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交大教授訓練機器看臉識罪犯:識別準確率可達86%以上

上海交通大學的武筱林教授和他的博士生張熙近期完成了一項研究,他們發現,通過學習,機器可以通過照片分辨出誰是罪犯,誰是守法公民,識別準確率在86%以上。


這篇論文題為《基於面部圖像的自動犯罪概率推斷》(Automated Inference on Criminality using Face Images),目前上傳在預印本網站arXiv上。他們運用計算機視覺和機器學習技術檢測1856張中國成年男子面部照片,其中將近一半是已經定罪的罪犯。實驗結果顯示,通過機器學習,分類器可以以較高概率區分罪犯與非罪犯這兩個群體的照片。特別是在內眼角間距、上唇曲率和鼻唇角角度這三個測度上,罪犯和非罪犯存在較為顯著的差距。平均來講,罪犯的內眼角間距要比普通人短5.6%,上唇曲率大23.4%,鼻唇角角度小19.6%。同時,他們發現罪犯間的面部特徵差異要比非罪犯大。


從古至今,從西方到東方,我們都能看到類似於「相由心生」的說法。但不論是相士或是從事相應研究的心理學家,都始終擺脫不了「迷信」或「歧視」的帽子。武筱林和張熙出於好奇,試圖利用數據分析推翻這門古老的「偽科學」,但研究出來的結果令他們大吃一驚。更令他們始料未及的是,文章一經公開,就招來了漫天爭議。

武筱林11月30日告訴頭條新聞,他收到了很多郵件,雖然絕大部分是國際上的研究者來信索取數據和實驗細節,進行學術層面的交流,但也有不少不友好的評論,甚至指責他的研究是對社會「不負責任」。

交大教授訓練機器看臉識罪犯:識別準確率可達86%以上



武筱林。

「我們的運氣也不好,文章剛出來的時候正好是特朗普當選前後。有來自美國的郵件說,『美國現在已經一團糟了,你們就別添亂了』。 」也有人直接建議武筱林撤稿。對於被貼上「歧視」的標籤,武筱林有些惱火,他強調,他個人的價值觀絕對是反歧視的,而他做這個研究的原本目的是證偽。


此外,他也收到了一些令人哭笑不得的評論,比如有的網友想讓他把這個東西交給紀檢委使用。


武筱林告訴頭條新聞,他目前還是打算專心把這個工作進一步做得更嚴謹、更充分,這項研究的成熟程度離應用還很遙遠,他們目前也沒有任何走嚮應用的打算。


「從另一個角度講,我們的研究也可能為反歧視提供依據」。但他也坦言, 人工智慧研究應如何劃定價值倫理的禁區,是個很嚴肅的問題,光憑他個人難以回答。


「現在世界範圍里都存在這樣的爭論,人工智慧已經發展到這一步了。」

那麼,武筱林和張熙的這項研究,到底是怎麼進行的呢?


通過學習,機器辨認出罪犯照片的準確率在86%以上


實驗選取了1856張中國18到55歲男性的照片,面部無毛髮遮擋、無傷疤或其他標記,並將它們歸為罪犯組和非罪犯組。非罪犯組包含1126張用「網頁蜘蛛」從互聯網上抓取的照片,人群來自社會各行各業:服務員、建築工人、司機、醫生、律師、教授等。罪犯組共730張照片,其中330張來自公安部或省級公安廳的通緝令,400張由一所與實驗組達成保密協議的公安局提供。在這730名罪犯中,235名涉及暴力犯罪,包括謀殺、強姦、人身侵犯、綁架和搶劫,其餘則犯下了偷竊、欺詐、貪污等非暴力罪行。所有照片都被調整為80cmX80cm大小,並對亮度和灰比都進行了控制,盡量避免對結果造成影響。

交大教授訓練機器看臉識罪犯:識別準確率可達86%以上


研究使用的照片樣本。a組為罪犯,b組為非罪犯。


實驗用4種分類器(邏輯回歸,KNN,SVM,CNN)對樣本進行檢測,發現它們都能較成功地對罪犯和非罪犯組進行分類,準確率在86%以上。

交大教授訓練機器看臉識罪犯:識別準確率可達86%以上


4種分類器的準確率。


武筱林和張熙進一步發現,罪犯和非罪犯在面部特徵方面最顯著的差別在內眼角間距、上唇曲率和鼻唇角角度這三個測度上。平均來講,罪犯的內眼角間距要比普通人短5.6%,上唇曲率大23.4%,鼻唇角角度小19.6%。

交大教授訓練機器看臉識罪犯:識別準確率可達86%以上



圖b標註了存在差異性的3個特徵點。表4為罪犯組和非罪犯組在3個特徵點上的平均值和偏離值。


最後,他們發現計算機模擬出來的罪犯和非罪犯的「平均臉」比較相似,但罪犯間的面部特徵差異要比非罪犯大。也就是,非罪犯群體間彼此長得更為相似,變化幅度更小。

交大教授訓練機器看臉識罪犯:識別準確率可達86%以上



圖c為模擬出來的罪犯「平均臉」。圖d為非罪犯「平均臉」。


「顱相學」、「天生犯罪人」:沉睡2個世紀的研究


許多研究者一看到武筱林的研究成果,就立馬聯想到了西方18、19世紀一度盛行的「顱相學」和「天生犯罪人」理論。


1870年,義大利監獄醫生龍勃羅梭打開了義大利著名土匪頭子維萊拉屍體的頭顱,發現其頭


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