Ученые из Шанхайского университета разработали глубокую нейронную сеть, способную распознавать преступников по фотографиям. Статья, описывающая алгоритм, выложена на сервере препринтов ArXiv.

В середине XIX века итальянский психиатр и криминолог Чезаре Ломброзо (Cesare Lombroso) выдвинул гипотезу о том, что преступники обладают особыми морфологическими особенностями, по которым их можно отличить от законопослушных людей. К таким особенностям он относил «обезьяньи» черты: покатый лоб, неправильную форму ушей, прогнатизм (выступающие вперед челюсти), асимметричные черты лица и длинные руки. Его гипотеза была основана на идее о том, что преступники обладают врожденной ненормальной, «атавистической» физической и психической организацией, сближающей их скорее с человекообразными обезьянами, чем с «нормальными» людьми. Эта концепция не была подкреплена никакими научными фактами и основывалась на устаревших идеях физиогномики и теории дегенерации.

Wu & Zhang 2016

Тем не менее, в доказательство своей гипотезы Ломброзо приводил результаты своих антропометрических исследований, в ходе которых он измерил множество краниометрических и других показателей у людей из различных социальных групп. Однако его данные не только основывались на представлениях, опровергнутых после создания теории эволюции и открытий генетики, но были статистически неубедительны: например, он никогда не проводил статистических сравнений антропометрических показателей преступников и «обычных» людей. Вскоре его результаты были опровергнуты британским криминалистом Чарльзом Горингом (Charles Goring), который сравнил антропометрические показатели преступников и законопослушных людей и не обнаружил статистически достоверных различий.

Однако в 2011 году исследователи из Корнелльского университета показали, что люди способны довольно уверенно отличать лица преступников от лиц остальных людей по фотографиям. Это позволило ученым предположить, что какие-то статистически достоверные различия в чертах лица между двумя этими группами все-таки есть, хотя их природа не ясна (тем более не ясно, связана ли она с генетикой). Чтобы проверить это предположение, авторы данной статьи решили применить глубинное обучение нейросети.

Исследователи использовали 1856 обычных паспортных фотографий китайских мужчин от 18 до 55 лет, не имеющих растительности на лице или шрамов. Половина из них были преступниками, совершившими различные преступления, от убийств и изнасилований до краж и подделки документов. В выборку были включены люди самых разных профессий и социального статуса. 90 процентов фотографий использовались в качестве обучающей выборки для тренировки нейросети. Остальные 10 процентов фотографий вошли в тестовую выборку, использовавшуюся для проверки работы нейросети.

Оказалось, что нейросеть способна правильно идентифицировать лица преступников с точностью в 89,5 процента. Из всех характеристик лица, которые анализировала нейросеть (на рисунке слева), три характеристики оказались ключевыми для распознавания лиц преступников (на рисунке справа). Эти признаки следующие: изогнутость верхней губы, которая у преступников оказалась в среднем на 23 процента больше, чем у остальных людей, расстояние между внутренними углами глаз, которая у преступников была на 6 процентов короче, и угол между линиями, проведенными от кончика носа к уголкам губ, который у преступников оказался на 20 процентов уже.

Проанализировав данные, ученые обнаружили, что морфометрические показатели лиц преступников обладают гораздо большей изменчивостью, чем лица законопослушных людей — то есть лица законопослушных людей больше похожи друг на друга, чем лица преступников. При этом, когда ученые на основе всех фотографий составили «усредненные» лица преступника и законопослушного человека, эти лица оказались почти идентичными. Это объясняет, почему не все статистические тесты способны обнаружить разницу между этими двумя группами. 

Усредненные лица преступника (a) и законопослушного человека (b). Wu & Zhang 2016

Иными словами, как заключают авторы, не существует никакого «типичного» лица преступника. Вместо этого, как показала кластеризация данных, существует четыре различных подтипа «преступных» лиц, хорошо отличающихся друг от друга. Лица законопослушных людей при этом кластеризовались на всего три подтипа. Чем объясняется такая разница в изменчивости черт лица, пока непонятно. Как предполагают сами авторы, возможно, дело в том, что законопослушные люди более сходны по своему социальному положению, в то время как преступники могут находиться «в самых разных обстоятельствах».

Четыре подтипа лиц преступников (a) и три подтипа лица законопослушных людей (b). Wu & Zhang 2016

Системы распознавания лиц, основанные на работе нейросетей, разрабатываются многими исследователями. Так, недавно была создана нейросеть, способная распознавать размытые и даже закрашенные лица. Еще один алгоритм способен опознавать человека по инфракрасному изображению низкого расшерения, а исследователи из Facebook научили нейросеть распознавать людей со спины.

Автор: Софья Долотовская