Китайские ученые научились с помощью ИИ воспроизводить лицо человека по самому ДНК

Ученые из Китая разработали Difface — ИИ-инструмент, способный «с тревожной точностью» воспроизводить 3D-модель лица человека, используя только ДНК. Технология опирается на многолетние исследования взаимосвязи между генетикой и чертами лица, рассказывает ZME Science.

В новом исследовании, опубликованном в журнале Advanced Science, исследователи из Китайской академии наук представили мощный новый инструмент, способный воспроизводить реалистичные 3D-лица человека только по генетической информации. Это научный прорыв, который может изменить криминалистику, медицину и правоохранительную деятельность, но также вызывает серьезные опасения по поводу приватности.

Как работает: лицо из генетического кода

Технология основана на десятилетиях исследований, которые показывают, что наши гены влияют на черты лица — скулы, нос, линию челюсти. Ученые давно знают, что короткие фрагменты ДНК, называемые однонуклеотидными полиморфизмами (SNP), участвуют в определении этих признаков.

Difface выводит это на новый уровень. Модель использует многоступенчатый процесс: сначала она сопоставляет высокоизмеримые генетические данные с 3D-структурой поверхности лица. Затем применяется сложная техника контрастного обучения, чтобы согласовать паттерны ДНК с чертами лица в общем низкоизмеримом пространстве. Наконец, «диффузионная модель» — техника ИИ, которая может генерировать реалистичные изображения из белого шума — создает 3D-облако точек, цифровую сетку контуров лица.

Исследователи тренировали Difface на базе данных из 9674 добровольцев ханского происхождения. Каждый из них предоставил данные геномного секвенирования и высококачественные 3D-сканирования лиц. Результаты оказались впечатляюще детализированными. Даже тонкие черты, такие как насион (впадина на вершине носа) или форма скул, воспроизводились с удивительной точностью.

По данным исследования, Difface, используя только ДНК, показал среднюю ошибку реконструкции всего 3,5 мм. Когда модели добавляли дополнительную информацию — возраст, пол и индекс массы тела — ошибка уменьшалась до 2,93 мм.

Слева оригинальное изображение. Справа изображение, сгенерированное Difface.

Революция в криминалистике?

Самое очевидное применение — криминалистика. Представьте, что следователи находят только несколько клеток, возможно, прядь волос, на месте преступления — без отпечатков пальцев, без записей. С Difface они однажды смогут воспроизвести лицо подозреваемого только по генетическому материалу.

В слепых тестах, разработанных для оценки способности Difface генерировать реалистичные изображения, участники должны были выбрать реальное лицо, соответствующее синтетическому, из ряда изображений. Когда в наборе было пять лиц, участники угадывали правильно более 75 % времени. Но вероятность падала с увеличением набора: лишь чуть более 51 % из 20 вариантов.

Difface еще не совершенен. Некоторые черты ухудшаются, когда генетические данные неполные. При менее чем 70 % данных SNP реконструированные лица становятся более общими. Но некоторые черты, особенно форма носа, остаются удивительно устойчивыми — вероятно, из-за их сильной зависимости от генетики.

Вопросы приватности

Несмотря на впечатляющие результаты, это также вызывает тревогу. Воспроизведение лица из ДНК — даже без имени — может подорвать анонимность. Это основное обещание большинства компаний по тестированию ДНК, которые утверждают, что ваши генетические данные остаются анонимными. Если лицо будут связывать с иначе анонимными данными, исследователи предупреждают, что люди могут быть идентифицированы без согласия. Это открывает двери для злоупотреблений в наблюдении, полицейской деятельности и коммерческом маркетинге.

Правовые рамки по генетическим данным различаются от страны к стране, и мало кто успел адаптироваться к последствиям такого ИИ. В США правоохранительные органы уже использовали фенотипирование ДНК для создания эскизов подозреваемых. В Китае власти создали базы данных на основе ДНК этнических меньшинств.

Зеркало для будущего

Помимо правоохранительной деятельности, технология имеет значение для персонализированной медицины. Врачи могут однажды использовать моделирование лиц на основе ДНК, чтобы лучше понять врожденные расстройства или отслеживать старение. Команда даже показала, что Difface может симулировать прогрессию возраста, оценивая, как лицо человека будет меняться со временем на основе его генома.

Однако модель далека от универсальности. Ее тренировали только на данных ханского происхождения — относительно генетически однородной группы. Расширение модели для точной работы с разнообразными этническими группами потребует огромных новых наборов данных — и еще больше этических вопросов.

Исследователи это признают.

«Проверка Difface на наборах данных из нескольких этнических групп и исследование, нужны ли дополнительные генетические локусы для определенных черт лица, будут ключевыми шагами», — пишут они в своей статье.

В этом смысле Difface — и техническое чудо, и общественный тест. Он ставит науку лицом к лицу с напряжением между тем, что мы можем сделать с ДНК, и тем, что должны.

Больше новостей читайте на GreenPost.