指紋は唯一のものですか? AI研究によるとそうではない

CNN の Wonder Theory 科学ニュースレターに登録してください。 魅力的な発見や科学の進歩などのニュースで宇宙を探検しましょう。

CNN
—

「すべての指紋は実際にユニークだと思いますか?」

これは、コロナウイルスによるロックダウンで自宅にこもり、コロンビア大学での1年目のスタートを待っていたゲイブ・グー氏が、非公式な会話の中で教授から投げかけられた質問だ。 「この会話が、今後 3 年間、自分の人生に集中する道を開くことになるとは、ほとんど知りませんでした」とジョーは語った。

ジョーは現在コロンビア大学コンピューターサイエンス学部の学部生であり、研究チームを率いていました。 スタディ このテーマについては、バッファロー大学の Wenyao Xu 教授が共著者の一人として参加しています。 今週サイエンス・アドバンシズ誌に掲載されたこの研究は、指紋について長らく受け入れられてきた事実を覆すものであるようだ、つまり指紋は唯一のものではない、とGu氏と彼の同僚は言う。

実際、この論文は研究チームが上訴するまでに何度もジャーナルによって拒否され、最終的には Science Advances に受理されました。 「最初は法医学界からの反対が多かったです」と、勉強するまで法医学の知識がなかったジョーは振り返る。

「私たちの研究の1回目か2回目で、彼らは、2つの指紋が同じではないことは周知の事実だと言いました。証拠が見つかるまで、より多くのデータをデータに送り込み（精度を高め）続けたので、それが私たちの研究を改善するのに本当に役立ったと思います」ついに議論の余地がなくなった。」

驚くべき結果を達成するために、チームはディープ変分ネットワークと呼ばれる人工知能モデルを使用しました。これは通常、顔認識などのタスクに使用されます。 研究者らは独自のひねりを加えて、同じ人物のもの（ただし別の指のもの）、また別の人のものである場合もあるペアの6万件の指紋を米国政府のデータベースに入力した。

AI ベースのシステムが機能するにつれて、同じ人のさまざまな指の指紋が強い類似性を共有していることがわかり、指紋がいつ同じ人のもので、いつそうでないのかを 1 対の精度で区別できるようになりました。 最高値は 77% でしたが、これは各指紋が「固有」であることを反証しているようです。

「私たちは、なぜこのようなことが起こるのか、それは指紋の中心の角度と曲がりであるという正確な説明を見つけました」とGu氏は語った。

同氏はさらに、何百年にもわたる法医学分析を通じて、人々は「詳細」と呼ばれるさまざまな特徴に注目してきました。これは、指紋識別の従来のマーカーとして使用される指紋の端の枝や端点です。 「指紋の照合には優れていますが、同一人物の指紋間の関連性を見つけるには信頼できません」とGu氏は言う。 「そしてそれが私たちが得た洞察です。」

著者らは、データに潜在的なバイアスがあることを認識していると述べた。 AIシステムは性別や民族を超えてほぼ同じように機能すると考えているが、このシステムを実際の法医学で使用するには、より大規模かつ広範囲の指紋データベースを分析することにより、より徹底的な検証が必要であると研究結果は述べている。

しかし、郭氏は、この発見が犯罪捜査を改善する可能性があると確信していると述べた。

同氏は、「最も直接的な応用は、犯罪現場に残された指紋が、記録されている指とは異なる指からのものである未解決事件の新たな手がかりを生み出すのに役立つ可能性があることだ」と述べた。 「しかしその一方で、これはより多くの犯罪者を逮捕するのに役立つだけではありません。これはまた、不必要な捜査をもう必要としないかもしれない無実の人々を助けることにもなります。それは社会にとっての勝利だと思います。」

スイスのローザンヌ大学刑事司法学部の法医学教授クリストフ・シャモー氏によると、指紋画像に対するディープラーニング技術の使用は興味深いテーマだという。 しかし、この研究には関与していないシャンボ氏は、この研究が何か新しいことを明らかにしたとは思わないと述べた。

同氏は、「これらの形状が指の間で何らかの相互関係を持っているという彼らの主張は、指紋採取が手作業で行われていた初期の頃から知られており、何年も文書化されてきた。」と述べた。 「私の見解では、彼らは知識不足のために論文を売りすぎたのだと思います。彼らが既知のことを再発見したのはうれしいですが、基本的には湯呑みの中の嵐です。」

これに対してGu氏は、今回の研究ほど、同一人物の異なる指の指紋間の類似性を系統的に測定したり利用したりした人はいないと述べた。

「類似性が指紋の中心にある隆起の方向によるものであることを明確に指摘したのは我々が初めてです」と郭氏は語った。 「さらに、少なくとも自動システムを使用して、異なる指の指紋を同一人物と照合することを試みたのは私たちが初めてです。」

カリフォルニア大学アーバイン校の犯罪学・法・社会学部のサイモン・コール教授は、この研究は興味深いものであることに同意したが、その実用的な有用性は誇張されていると述べた。 コール氏もこの研究には関与していない。

「私たちは指紋について間違っていませんでした」と彼は法医学専門家について語った。 「2 つの指紋が『完全に似ている』ということは証明されていないが直感的に正しい主張は、指紋が似ているという発見によって反駁することはできません。同じ人の指紋だけでなく、異なる人の指紋も似ていることは常に知られています。

同紙は、このシステムは、警察の記録とは異なる指から指紋が採取された犯罪現場で役立つ可能性があると述べたが、コール氏は、指紋採取の際には10本の指すべてが日常的に記録されることが多いため、このようなことはまれに起こる可能性があると述べた。 。 「法執行機関が個人の指紋のすべてではなく一部だけを記録すると考えているのか、私にはよくわかりません」と彼は言う。

研究チームは結果に自信を持っており、他の人が検証できるようAIコードをオープンソース化したと述べており、シャンボード氏とコール氏はこの決定を賞賛した。 しかし郭氏は、この研究の重要性は指紋だけに留まらないと述べた。

「これは単なる法医学の問題ではなく、AI の問題です。人類が誕生して以来、人間は指紋を観察してきましたが、AI が分析するまで、誰もこの類似性に気づきませんでした。これは、AI が自動的に指紋を分析する能力を示しているだけです。」関連性と抽出により特徴を認識します。

「この研究は、これらの物事の巨大な連鎖の最初のドミノに過ぎないと思います。人々が AI を使用して、文字通り私たちの目の前に、私たちの指のように隠れていたものを発見することになるでしょう。」