新演算法讓36年前的指紋“開口説話”

空無一人的漁船擱淺在岸邊，6名船員不見蹤影，隨身攜帶的貨款不翼而飛，艙內殘留著血跡……36年前，浙江舟山發生一起特大搶劫殺人案。現場遺留的關鍵線索之一，是一枚帶血的指紋。2022年9月，該案正式宣佈告破，兩名嫌疑人全部落網。不久前，該案正式一審開庭審理。

一枚血指紋何以讓三十餘年未獲突破的命案真相大白？這背後是北京大學智慧學院封舉富教授團隊歷時二十餘年攻關，研發出的人工智慧指紋識別引擎。該技術自應用以來，已協助警方成功破獲數千起案件，實現了我國開放環境下指紋識別技術的飛躍式發展。

初代技術需要迭代升級

目前的理論認為，世界上沒有兩個指紋相同的人。一枚指紋由數十根彎曲線條組成，每根線條的走向、彎曲程度都千差萬別。要識別出兩枚指紋的相同或不同，需要日復一日的專業訓練和日積月累形成的經驗。

北京大學是全球智慧學科的誕生地之一，1988年成立了北京大學第一個國家重點實驗室——視覺與聽覺資訊處理國家重點實驗室，該實驗室在指紋識別等領域處於國際領先水準。

20世紀80年代，中國科學院院士、北京大學教授石青雲最先開始將模式識別技術應用於指紋識別，開創了我國指紋識別技術的先河，並在此基礎上研發出了我國首個自動指紋識別系統。

2002年，30多歲的封舉富接過了接力棒。指紋識別的核心是找到每一枚指紋的特徵點，並將其進行標記。系統會將這些標記轉化為一串串二進位數字，與系統中已有的指紋數據進行比對。“只要兩枚指紋所有的特徵點都能對上，我們就認為它是同一枚指紋。”封舉富説。

但識別在第一步就卡住了。2003年，封舉富帶著該技術前往海南協助警方偵辦案件。在實際應用中，封舉富發現複雜的情況超出他的想像。系統並不能很好地識別、標記出指紋上的特徵點，進而導致進行比對時成功率不高。

當地一位做指紋標記的警員對封舉富開玩笑：“封老師，您這個還不能叫自動指紋識別，只能算‘半自動’。前期還是得需要我們一個個手動去標嘛。”封舉富聽了這句玩笑話有些不好意思。“初代技術的效果確實還不夠好，還是離不開人工標注。我感到有些羞愧。”

從海南回來後，封舉富暗自下定決心，一定要讓指紋識別技術擺脫人工限制，成為真正的“全自動”系統。

從半自動走向全自動

科研人員要坐得住冷板凳。封舉富的冷板凳，一坐就是10年。從2003年海南之行碰壁後，封舉富一頭扎進了技術攻關中，但效果卻一直沒能達到他的設想。封舉富感到，常規的技術路線似乎已經觸摸到了“天花板”，要想翻越“全自動”這座大山，需要引進新的方法。

2013年，以神經網路學習為代表的人工智慧技術快速發展，封舉富看到了將其應用於指紋識別的可能。

想法雖好，但該技術在指紋識別領域並無太多應用經驗可借鑒，如何應用該技術需要自己摸索。封舉富向記者介紹，應用神經網路學習技術，需要用大量標記好的數據對模型進行預訓練。“數據庫越大、用於學習的資料越多，最後的效果就越好。”但封舉富的數據庫裏只有少量指紋，對於模型訓練來説遠遠不夠。不僅數量少，數據品質也參差不齊。“不同的人對指紋標記的結果都不一樣，品質有高有低，這也增加了訓練的難度。”

數據受限，封舉富決定從演算法上下功夫。“如果讓小孩子去認識小貓小狗或許還可以，但想讓他識別指紋，太困難了。”封舉富要做的就是要先把小孩子培養成指紋專家，再訓練其進行指紋識別，如此只需利用較少的數據量便可達到事半功倍的效果。於是，封舉富將他研究十餘年的指紋知識，變成了一行行指令，敲進了代碼中，原本的“幼兒”成長為了一名指紋專家。

2016年，“進化”完成的人工智慧指紋識別演算法面世，識別準確率達90%以上。這套國際首創的演算法已經能夠媲美甚至超越專業、熟練的標記員，實現了指紋的全自動特徵提取和快速比對。

協助提升案件偵辦效率

封舉富邊向記者介紹，邊從櫃子中掏出一沓厚厚的A4紙，這是他收到的來自天南海北的感謝信。憑藉封舉富的技術突破，如今大案要案的指紋鑒識工作不再需要耗費大量人力，案件偵辦效率得到顯著提升。

在該技術的加持下，多起大案要案得以告破，許多甚至是積壓了許久的歷史命案積案。這些案件的偵破，深深告慰了多年來殷切期盼真兇落網的受害人和家屬，多位專家也因此立功受獎。他們寫來的一封封感謝信，成為了封舉富的“軍功章”。

封舉富的團隊並不大，常年只有他與五六名學生，“最多的時候也就是七八個人。”學生來了又走，但封舉富始終堅守。如今封舉富還有更大的夢想，“我們想做到像手機指紋解鎖一樣，一輸進去指紋，馬上就能給出一個確定的結果”。封舉富還因此和一位資深指紋鑒識專家打了一個“賭”，“我們賭的是有一天這套系統能不能完全取代鑒識專家。”封舉富有信心贏下這個“賭局”。

根據北京大學智慧學科“雙一流”建設發展規劃，封舉富正與北京大學武漢人工智慧研究院的科研團隊合作，將智慧指紋識別技術在武漢東湖高新區國家智慧社會治理實驗綜合基地應用部署，以提高社會治理智慧化水準，實現以智慧化推動社會治理現代化的目標。