这一次,主讲人打算做一点业余的"法证"实验。
他先展示了四枚指纹,说明其中两枚采自同一根手指,请金指认出哪两枚是配对的。
金端详片刻后猜测是A和B,理由是她看到A上有一处向上卷起的小旋纹,而另外两枚则明显不同,因为下方多出一个隆起。她坚持自己的判断,结果却是A和C——两枚都来自左手拇指。
金对此感到懊恼,承认自己完全猜错了。
不过真正让人意外的地方在于,这四枚指纹全部来自同一个人。
人们大都知道每个人的指纹独一无二,但许多人未必清楚,同一双手上的每一根手指,其指纹彼此之间也完全不同。
警察在采集指纹时会把十根手指全部按印,正是因为如此。这也意味着,如果没有一套完整的参照样本,仅凭一枚指纹就想判断它是否属于某个人、甚至是否属于同一只手,都非常困难。
而如今出现了一款新的人工智能工具,据称能够做到这一点。
事实上,指纹作为"身份标志"的地位并非一朝一日建立起来。
早在1856年,科学家沃尔克就把自己34岁和75岁时留下的指纹作了对比,发现两者几乎没有任何差别,"指纹终生不变"这一特性由此被确认。
1896年,阿根廷成为世界上第一个以指纹为依据鉴别身份的国家;1956年,我国也制定了全国统一的《十指指纹分析法》;到了1980年前后,各国陆续研发出自动指纹鉴定系统,把录入速度、比对效率和识别准确度推上了新的台阶。
也正是这条从卡片到算法的演进线,让指纹从刑侦档案一路走到今天的手机解锁。
随后,主讲人拿出了一张美国联邦调查局实际使用的指纹卡的复制件,并坦言,如果对方没有主动配合,采集指纹其实并不是一件容易的事。
据介绍,FBI的指纹档案库目前收藏着大约1.65亿份指纹记录,而这些记录最初都是从这样的卡片开始的。在美国,只要因涉嫌犯罪被逮捕,警方就会采集当事人的指纹并存档,即便最终未被判决有罪,记录也依然保留。
指纹卡的背面印着用于分类指纹的三种主要图案:弓形纹、斗形纹和箕形纹。
主讲人解释道,弓形纹的纹路从指尖一侧进入,再从另一侧离开;斗形纹则会向中心点旋转盘绕;箕形纹则是从指头一侧进入后,又从同一侧折返出去。金对照自己观察到的图案分析:底部像是弓形,另一部分则是箕形,但斗形纹似乎并不多见。
据介绍,约60%的人拥有箕形纹,是最常见的类型;斗形纹约占35%,属于中等;弓形纹实际上非常罕见。这些大类别只用于粗略分类,真正用来识别一枚具体指纹的,是纹路里更为细小的分叉、终点、岛屿、汗孔等所谓"细节特征"。
长期以来,法证专家正是通过比对这些细节点,来判断两枚指纹是否来自同一根手指。
指纹之所以能承担如此严苛的比对任务,根源在于它形成过程中的高度随机性。
从生理层面看,指纹并不是出生后才慢慢显现的,而是在人还蜷缩在母体里时就已经悄然定型。胎儿在母体内大约三到四个月的时候,指纹就已经开始形成,它是伴随皮肤发育过程逐渐成型的。
发育到第10周前后,指尖等部位因为皮下组织向上顶压,会鼓起一个球状的小包,形态就像猫爪下的肉垫;随后这些鼓包在成长中受到羊水流动、胎儿姿势、皮下张力和基因表达等多重因素的共同作用,最终塑成一道道独特的纹路。
也正因为这些微小扰动几乎无法复制,即便是同卵双胞胎,指纹也不会完全一致,甚至同一个人十指之间也各不相同。
研究者利普森团队让神经网络去学习海量指纹图像,尝试判断任意两枚指纹是否来自同一个人。
图表显示,当AI处理原始图像时,判断"同一人或不同人"的准确率约为80%;即便去除大量细节,仅保留纹路走向的方位信息,准确率仍能达到约75%;然而当只保留细节特征、去掉其他信息时,准确率反而降至最低,约60%,与随机猜测差别不大,这意味着AI并不依赖传统的细节特征。
当然,这只是判断"是否来自同一人",若要将一枚指纹精确匹配到另一枚具体的指纹,仍然需要细节特征。
利普森表示,他们已经用公开数据集做到了力所能及的程度,如果FBI愿意介入,效果会更好。他还指出,一个更深层的发现是,长期以来人们观察指纹的方式可能忽略了许多信息,例如纹路的曲率等要素,而AI的研究显示这些要素其实非常重要。
他认为,AI为人类提供了一种观察指纹的新语言,也让人对未来更为乐观——它可以引导人们看到从未注意到的东西,同时在医学诊断领域,比如更早发现肿瘤或癌症,机器学习也可能改善许多人的生活。
顺着这场对谈再往回看,会发现指纹之所以能成为"最独特的身份标志",恰恰因为它同时具备两个稀有属性:
一是终生不变,从沃尔克在自己身上做的跨越四十余年的对照就可见一斑;二是形成过程高度随机,从胎儿第10周指尖鼓起的小肉垫开始,每一次皮下张力的拉扯都在书写一份不可复制的图案。
从1896年阿根廷率先把指纹用于身份鉴别,到1956年我国出台《十指指纹分析法》,再到1980年前后自动指纹识别系统在全球落地,人类花了一百多年,才把这道纹路从纸质卡片搬进算法模型。
今天智能手机的一次轻触,其实是这条漫长历史的最新注脚。
而AI的出现,让这条路又多出一层可能:它并没有推翻指纹独一无二的结论,反而以另一种方式印证——同一个人的十指看似相似,却在纹路走向、曲率与整体形态上留下了共同的"家族印记"。
理解指纹,也许才刚刚开始。
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