DNA to Face,會是尋人緝凶的一顆“銀彈”嗎?
電影《讓子的彈飛》裡,有一段情節特別有意思:
鵝城之主黃四郎拿著張麻子的上任證件,大惑不解——
黃:這照片是你嗎。
張:是我。
黃:這就不是你。
張:我也說這TM根本就不是我。我去照相館照相,取照片的時候,他們給我的就是這張,我說這不是我,他們說這就是你,我說他不是我!他們說這就是你。沒辦法,我就把他貼在這了。
於是,張麻子就這麼走馬上任了。
或許,你只覺得這段劇情特別搞笑,堪稱大型現實魔幻主義。但如果現實之中,尋找久別的親人、追查肇事的罪犯等,都只能依靠這種容易偽造、模糊不清的資訊,會讓整個任務變得一籌莫展。
準確鑑定一個人的身份乃至外貌,已經成為一個必須解決的關鍵社會問題。而目前最為便捷與安全的解決方案無疑就是DNA技術。
人體內的DNA具有唯一性(同卵雙胞胎可能具有同樣的DNA)和永久性,因此,DNA鑑定也具有絕對的權威性和準確性,是目前世界範圍內應用最廣、也是最為成熟的犯罪偵查技術之一,也一直被認為是尋找失蹤人口的黃金標準。
而且,DNA資訊很難被徹底抹去,一件穿過的衣服、一塊嚼過的口香糖,一根跌落的頭髮,都可能採集到DNA樣本。試想一下,如果根據DNA能夠直接描繪出的長相,是不是能夠快速拿到關鍵資訊,從而加快團聚的腳步、斷案的進度呢?
舉個例子,前不久備受關注的徐州小花梅事件調查結果公佈,通過DNA檢驗比對確認了楊某俠即小花梅的身份。同時,又有網友對比了小花梅與楊某俠的照片,很多人都認為不像同一個人。這種情況,如果能通過DNA預測並生成面部畫像,或許就能直觀且準確地看到面貌特徵,有效地說服質疑者。
事實上,基於DNA資訊對人類外部可見特徵(EVCs)的預測,早已被應用到了刑偵身份確認等領域當中。那麼,它究竟是不是尋人緝凶中,那顆重開身份迷霧的 “銀彈”silver bullet呢?
DNA to Face,靠譜嗎?
在全球範圍內,DNA表型都是一種極為重要的刑偵手段。當偵查毫無頭緒的時候,DNA表型可以從個體DNA中提取某些基因來預測個體面部特徵,幫助確定肇事者可能是什麼樣子,進一步縮小嫌疑人的範圍,加快調查過程。
對於渴望尋親的人來說,DNA表型也可以幫助TA快速定位出潛在親人的面貌,排除完全不具備相關遺傳變異的候選人,幫助人們早日團聚。
(Parabon使用DNA來重建人臉,這名嫌疑人後來被確認是1987年的謀殺案件)
首先,通過分析遺傳變異點位SNP,確定身體和麵部特徵。這些點位差異,往往會影響人體相關的一系列資訊,比如眼睛顏色,頭髮顏色,年齡,性別,身高,遺傳病等。因此,通過比對SNP可以得到一個人的容貌特徵資料樣本。
然後,基於人工智慧演算法和深度生成模型,提取與身體特徵相關的資訊,建立面部影像。為了保證科學性,每個特徵往往會用準確率百分比的形式呈現。比如,對方可能有88.6%的概率,是一個白人男性,88.3%的概率有褐色的眼睛,有雀斑的概率則只有22%。
此外,即使案件已經發生多年,DNA表型也可以與AI面部識別技術相結合,生成對方隨著時間流逝後的長相,或者還原兒童時的長相。如果一個孩子失蹤幾年了,那麼從孩子的梳子上取下的一縷頭髮,可以用來建立一組年齡進展影像。
DNA 研究公司Parabon的生物資訊學總監Ellen McRae Greytak就曾分享過,該公司在過去七年中幫助解決了200多起案件。
2015年,哥倫比亞警方就通過現場收集的DNA,生成嫌疑人影像,逮捕了一名男子,最終破獲了一個四年來毫無進展的凶殺案。
DNA表型的3D影像顯示,凶手應該是一個非洲阿爾及利亞的男性,有著橄欖色的皮膚,綠色的眼睛,豐滿的嘴脣,很少或沒有雀斑。
(嫌疑人DNA與資料庫進行匹配)
基於DNA來生成的影像,可以與其他調查資訊一起,生成尋人或通緝海報,無疑會讓進展事半功倍。
不是銀彈,卻是尖刀
但在普通人眼中,這個技術好像有點用,又好像沒啥用。
因為,目前DNA技術還無法準確預測多種面貌特徵。臉部的形狀是由數以千計的基因決定的,某一處單個特徵的標記都可能影響整個面部表現,讓臉型從男性化變得女性化,這種模糊性就給後續追查帶來挑戰。
另外,DNA表型只能反映基因遺傳特徵,不能顯示出與後天成長環境的相互作用。比如染髮、斷鼻、掉牙等情況,都可能改變嫌疑人外表,卻無法反映在DNA中。所以僅憑DNA就不可能預測一個人精準的樣子。
還有,大家都知道深度學習模型依賴於大規模的資料集訓練,而目前許多面部識別系統的資料集中,不同種族的面部資料並不均衡,這就會導致對不同群體的識別準確度大不相同,演算法準確率低的群體可能很容易被誤判和定罪,帶來新的不公平。
比如在2019年基於Hapmap資料集展開的一項DNA表型研究中,GLOBAL佇列(全球樣本)的表現就不如EURO佇列(歐洲樣本)好,原因之一,就是歐洲人在基因組方面的資料規模更大,因此模型的識別效果更好。
而且無論我們走到哪裡,都會留下自己的DNA痕跡,比如地鐵上留下的一縷頭髮,或是咖啡館中玻璃杯上沾到的唾液……當DNA樣本的易得性,遇上市場化服務和大規模資料庫的應用,這項技術也就產生巨大的隱私風險。
2013 年,紐約藝術家杜威-哈格堡(Heather Dewey Hagborg)啟動了一個藝術專案“陌生人視角景(Stranger Visions)”,從公共場所收集的遺傳物質製作肖像雕塑。比如,從一根掉落的菸頭裡,DNA顯示吸菸者是一個東歐血統的男性,眼睛是棕色的。
(2013年1月6日中午12點15分,杜威-哈格堡在紐約收集了一個菸頭)
她將這些引數輸入到演算法模型中,建立出人臉的3D模型,並用3D列印出雕塑。
不難想象,如果這項技術開始規模化應用,而DNA樣本又無處不在,那麼很可能你的所有行程、做了什麼,都會被扒個底兒掉。
而這一天,已經到來了。目前,很多海外生物機構和科技企業會提供類似的服務,比如Greytak、Parabon、Corsight等,Human Longevity早在 2017 年就曾使用 DNA 重建面部照片。哥倫比亞警方正是通過Parabon NanoLabs公司開發的程式Snapshot,建立出了嫌疑人的形象。
還有一些簡單易用的面部DNA測試應用,可以在網上免費下載,幫人們判斷血統、確定親子關係、尋找親人。應用程式Face IT DNA,就號稱可以通過60多個面部點匹配,來幫助使用者確認關係,只需要進行人臉識別掃描,匹配準確率高達92%。
僅僅人臉識別當然達不到這樣高的精度,而且很可能導致你的敏感個人資訊洩露。
一些公開的DNA資料庫也已經建立。GEDMatch就是一個可以免費使用的DNA測試資料庫,但使用者把自己的DNA檔案上傳到GEDMatch等網站比對之後,相關資訊也被美國警方拿到,然後抓捕了一位嫌疑人使用者。這種運用不合理手段獲取個人因素資料的行為,也引發了大量的反對,要求GEDMatch限制對平臺資料的訪問。
面對這些DNA表型存在的現實問題,生物學家和工程師Yves Moreau認為,它就像一把刀——人們低估了它能有多鋒利。
在向犯罪分子重磅出擊的時候,也可能先割傷普通人。
瑕不掩瑜,必不可少
既然DNA表型目前還有很多挑戰和不足之處,那還有研究的必要嗎?至少目前來說,作為一種新型的DNA技術,是各國不可迴避的領域。
從科學的角度來看,研究DNA表型,能夠幫助全人類更瞭解自己是誰,搞清楚人類的起源和演變。
DNA雖然不能精準地反映個體的面貌細節,卻是一個人生物血統和族裔血統最靠譜的證明。讀懂DNA中隱藏的資訊,能夠了解人類歷史過程中的遷移動向、族群選擇以及其他隨機影響。
舉個例子,位於Y染色體上的標記,只能從父親傳給兒子,因此能夠完全反映出父系譜系中(男性)祖先的地理起源。
藉助DNA表型測試系統,可以大致確定個體血統,並根據地理祖先推斷出某些外部可見的特徵。像是金髮,藍眼睛和淺色皮膚的人,都至少有一部分歐洲血統。
從國家的角度看,目前,很多國家也都在建設自己的生物識別資料庫,被視作數字治理的重要組成部分。比如印度的Aadhar系統,以及澳大利亞政府正在建立的面部識別系統“The Capability”,可以將監控錄影中的人臉和駕駛執照中的影像資訊相匹配。未來結合DNA表型預測肇事者的臉,快速從人臉資料庫中找到潛在嫌疑人,將不再是難事。
建立具有本國國民特徵的規模資料庫,成為更好地應用人臉識別、深度學習等技術的土壤。正如一些科學家所說的,識別的基因資料越多,這種技術就會越準確。進而更好地幫助親人團聚、更早將犯罪分子繩之以法。
而對於個人來說,今天,人臉識別技術已經應用在門禁、安檢、移動支付、進出場館等諸多場合。想象一下,在未來世界裡,一個人的外表可以僅從DNA中準確地重建出來,身份證、護照、社會保障卡等證件或許就都不再需要了。這會大大提升人臉識別場景的準確度和唯一性。
此外,DNA表型的相關演算法模型,還可以擴充套件到醫學影像(如腦部掃描)與基因的聯絡,為醫療診斷、遺傳分析等提供輔助,幫助研究阿爾茨海默氏症等神經退行性疾病。
無論我們走到哪裡,都會留下一些DNA。讓這些資訊被看見,或許那些不明身份的人,都能夠擁有自己的姓名。而作惡的人,也暴露在陽光下。
這就是技術的世界,讓一切真實無所遁形。
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