Les empreintes digitales sont-elles uniques ? Pas vraiment, selon une étude basée sur l’IA | CNN

Inscrivez-vous à la newsletter scientifique Wonder Theory de CNN. Explorez l’univers avec des informations sur des découvertes fascinantes, des avancées scientifiques et bien plus encore..

CNN

Pensez-vous que chaque empreinte digitale est réellement unique ?

C’est une question qu’un professeur a posée à Gabe Guo lors d’une conversation informelle alors qu’il était coincé chez lui pendant les confinements de Covid-19, en attendant de commencer sa première année à l’Université de Columbia. Je ne savais pas que cette conversation préparerait le terrain pour ma vie au cours des trois prochaines années, a déclaré Guo.

Guo, maintenant étudiant de premier cycle au département d’informatique de Columbia, a dirigé une équipe qui a mené une étude sur le sujet, avec le professeur Wenyao Xu de l’Université de Buffalo, comme l’un de ses coauteurs. Publié cette semaine dans la revue Science Advances, l’article semble bouleverser une vérité acceptée depuis longtemps sur les empreintes digitales : selon Guo et ses collègues, elles ne sont pas toutes uniques.

En fait, les revues ont rejeté le travail à plusieurs reprises avant que l’équipe ne fasse appel et ne le fasse finalement accepter par Science Advances. Il y a eu beaucoup de réticences de la part de la communauté médico-légale au départ, se souvient Guo, qui n’avait aucune expérience en médecine légale avant l’étude.

Pour la première ou les deux premières itérations de notre article, ils ont déclaré que c’est un fait bien connu qu’il n’y a pas deux empreintes digitales identiques. « Je suppose que cela a vraiment contribué à améliorer notre étude, car nous avons simplement continué à y introduire davantage de données (en augmentant la précision) jusqu’à ce que finalement les preuves soient irréfutables », a-t-il déclaré.

Pour arriver à ses résultats surprenants, l’équipe a utilisé un modèle d’intelligence artificielle appelé réseau contrastif profond, couramment utilisé pour des tâches telles que la reconnaissance faciale. Les chercheurs y ont ajouté leur propre touche et l’ont ensuite alimenté avec une base de données du gouvernement américain de 60 000 empreintes digitales par paires qui appartenaient parfois à la même personne (mais provenant de doigts différents) et parfois appartenaient à des personnes différentes.

Au cours de son fonctionnement, le système basé sur l’IA a découvert que les empreintes digitales de différents doigts d’une même personne partageaient de fortes similitudes et était donc capable de déterminer quand les empreintes digitales appartenaient au même individu et quand elles n’appartenaient pas à la même personne, avec une précision pour une seule paire culminant à 77 % semblent réfuter le fait que chaque empreinte digitale est unique.

Nous avons trouvé une explication rigoureuse pour expliquer pourquoi c’est le cas : les angles et les courbures au centre de l’empreinte digitale, a déclaré Guo.

Depuis des centaines d’années d’analyse médico-légale, a-t-il ajouté, les gens ont examiné différentes caractéristiques appelées minuties, les ramifications et les extrémités des crêtes d’empreintes digitales qui sont utilisées comme marqueurs traditionnels pour l’identification des empreintes digitales. Ils sont parfaits pour faire correspondre les empreintes digitales, mais ne sont pas fiables pour trouver des corrélations entre les empreintes digitales d’une même personne, a déclaré Guo. Et c’est la perspicacité que nous avons eue.

Les auteurs ont déclaré qu’ils étaient conscients des biais potentiels dans les données. Bien qu’ils pensent que le système d’IA fonctionne à peu près de la même manière selon les sexes et les races, pour que le système soit utilisable dans de véritables analyses médico-légales, une validation plus minutieuse est nécessaire grâce à l’analyse d’une base de données d’empreintes digitales de plus en plus large, selon l’étude.

Cependant, Guo s’est dit convaincu que cette découverte pourrait améliorer les enquêtes criminelles.

L’application la plus immédiate est que cela peut aider à générer de nouvelles pistes pour les affaires non résolues, dans lesquelles les empreintes digitales laissées sur la scène du crime proviennent de doigts différents de ceux enregistrés dans le dossier, a-t-il déclaré. Mais d’un autre côté, cela ne contribuera pas seulement à arrêter davantage de criminels. Cela aidera également des personnes innocentes qui n’auront peut-être plus à faire l’objet d’enquêtes inutiles. Et je pense que c’est une victoire pour la société.

L’utilisation de techniques d’apprentissage profond sur les images d’empreintes digitales est un sujet intéressant, selon Christophe Champod, professeur de médecine légale à l’École de justice pénale de l’Université de Lausanne en Suisse. Cependant, Champod, qui n’a pas participé à l’étude, a déclaré qu’il ne pensait pas que les travaux aient révélé quoi que ce soit de nouveau.

Leur argument selon lequel ces formes sont quelque peu corrélées entre les doigts est connu depuis les débuts de la prise d’empreintes digitales, lorsque celle-ci était effectuée manuellement, et est documenté depuis des années, a-t-il déclaré. Je pense qu’ils ont survendu leur journal, par manque de connaissances, à mon avis. Je suis heureux qu’ils aient redécouvert quelque chose de connu, mais essentiellement, c’est une tempête dans une tasse de thé.

En réponse, Guo a déclaré que personne n’avait jamais quantifié ou utilisé systématiquement les similitudes entre les empreintes digitales de différents doigts d’une même personne au même degré que la nouvelle étude.

Nous sommes les premiers à souligner explicitement que la similitude est due à l’orientation de la crête au centre de l’empreinte digitale, a déclaré Guo. De plus, nous sommes les premiers à tenter de faire correspondre les empreintes digitales de différents doigts d’une même personne, au moins avec un système automatisé.

Simon Cole, professeur au département de criminologie, droit et société de l’Université de Californie à Irvine, a reconnu que l’article était intéressant, mais a déclaré que son utilité pratique était surestimée. Cole n’a pas non plus participé à l’étude.

Nous ne nous sommes pas trompés au sujet des empreintes digitales, a-t-il déclaré à propos des experts légistes. L’affirmation non prouvée mais intuitivement vraie selon laquelle il n’existe pas deux empreintes digitales exactement identiques n’est pas réfutée par la découverte que les empreintes digitales sont similaires. Les empreintes digitales de différentes personnes, ainsi que celles d’une même personne, ont toujours été connues pour être similaires.

Le journal indique que le système pourrait être utile sur les scènes de crime dans lesquelles les empreintes digitales trouvées proviennent de doigts différents de ceux figurant dans le casier judiciaire, mais Cole a déclaré que cela ne peut se produire que dans de rares cas, car lorsque les empreintes sont prises, les 10 doigts et souvent les palmiers sont régulièrement enregistrés. Je ne comprends pas vraiment quand ils pensent que les forces de l’ordre n’auront enregistré que certaines empreintes digitales d’un individu, mais pas la totalité, a-t-il déclaré.

L’équipe à l’origine de l’étude se dit confiante dans les résultats et a rendu le code de l’IA open source pour que d’autres puissent le vérifier, une décision saluée par Champod et Cole. Mais Guo a déclaré que l’importance de l’étude allait au-delà des empreintes digitales.

Il ne s’agit pas seulement de médecine légale, mais aussi d’IA. Les humains examinent les empreintes digitales depuis que nous existons, mais personne n’a jamais remarqué cette similitude jusqu’à ce que notre IA l’analyse. Cela témoigne de la puissance de l’IA à reconnaître et extraire automatiquement les fonctionnalités pertinentes, a-t-il déclaré.

Je pense que cette étude n’est que le premier domino d’une vaste séquence de ces choses. Nous allions voir des gens utiliser l’IA pour découvrir des choses qui se cachaient littéralement à la vue de tous, juste devant nos yeux, comme nos doigts.