AI Menemukan Bahwa Tidak Setiap Sidik Jari Itu Unik

Insinyur Columbia telah membangun AI baru yang mematahkan kepercayaan lama terhadap forensik – bahwa sidik jari dari jari yang berbeda pada orang yang sama adalah unik. Ternyata keduanya mirip, hanya saja kita salah membandingkan sidik jarinya!

Dari “Hukum dan Ketertiban” hingga “CSI”, belum lagi kehidupan nyata, para penyelidik telah menggunakan sidik jari sebagai standar emas untuk menghubungkan penjahat dengan kejahatan. Namun jika pelaku meninggalkan sidik jari yang berbeda di dua TKP yang berbeda, maka adegan tersebut akan sangat sulit untuk dihubungkan, dan jejaknya bisa menjadi dingin.

Merupakan fakta yang diterima dengan baik di komunitas forensik bahwa sidik jari dari jari yang berbeda pada orang yang sama – “sidik jari intra-orang” – adalah unik, dan oleh karena itu tidak ada bandingannya.

Penelitian ini dipimpin oleh mahasiswa sarjana Teknik Columbia

Sebuah tim yang dipimpin oleh senior Columbia Engineering, Gabe Guo, menantang asumsi luas ini. Guo, yang sebelumnya tidak memiliki pengetahuan tentang forensik, menemukan database publik pemerintah AS yang berisi sekitar 60.000 sidik jari dan memasukkannya secara berpasangan ke dalam sistem berbasis kecerdasan buatan yang dikenal sebagai jaringan kontrastif mendalam. Terkadang pasangan tersebut milik orang yang sama (tetapi jari berbeda), dan terkadang milik orang yang berbeda.

AI berpotensi meningkatkan akurasi forensik secara signifikan

Seiring waktu, sistem AI, yang dirancang tim dengan memodifikasi kerangka kerja canggih, menjadi lebih baik dalam mengetahui kapan sidik jari yang tampak unik itu milik orang yang sama dan kapan sidik jari itu bukan milik orang yang sama. Itu ketepatan untuk satu pasang mencapai 77%. Ketika beberapa pasangan disajikan, akurasi meningkat secara signifikan, berpotensi meningkatkan efisiensi forensik saat ini lebih dari sepuluh kali lipat. Proyek ini merupakan kolaborasi antara laboratorium Mesin Kreatif Hod Lipson di Columbia Engineering dan laboratorium Sensor Tertanam dan Komputasi Wenyao Xu di Universitas di BuffaloSUNY, diterbitkan hari ini di Kemajuan dalam Sains.

Temuan penelitian ini menantang – dan mengejutkan – komunitas forensik

Setelah tim memverifikasi hasilnya, mereka segera menyerahkan temuan tersebut ke jurnal forensik yang sudah mapan, namun menerima penolakan beberapa bulan kemudian. Seorang peninjau dan editor ahli anonim menyimpulkan bahwa “Sudah diketahui bahwa setiap sidik jari adalah unik,” dan oleh karena itu tidak mungkin untuk mendeteksi kesamaan meskipun sidik jari tersebut berasal dari orang yang sama.

Tim tidak menyerah. Mereka menggandakan keunggulan mereka, memasukkan lebih banyak data ke dalam sistem AI mereka, dan sistem tersebut terus mengalami peningkatan. Sadar akan skeptisisme komunitas forensik, tim memilih untuk memperkenalkan naskah mereka ke khalayak yang lebih umum. Makalah tersebut ditolak lagi, namun Lipson, yang merupakan Profesor Inovasi James dan Sally Scapa di Departemen Teknik Mesin dan salah satu direktur Fasilitas Makerspace, mengajukan banding. “Saya biasanya tidak memperdebatkan keputusan editorial, namun temuan ini terlalu penting untuk diabaikan,” katanya. “Jika informasi ini benar, maka saya membayangkan kasus-kasus yang sudah tidak ada lagi dapat dihidupkan kembali, dan bahkan orang-orang yang tidak bersalah pun dapat dibebaskan.”

Meskipun keakuratan sistem tidak cukup untuk memutuskan suatu kasus secara resmi, sistem ini dapat membantu memprioritaskan petunjuk dalam situasi yang ambigu. Setelah melalui proses bolak-balik, akhirnya makalah tersebut diterima untuk diterbitkan oleh Kemajuan dalam Sains.

Diluncurkan: penanda forensik jenis baru untuk pengambilan sidik jari yang tepat

Salah satu poin penting adalah pertanyaan berikut: Informasi alternatif apa yang sebenarnya digunakan oleh AI yang luput dari analisis forensik selama beberapa dekade? Setelah memvisualisasikan dengan cermat proses pengambilan keputusan sistem AI, tim menyimpulkan bahwa AI menggunakan penanda forensik jenis baru.

“AI tidak menggunakan 'minutiae', yaitu cabang dan titik akhir dalam rangkaian sidik jari – pola yang digunakan dalam perbandingan sidik jari tradisional,” kata Guo, yang memulai penelitiannya sebagai mahasiswa tahun pertama di Columbia Engineering pada tahun 2021. . “Sebaliknya, ia menggunakan sesuatu yang lain, terkait dengan sudut dan kelengkungan pusaran dan pusaran di tengah-tengah sidik jari.”

Senior Columbia Engineering Aniv Ray dan mahasiswa PhD Judah Goldfeder, yang membantu menganalisis data, mencatat bahwa hasil mereka hanyalah permulaan. “Bayangkan saja betapa jauh lebih baik kinerjanya setelah dilatih dengan jutaan sidik jari, bukan ribuan,” kata Ray.

Kebutuhan akan kumpulan data yang lebih luas

Tim menyadari potensi bias dalam data. Para penulis menyajikan bukti yang menunjukkan bahwa AI memiliki kinerja yang sama pada semua jenis kelamin dan ras, di mana sampel tersedia. Namun, mereka mencatat, validasi yang lebih hati-hati perlu dilakukan dengan menggunakan kumpulan data yang lebih luas jika teknik ini ingin digunakan dalam praktik.

Potensi transformatif AI di bidang yang sudah ada

Penemuan ini merupakan contoh hal mengejutkan yang akan datang dari AI, kata Lipson. “Banyak orang berpikir bahwa AI tidak bisa membuat penemuan baru – AI hanya mengeluarkan pengetahuan,” katanya. “Tetapi penelitian ini adalah contoh bagaimana AI yang cukup sederhana, dengan kumpulan data yang terdefinisi dengan baik yang telah dimiliki oleh komunitas riset selama bertahun-tahun, dapat memberikan wawasan yang belum diketahui oleh para ahli selama beberapa dekade.”

Ia menambahkan, “Yang lebih menarik lagi adalah kenyataan bahwa seorang mahasiswa sarjana, yang tidak mempunyai latar belakang di bidang forensik, mampu menggunakan AI untuk berhasil menantang keyakinan yang dianut secara luas di bidang tersebut. Kita akan mengalami ledakan penemuan ilmiah yang dipimpin oleh AI oleh non-ahli, dan komunitas ahli, termasuk akademisi, perlu bersiap-siap.”

Referensi: “Mengungkap kesamaan sidik jari intra-orang melalui pembelajaran kontrastif mendalam” oleh Gabe Guo, Aniv Ray, Miles Izydorczak, Judah Goldfeder, Hod Lipson dan Wenyao Xu, 12 Januari 2024, Kemajuan dalam Sains.
DOI: 10.1126/sciadv.adi0329