universitatea din California, Irvine, a fost de acord că lucrarea este interesantă, dar a spus că utilitatea sa practică este supraestimată. De asemenea, Cole nu a fost implicat în studiu.

„Nu ne-am „înșelat” în privința amprentelor digitale”, a spus el despre experții criminaliști. „Afirmația nedovedită, dar adevărată din punct de vedere intuitiv, că nu există două amprente „exact la fel” nu este infirmată prin constatarea că amprentele sunt similare. S-a știut întotdeauna că amprentele digitale de la persoane diferite, precum și de la aceeași persoană sunt similare.”

În document se spune că sistemul ar putea fi util în cazul locurilor de crimă în care amprentele găsite provin de la degete diferite de cele din dosarul poliției, dar Cole a spus că acest lucru poate apărea doar în cazuri rare, deoarece atunci când se iau amprentele, toate cele 10 degete și adesea palmele sunt înregistrate în mod obișnuit. „Nu îmi este clar când se gândesc că forțele de ordine vor avea doar o parte, dar nu toate amprentele digitale ale unei persoane înregistrate”, a spus el.

Echipa din spatele studiului se declară încrezătoare în rezultate și a deschis codul AI pentru ca și alții să îl verifice, o decizie pe care atât Champod, cât și Cole au lăudat-o. Dar Guo a spus că importanța studiului merge dincolo de amprentele digitale.

„Nu este vorba doar despre criminalistică, ci și despre AI. Oamenii se uită la amprentele digitale de când existăm, dar nimeni nu a observat vreodată această asemănare până când am pus AI-ul nostru să le analizeze. Acest lucru vorbește despre puterea AI de a recunoaște și extrage automat caracteristicile relevante”, a spus el.

„Cred că acest studiu este doar primul domino dintr-o secvență uriașă de astfel de lucruri. Vom vedea oameni care vor folosi IA pentru a descoperi lucruri care se ascundeau literalmente la vedere, chiar în fața ochilor noștri, cum ar fi degetele noastre.”