Китайські дослідники розробили штучний інтелект, здатний відтворювати обличчя людини на основі її ДНК.

Дослідники з Китайської академії наук розробили технологію Difface, яка здатна створювати реалістичні тривимірні зображення облич на основі генетичного коду людини

Дослідники з Китайської академії наук здійснили значний прорив у сфері генетичних досліджень і штучного інтелекту, розробивши інноваційну технологію, що дозволяє створювати реалістичні тривимірні зображення облич людей лише на основі їхньої ДНК. Цей новий інструмент, відомий як Difface, вражає своєю точністю у відтворенні рис обличчя і відкриває численні можливості для використання в криміналістиці, медицині та правоохоронних органах.

"Difface здатний генерувати тривимірні зображення облич людей виключно на основі їхніх генетичних даних, прогнозуючи їхній вигляд у різному віці", -- пояснює Луонан Чен, провідний дослідник проєкту.

Технологія базується на багаторічних наукових дослідженнях, що підтвердили роль генетики у формуванні обличчя, зокрема вилиць, носа та щелепи. Вчені вже давно виявили, що певні ділянки ДНК, які називаються однонуклеотидними поліморфізмами (SNP), мають вирішальне значення для розвитку цих рис.

Difface працює за багатоетапним принципом. Спочатку система узгоджує багатовимірні генетичні дані з тривимірною структурою поверхні обличчя. Потім застосовується складна методика контрастного навчання для зіставлення патернів ДНК з рисами обличчя у спільному просторі низької розмірності. На завершальному етапі "дифузійна модель" -- технологія штучного інтелекту, здатна генерувати реалістичні зображення з білого шуму -- створює хмару точок тривимірного обличчя, цифрову сітку контурів обличчя.

Для навчання системи дослідники використали базу даних з 9 674 добровольців ханьської національності. Кожен учасник надав як дані секвенування геному, так і високоякісні тривимірні сканування обличчя. Результати виявилися надзвичайно детальними -- система змогла відтворити навіть такі тонкі риси як перенісся або форма вилиць з вражаючою точністю.

Згідно з проведеним дослідженням, застосовуючи лише ДНК, система Difface демонструє середню похибку реконструкції на рівні 3,5 міліметра. Якщо ж враховувати додаткові дані, такі як вік, стать та індекс маси тіла, ця похибка знижується до 2,93 міліметра.

У сфері криміналістики ця технологія може стати справжнім проривом. Уявіть ситуацію, коли на місці злочину знайдено лише кілька клітин або волосину, без відбитків пальців чи відеозаписів. За допомогою таких інструментів як Difface слідчі зможуть відтворити обличчя підозрюваного лише за генетичним матеріалом.

У процесі сліпих тестувань, спрямованих на оцінку якості генерації реалістичних зображень, учасникам пропонували визначити справжнє обличчя, яке відповідало синтетично створеному, серед ряду фотографій. Коли їм надавали п'ять варіантів, вони успішно обирали правильне обличчя у більш ніж 75% випадків. Проте, з ростом кількості варіантів, точність вибору знижувалася: при наявності 20 варіантів вона становила лише трішки більше 51%.

Система досі стикається з певними обмеженнями. Коли генетичні дані є неповними, точність реконструкції суттєво знижується. Якщо наявні менше 70% SNP-даних, створені обличчя виглядають більш узагальнено. Проте деякі характеристики, зокрема форма носа, демонструють високу точність відтворення, що, ймовірно, пов'язано з потужним генетичним впливом на їх формування.

Незважаючи на вражаючі досягнення, ця технологія викликає серйозні побоювання щодо конфіденційності. Здатність відновлювати обличчя на основі ДНК, навіть без знання імені, може підкопати принцип деідентифікації — основну гарантію для більшості компаній, що займаються генетичним тестуванням. Дослідники застерігають, що якщо обличчя можна асоціювати з анонімними даними, то особи можуть бути повторно ідентифіковані без їхньої згоди. Це створює значні ризики зловживань у сферах спостереження, правоохоронної діяльності та навіть комерційного маркетингу.

Регулювання генетичної інформації має свої особливості в різних державах, і в багатьох випадках законодавство не встигає за наслідками запровадження новітніх технологій штучного інтелекту. У США правоохоронні органи активно застосовують фенотипування ДНК для формування портретів підозрюваних осіб. Тим часом у Китаї уряд створив спеціалізовані бази даних ДНК для етнічних меншин.

Ця технологія відкриває нові горизонти в галузі персоналізованої медицини. Лікарі матимуть можливість застосовувати моделювання обличчя, засноване на генетичних даних, для глибшого аналізу вроджених захворювань та моніторингу процесів старіння. Дослідницька команда показала, що Difface вміє відтворювати вікові зміни, прогнозуючи, як обличчя людини трансформуватиметься з часом, спираючись на її геномні особливості.

Проте модель ще далека від універсальності. Вона навчалася виключно на даних представників ханьської національності -- відносно генетично однорідної групи. Для розширення можливостей моделі та забезпечення точної роботи з різними етнічними групами потрібні величезні нові набори даних, що породжує додаткові етичні питання.

Науковці розуміють ці труднощі. "Серед основних завдань є валідація Difface на різноманітних наборах даних, що представляють різні етнічні групи, а також аналіз потреби в додаткових генетичних локусах для специфічних ознак обличчя", – підкреслює команда у своїй статті.

Результати дослідження опубліковано в журналі Advanced Science.