Estudo baseado em IA descobriu que impressões digitais não são únicas; entenda

Um estudo publicado na revista Science Advances derruba uma verdade que diz que as impressões digitais são todas iguais. A pesquisa, foi liderada pelo aluno de graduação Gabe Guo, do departamento de Ciência da Computação da Universidade de Columbia (EUA).

“Você acha que cada impressão digital é realmente única?” Essa é uma pergunta que um professor fez durante uma conversa casual enquanto ele estava preso em casa durante o lockdown da Covid-19, esperando começar seu primeiro ano na Universidade de Columbia. “Mal sabia eu que aquela conversa prepararia o cenário para o foco da minha vida nos próximos três anos”, disse Guo.

Guo, agora estudante do último ano de graduação no departamento de ciência da computação da Columbia, liderou uma equipe que fez um estudo sobre o assunto, tendo o professor Wenyao Xu, da Universidade de Buffalo, como um de seus coautores. Publicado esta semana na revista Science Advances, o artigo aparentemente derruba uma verdade há muito aceita sobre as impressões digitais: elas não são, argumentam Guo e seus colegas, todas únicas.

Na verdade, os jornais rejeitaram o trabalho diversas vezes antes de a equipe recorrer e finalmente conseguir que ele fosse aceito na Science Advances. “Inicialmente houve muita resistência por parte da comunidade forense”, lembrou Guo, que não tinha experiência em ciência forense antes do estudo.

“Na primeira ou segunda iteração do nosso artigo, eles disseram que é um fato bem conhecido que não existem duas impressões digitais iguais. Acho que isso realmente ajudou a melhorar nosso estudo, porque continuamos colocando mais dados nele (aumentando a precisão) até que eventualmente a evidência se tornou incontestável”, disse ele.

Um novo olhar sobre digitais antigas

Para chegar aos resultados surpreendentes, a equipe empregou um modelo de inteligência artificial chamado rede contrastiva profunda, que é comumente usado para tarefas como reconhecimento facial. Os investigadores acrescentaram-lhe o seu próprio toque e depois alimentaram-no com uma base de dados do governo dos EUA com 60.000 impressões digitais em pares que por vezes pertenciam à mesma pessoa (mas de dedos diferentes) e por vezes pertenciam a pessoas diferentes.

À medida que funcionava, o sistema baseado em IA descobriu que as impressões digitais de diferentes dedos da mesma pessoa compartilhavam fortes semelhanças e, portanto, foi capaz de dizer quando as impressões digitais pertenciam ao mesmo indivíduo e quando não pertenciam, com precisão para um único par. chegando a 77% – aparentemente desmentindo que cada impressão digital é “única”.

“Encontramos uma explicação rigorosa para isso: os ângulos e curvaturas no centro da impressão digital”, disse Guo.

Durante centenas de anos de análise forense, acrescentou ele, as pessoas têm observado diferentes características chamadas “minúcias”, as ramificações e pontos finais nas cristas das impressões digitais que são usadas como marcadores tradicionais para identificação de impressões digitais. “Eles são ótimos para correspondência de impressões digitais, mas não são confiáveis ​​para encontrar correlações entre impressões digitais da mesma pessoa”, disse Guo. “E esse foi o insight que tivemos.”

Os autores disseram estar cientes de possíveis divergências nos dados. Embora acreditem que o sistema de IA funciona praticamente da mesma forma entre gêneros e raças, para que o sistema possa ser utilizado em análises forenses reais, é necessária uma validação mais cuidadosa através da análise de uma base de dados cada vez maior de impressões digitais, de acordo com o estudo.

No entanto, Guo disse estar confiante de que a descoberta pode melhorar as investigações criminais:

“A aplicação mais imediata é que pode ajudar a gerar novas pistas para casos arquivados, onde as impressões digitais deixadas na cena do crime são de dedos diferentes daqueles arquivados”, disse ele. “Mas, por outro lado, isso não ajudará apenas a capturar mais criminosos. Isso também ajudará pessoas inocentes que talvez não precisem mais ser investigadas desnecessariamente. E acho que isso é uma vitória para a sociedade.”

“Tempestade no copo d’água?”

O uso de técnicas de aprendizagem profunda em imagens de impressões digitais é um tema interessante, segundo Christophe Champod, professor de ciência forense na Escola de Justiça Criminal da Universidade de Lausanne, na Suíça. No entanto, Champod, que não esteve envolvido no estudo, disse não acreditar que o trabalho tenha descoberto algo novo.

“O argumento deles de que essas formas estão de alguma forma correlacionadas entre os dedos é conhecido desde o início da impressão digital, quando era feita manualmente, e está documentado há anos”, disse ele. “Acho que exageraram no papel, por falta de conhecimento, na minha opinião. Estou feliz que eles tenham redescoberto algo conhecido, mas, essencialmente, é uma tempestade em um copo d’água.”

Em resposta, Guo disse que ninguém jamais quantificou ou usou sistematicamente as semelhanças entre as impressões digitais de diferentes dedos da mesma pessoa na medida do novo estudo.

“Somos os primeiros a apontar explicitamente que a semelhança se deve à orientação da crista no centro da impressão digital”, disse Guo. “Além disso, somos os primeiros a tentar combinar impressões digitais de diferentes dedos da mesma pessoa, pelo menos com um sistema automatizado.”

Simon Cole, professor do departamento de criminologia, direito e sociedade da Universidade da Califórnia, em Irvine, concordou que o artigo é interessante, mas disse que a sua utilidade prática é exagerada. Cole também não esteve envolvido no estudo.

“Não estávamos ‘errados’ sobre as impressões digitais”, disse ele sobre os especialistas forenses. “A afirmação não comprovada, mas intuitivamente verdadeira, de que não existem duas impressões digitais “exatamente iguais” não é refutada pela descoberta de que as impressões digitais são semelhantes. As impressões digitais de pessoas diferentes, bem como da mesma pessoa, sempre foram conhecidas por serem semelhantes.”

O jornal disse que o sistema pode ser útil em cenas de crime em que as impressões digitais encontradas são de dedos diferentes daqueles no registro policial, mas Cole disse que isso só pode ocorrer em casos raros, porque quando as impressões digitais são tiradas, todos os 10 dedos e muitas vezes palmas são registradas rotineiramente. “Não está claro para mim quando eles pensam que as autoridades policiais terão apenas algumas, mas não todas, das impressões digitais de um indivíduo registradas”, disse ele.

A equipe por trás do estudo afirma estar confiante nos resultados e abriu o código-fonte da IA ​​para que outros possam verificar, uma decisão elogiada por Champod e Cole. Mas Guo disse que a importância do estudo vai além das impressões digitais.

“Não se trata apenas de ciência forense, trata-se de IA. Os humanos observam impressões digitais desde que existimos, mas ninguém notou essa semelhança até que nossa IA a analisasse. Isso apenas demonstra o poder da IA ​​para reconhecer e extrair automaticamente recursos relevantes”, disse ele.

“Acho que este estudo é apenas o primeiro dominó de uma enorme sequência dessas coisas. Veremos pessoas usando IA para descobrir coisas que estavam literalmente escondidas à vista de todos, bem na frente de nossos olhos, como nossos dedos.”