Egyedi azonosítóink: a biomarkerek II. rész


Egyedi azonosítóink: a biomarkerek II. rész
Olvasási idő: 5 perc

Legismertebb egyedi azonosítóink, vagyis biomarkereink közé sorolható az ujjlenyomat és a DNS, amelyekről bővebben cikkünk előző részében írtunk.

Ezúttal a retina és a hang alapú egyedi azonosítóink kerülnek terítékre, illetve a legújabb, az agy által generált egyéni idegi jellemzők. Tartson velünk ismét! 

A hangalapú azonosítás kevésbé terjedt el a magáncélú, illetve bürokratikus azonosítások alkalmazásában. Ugyanakkor a bűnüldözésben eléggé bevettnek számít; elég, ha csak egy hanganyagot tartalmazó felvételre gondolunk, ahol a beszélőket hitelt érdemlően kell identifikálni. A civil használatban a hangfelismerés inkább az okos készülékek utasítgatása esetében terjedt el, a regisztrációk esetében ezt kizárja a praktikum. (Az ujjlenyomat és arcfelismerés – amiről később még lesz szó – javára.)

Miről beszélünk, ha a hang alapú monitorozást vesszük górcső alá?

Fontos tisztázni, hogy a hang alapú azonosításkor nem a mindenkire jellemzőnek feltételezett egyéni hangszínt analizálják! Azon egyszerű oknál fogva nem, hogy ilyen nem létezik; vagyis csak pár eltérő hangszínen és magasságon osztozik az egész emberiség. A női hangok feloszlanak a szoprán, mezzoszoprán, alt és kontraalt; a férfihangok pedig a tenor, bariton, basszbariton és basszus hangfajokra. Ami ilyenkor igazán számít, az a spektrum. Okoseszközünk, például egy mobiltelefon esetében első dolgunk, hogy felmondjunk egy mintát. A későbbiekben pedig minden bejelentkezéskor ezzel hasonlítja össze a szoftver a kiadott hangunkat.

A hangfelvevők nagy segítséget jelentettek a kihallgatásokon.
A hangfelvevők nagy segítséget jelentettek a kihallgatásokon.

Ez azért lehetséges, mert minden embernek más a hangspektruma. A tiszta hang egy bizonyos frekvencián, bizonyos amplitúdójú levegő periodikus rezgése. Ez a periodika alkalmas arra, hogy egy részlet alapján beazonosíthatóvá váljék az adott hang gazdája. Az érthetőség kedvéért szükséges leírni a hang létrejöttét. Ezután minden világossá válik!

Adott ember hangjának útja a tüdejében kezdődik.

Levegőt lélegzünk ki, amivel egyfajta levegőcsatornát hozunk létre a légcsőben. Ezután a levegő a gégébe kerül, ami a hangképzés egyik nagyon fontos állomása. A gégefőt éppen ezért hangládának is nevezik. Közben a levegő horizontális redőkbe ütközik, amit hangszálakként ismerhetünk. A redők vibrálása hozza létre tulajdonképpen a hangot. Ennek már van frekvenciája, amit a hangmagasságon lehet leginkább tetten érni. Minél sebesebben vibrál a redő, annál magasabb lesz a hang! És akkor ott vannak még a kiterjesztés és a hosszúság, mint egyéni jellemzők.

Ugyanakkor a hang ilyenkor még a kívülálló számára egyszerű zörej lenne. A torok, orr és a száj alkotnak olyan speciális kamrákat, amiben ez a zörej számunkra már ismerős és érthető beszéddé, hanggá áll össze. Mindeközben a nyelvünkkel pedig képesek vagyunk olyan réseket produkálni, amelyek szintén változtatnak a hangon és, ami a beszéd elengedhetetlen feltétele. A hang unikalitása a fentebb részletezett szervek unikalitásán alapul. Nincs két egyforma paraméterű tüdejű, légcsövű, stb. ember. A fiúk hangszíne idővel azért lesz magasabb, mert a tesztoszteron növekedése a hangszálaikat megnyújtja és feszesebbé teszi. Persze hasonló változásokat okoz a dohányzás vagy egy külső behatás, mint például egy fertőzés.

A kepsztrum-analízis során az időtartam és a spektrum adataiból keletkeztetnek egy újabb sorozatot. Forrás: wikipedia.org
A kepsztrum-analízis során az időtartam és a spektrum adataiból keletkeztetnek egy újabb sorozatot. Forrás: wikipedia.org

A felismeréshez a tudósoknak egy kepsztrum elnevezésű függvényanalízis technikára van szükségük mindössze.

Ha ismét egy tárgyalótermi drámába csöppenünk, akkor azt láthatjuk, hogy a hanganyag elsődleges identifikátora a tanú. Gyakori eset, hogy egy tárgyaláson lejátszanak az érintettnek egy hangkazettát, hátha ráismer esetleges támadójára. Az ujjlenyomat és a hang alapú identifikáció azért biztosabb, mint az arcfelismerés, mert a tanút kevésbé lehet befolyásolni. Persze a vádlott használhat megjátszott hangot vagy időközben összeszedhet valamilyen betegséget, azonban a hanghordozás, a szavak használata képes a tanúban olyan alapvetően pszichikai folyamatokat elindítani, ami miatt visszaidéződik az egész beszélgetés. Ha az identifikáció pusztán a biomarkerre kíváncsi, akkor egy hangspektrográfnak nevezett gépet használnak, ami a hazugságvizsgálóhoz hasonlóan grafikonokat rajzol (természetesen ma már digitális értelemben).

A begyűjtött hangoknak nem csak a kriminalisztika veszi hasznát! A módszert használják a zoológiában, főleg az ornitológiában. Mivel az állatok jellegzetes tömörségű és döntően ugyanolyan hangfoszlányokat képesek csak kiadni, ezért a szakembereknek bőven elég pusztán egy részlet, amit Fourier-spektrumnak nevezünk. Ha egy ismétlődő magasságú oszlop diagrammot képzelünk el, amire példának okáért egy szinuszgörbét rajzolunk, ismétlődéseket figyelhetünk meg. Az ismétlődés megmondja az állat fajtáját, míg a frekvencia a kifejezni kívánt állapotot. (Egyedi azonosítóink az állatvilágra is kiterjeszthetőek. Nekik is vannak egyedi azonosítóik. Madárhangfelismerő app.)

Mint biomarker, a hang alapú azonosítás jó hatékonyságú módszer. Hátránya pusztán az olvasó technika kiforratlanságából – például háttérzaj-kiszűrés – adódik.

Természetesen egyik fentebb vázolt esetben sem a biomarkerek vagy egyedi azonosítóink megbízhatatlanságáról van szó. Egyszerűen csak pontosabb, ha néhányukat együttesen használjuk. Ismerős lehet filmekből, hogy az egyik protagonista leolvastatja az arcát, szemét és a hangját. Azután csak az ujjára van szüksége a további kapunyitásokhoz. Persze a végtag-, illetve szervvesztés ellen nem lehet tenni, mint láthattuk azt A pusztító vagy az Ál/Arc c. filmben, hogy csak a legismertebbeket említsük. Ez ellen egy egész testet, testhelyzetet monitorozó mesterséges intelligenciára volna szükség. A biomarker-identifikációk elszaporodása azonban nem biztos, hogy hosszú távon jó –, ha nem szorítjuk alkalmazásukat keretek közé, akkor hamar egy disztópiában találhatjuk magunkat.

Bár testünk unikális jegyeinek léte vitán felül áll, a bíróságok csak korlátozottan veszik figyelembe ezeket a bizonyítási eljárások során. A cikk komorrá vált hangulatát egy humorosabb, érdekesebb identifikációs eljárással oldhatjuk fel, amely pontosan a témába vág. Ugyanis a fülkagylónk is eléggé egyedi. A módszer azért nem terjedt el, mert ehhez egész alakos képek kellenek, amelyeket problémás beszerezni, pláne nyilvántartani. Továbbá a kép alapú monitorozáskor a szoftver csak nehezen vagy egyáltalán nem tud különbséget tenni a meghamisított, úgynevezett deep-fake és eredeti képek között.

Következő biomarkerünk a szem.

Bár a szemgolyó mérete okán is igényt tarthat az unikális jelzőre, ez mégsem bevett azonosítási alap. Az oka ugyanaz, mint a fül esetében. A szem esetében két vizsgálati terület van: a retina és az írisz. A retina letapogatásához lézert használnak, amely a szemhátfal érhálózatának rajzolatát tapogatja le. Bár pontos módszer, használata kényelmetlen, mivel pár másodpercig egy speciális szkennerbe kell nézni, teljesen mozdulatlanul. Magas biztonsági fokozatú létesítményekben van csak erre példa. Ugyanakkor az érhálózati kép a halál beálltakor megváltozik és többé nem távolítható el a testből, ezért új utakat nyithat meg a halottak azonosításakor. Ezen kívül az orvosi diagnosztikában van nagy szerepe, ahol általa felderíthető a glaukóma vagy a cukorbetegség, de az AIDS, malária, leukémia, illetve a bárányhimlő is.

A nyomozati vagy bírói szakaszban használata a szivárványhártyás, vagyis írisz alapú azonosítással együtt történik, ami azonban meglehetősen ritka, a széleskörű adatbázisok hiányában.

Az írisz vagy szivárványhártya egy finom kötőszövetes állomány, amely a szem színét adja. Színből (az átmeneteket is beleértve) csak párat ismerhetünk, a redőzöttség ugyanakkor teljesen egyedülálló, még egypetéjű ikrek esetében is. Az írisz vizsgálatához nincsen szükség speciális műszerre, egy egyszerűbb nagyobb felbontású kamera is megteszi. Emiatt jelenleg a kereskedelmi felhasználása a jelentősebb. Viszont biztonságosabb a használata, mert a letapogatás nem invazív, mint a retinavizsgálat esetében.

Az arcfelismerés hasonló az írisz szkenneléshez. Sajnos csak korlátozottan alkalmasak az identifikációra, holott biomarker-jellegük vitathatatlan.

Az arc ananlizálása során a távolságoknak van igazán jelentősége.
Az arc analizálása során a távolságoknak van igazán jelentősége.

 

Az arc esetében a felismerés leggyakrabban annak körvonalát jelenti, illetve egyéb geometriai tulajdonságok alapján történik. Ilyenek a szemek távolsága egymástól és az arc szélétől, az orr hossza, a száj szélessége. Ritka esetben a hőletapogatás, vagyis a thermogram is alkalmazható kizárólag az arcon. A használata egyáltalán nem elterjedt. Az arc ugyanis nagyon formálható, akár kisebb behatások miatt is. Ahogy a fentiekben, így ez is a többivel kombinálva ajánlható csak alkalmazásra. A bűnügyeket tekintve az arcképes azonosítás nem műszerrel, hanem fotóval vagy élő bemutatással történik; esetleg a tárgyalóteremben a tanúi azonosítás során.

Ezek után már nem lehet meglepő, hogy az emberi agynak is vannak egyedi jellemzői. Természetesen nem a szöveti állomány fejlődése és növekedése okozta kitüremkedések egyediségéről van szó, hanem az agyban kialakuló idegi kapcsolatokról. Ezek afféle ,,agyujjlenyomatként” értelmezhetők. Az EPFL, vagyis Lausanne-i Műegyetem idegtudósai tanulmányoztak MRI-felvételeket és jöttek rá az egyediségre. Az első agyi ujjlenyomatok a szemmozgáshoz és a vizuális figyelemhez kapcsolódnak, amelyek az agy szenzoros területein jelennek meg. Majd a komplex megismeréshez szükséges frontális kéregrégió nyomai válnak láthatóvá. Az agyi szkennelés alig 2 percet vesz igénybe és a kutatások szerint alkalmazhatóak biometrikus azonosításra is. Értelemszerűen a szkennelési technika csak laboratóriumi helyszíneken áll rendelkezésre.

Az agyi neuronok kapcsolatrendszere éppolyan egyedi, mint az ujjlenyomat.

Bár a neurológiai kapcsolatok kifejeznek unikalitást, a nagy képet nézve jól használhatók egészségügyi eltérések feltérképezésére. A kutatók szerint a szkennelés inkább neurológiai területen alkalmazandó, ahol az autizmust, egy korábbi stroke-ot, de akár kábítószer-függőséget is ki lehet mutatni általa.

Az egyedi azonosítóink, a biomarkerek kapcsán a tudósok egy sor olyan jellegzetességet derítenek fel, amelyek csak és kizárólag egyes emberekre jellemzőek, amiket aztán az identifikáció, az orvoslás, vagy a bűnüldözés területén használnak fel. Egy fejlődő megismerési ággal van tehát dolgunk, amelybe érdemes invesztálni. Viszont a túl szakszerű és túl gyors identifikációnak is meg vannak a maga hátrányai; ez azonban már nem a tudomány, sokkal inkább a folyamatos társadalmi párbeszéd területe!

 

Források:



Previous Feltárták a gyöngyök hihetetlen titkát!
Next Műveltségi kvíz a TudományPláza kvízek alapján

No Comment

Leave a reply

Az e-mail-címet nem tesszük közzé.