V mobilní aplikaci FaceApp, která umí virtuálně zestárnout jakýkoliv obličej, vypadá výsledek na první pohled úchvatně. Ruští vývojáři, kteří si touto aplikací mimo jiné zajistili bezplatný přísun milionů fotografií z celého světa, vycvičili svůj algoritmus na úpravu vizáže opravdu dobře. Vousy i vlasy zbělají, tváře se zvrásní, oči povadnou a zesklovatí. Vše vypadá z pohledu laika dokonale. Otázka však zní, zda výsledek odpovídá alespoň trochu budoucí realitě.
Zatímco u zábavné aplikace tuto otázku řešit nemusíme, policie, která pátrá po pohřešovaných osobách, se jí zabývat musí. Jak dnes vypadá pětiletá holčička, která se ztratila před deseti lety? A co uprchlík, kterému se už léta daří skrývat před spravedlností? V České republice tuto problematiku technicky řeší forenzní antropologové Kriminalistického ústavu a nutno dodat, že v praxi by jim zmiňovaná aplikace se svými výsledky byla k ničemu.
Celosvětově se ročně ztratí statisíce dětí. Většinu se naštěstí podaří najít. Podle vrchní komisařky a tiskové mluvčí policie kapitánky Lenky Sikorové pátrala policie od roku 2014 do konce minulého roku po celkem třinácti osobách, které jsou v ČR pohřešovány už několik let a v době zmizení byly v dětském věku. Právě u těchto případů se „postaření“ obličeje používá. Rozhodně na to však nestačí jedna fotografie. A možná vás to překvapí, ale nejen česká policie k vyhotovení takového portrétu nevyužívá nějakou zázračnou aplikaci, ale zkušené forenzní antropology.
Každý obličej je jedinečnýTeorie kriminalistiky učí, že každý obličej je jedinečný. Jiný problém je naše schopnost tuto variabilitu rozlišit a to jak v ideálních podmínkách, tak při přepadení, když je navíc mlha a tma. Znesnadnit rozpoznávání může také velká vzdálenost, špatné osvětlení, protisvětlo atd.. V praxi jde nejen o vnímání obličeje, ale i následné zapamatování a v případě, že je pachatel dopaden (někdy po dnech, jindy po letech) ještě jeho identifikaci (proces zapomínání hraje podstatnou roli). Dalším omylem často prezentovaným je sestavování portrétu s více svědky společně. Obecně se preferuje opak – s každým svědkem se sestavuje portrét zvlášť, aby nedošlo k vzájemnému ovlivnění. Pokud je výsledkem více portrétů jednoho pachatele, publikují se jednotlivě a nesestavuje se z nich žádný průměrný. Přečtěte si o sestavování portrétu zločince v tomto článku.  |
Obličej mění stáří i drogy
Pokud policie hledá osoby v kratším časovém intervalu nebo jsou to starší osoby, kde tento interval může být i delší, protože změny ve vzhledu člověka nejsou tak markantní, není třeba ke stárnutí přihlédnout vůbec. Svědkům i policii přesto může pátrání komplikovat fakt, že osoba mohla změnit úpravu vlasů, jejich barvu, vousy a při větší změně hmotnosti může být pro velkou část populace k nerozeznání.
V případech pátrání trvajících mnoho let nebo dokonce desetiletí je však třeba ke změnám v obličeji způsobených dospíváním a případně i stárnutím přihlédnout.
I když filmový Hollywood nebo již zmíněná aplikace FaceApp se s problémem vypořádal snadno (kliknutím na tlačítko je požadovaný počet let upraven v řádu sekund), reálná kriminalistika to zatím nedokáže.
Předpovědět stárnutí je totiž do jisté míry subjektivní záležitost, i když má své přesně dané zákonitosti. Záleží na tom, zda antropolog (případně nacvičený algoritmus nebo chcete-li AI), provede „pouze“ stárnutí pokožky a přidání vrásek (tak, jak to vidíte například na obrázcích z aplikace FaceApp) nebo zda do změn zahrne i změny tloušťky tukových tkání (způsobené například výrazným zhubnutím nebo ztloustnutím).
V principu je známo, co se s lebkou a proto i obličejem během růstu a později stárnutí člověka děje a policejní antropolog s tím při sestavování portrétu počítá. Do hry o vzhled však vstupují další faktory. Velký vliv může mít kouření, alkohol a samozřejmě drogy obecně, které dokáží člověka změnit doslova k nepoznání. A to i když už třeba není jejich aktivním uživatelem. „V odůvodněných případech proto vždy připravujeme variantní portréty pohřešované osoby, které reflektují možné životní styly. Důležitou roli hraje i přístup člověka k hygieně, zubařská morálka nebo fakt, zda dotyčný například netrpěl hlady,“ vysvětluje forenzní antropolog, kapitán Josef Duda.
Pohřešovaná Ivana Košková - snímek vlevo je z doby, kdy zmizela. Vpravo je fotografie překrytá skicou od antropologa se zviditelněnými znaky stárnutí.
Pozná, kde budete mít vrásku
Aby byla podobenka hledaného člověka co nejpřesnější, potřebuje antropolog ke své práci co nejvíce fotografií a to nejen samotného dítěte, ale i rodičů, prarodičů a případně sourozenců.
„Není až takový problém dodělat vzhledem k danému věku do obličeje vrásky, důležité však je odhadnout, které z nich budou výrazné a tedy pro rozpoznání osoby klíčové. Něčím takovým se aplikace typu FaceApp pochopitelně nezabývá,“ vysvětluje Duda. „Je ideální, když má antropolog k dispozici více fotografií obličeje dané osoby v různých situacích. Z nich je pak možné například vysledovat, které mimické svaly typicky používá a které tedy v pozdějším věku pravděpodobně vytvořily výraznější vrásku,“ dodává.
Vyzkoušeli jsme, jaké to je zestárnout o 40 letVyzkoušeli jsme program, který policie v USA používá k umělému zestárnutí hledaných dětí a jiných osob. Podívejte se, jak software funguje a jak bude vypadat redakce Technetu, ministr vnitra Ivan Langer nebo Agáta Hanychová za 40 let.  |
Fotografie rodičů zase odborníkům naznačí, které obličejové rysy budou ve stáří markantní. Opět je ideální, má-li forenzní expert k dispozici řadu snímků rodičů v různém věku. „Zjednodušeně řečeno, mohu potom vysledovat, po kom který z rysů dotyčná osoba má a jak se na obličeji v pozdějším věku projeví,“ říká antropolog.
U dětí se při sestavování portrétu současné podoby počítá s takzvanou dětskou věkovou progresí. Ta kalkuluje s růstem lebky a tím i danými změnami v pozici obličejových struktur jako jsou oči, uši, nos, ústa, atd. Mimochodem, obličej se nám při stárnutí protahuje směrem dolů, čímž se relativně zmenšuje jeho šířka.
Pokud už jde o osobu pohřešovanou ve vyšším věku nebo o dítě, které už by bylo dnes dospělé, používá se takzvaná dospělá věková progrese. Protože se s pomocí této metody hledají například i dlouho se skrývající zločinci, zahraniční literatura používá název „fugitive update“ (fugitive je anglicky uprchlík).
Je logické, že podobenka pohřešovaného dítěte upravená do současného, stále ještě dětského věku může být přesnější, než ta, kdy už je nutné počítat právě se zmíněnými vlivy špatného životního stylu. Do procesu tím totiž vstupuje celá řada neznámých proměných. Ani v jedom případě však pochopitelně nejde o přesný portrét, ale „pouze“ o odhad.
Metoda věkové progrese. Šipky označují jednotlivé obličejové struktury a jejich změny dospíváním a stárnutím. Oči má syn v tomto případě po matce, takže v portrétu, kdy je chlapci 20 let použil antropolog patřičnou aproximaci právě podle fotografie matky (nejlépe podle snímku, na němž je v podobném věku). Výrazný ret je zase po otci.
Desítky hodin práce
Tuto divnou tvář uvidíte jenom vy, nikdo jiný. Vygeneroval ji počítačNeuronová síť Nvidia umí vygenerovat obrázky lidí, které vypadají jako fotografie. Nikdo z těchto lidí však ve skutečnosti neexistuje. Vývojáři dali možnost každému, aby si neuronovou síť vyzkoušel.  Obličej vygenerovaný neuronovou sítí Nvidia StyleGAN |
Vytvoření portrétu hledané osoby zabere desítky hodin. A i když má specialista teoreticky k dispozici řadu softwarů (česká policie používá například systém pro portrétování osob wPORIDOS), které mohou práci urychlit, forenzní antropolog Josef Duda nedá dopustit ani na klasickou ruční práci. Jen tak si totiž může výt podle svých slov tím, že ve výsledném obrázku budou zohledněny právě ty markanty, které tam mají být.
„Vidím, že například povislé koutky má dcera po otci, zatímco vystouplou bradu po matce. To do výsledku zanesu. U strojově vytvořeného modelu si tím nemohu být dopředu jist. Program totiž nemusí tyto individuální aspekty vzhledu vůbec zohlednit,“ vysvětluje Duda.
Pro stroj by to nebyl problém, kdyby ...
Otázka samozřejmě zní, zda by bylo možné výše popsané způsoby sestavování portrétu výrazně urychlit a třeba i zpřesnit s pomocí principů umělé inteligence, strojového nebo hlubokého učení, atd. V Česku je naštěstí situace klidná a dlouho pohřešovaných osob je jen několik. Zločin však nezná hranic.
Obecně se uvádí, že přibližně od roku 2006 se pro strojové učení začaly ve velké míře využívat hluboké neuronové sítě, které přinesly řadu výhod. Do té doby se používala pro strojové učení ruční filtrace, při které musel autor sám určit, které parametry budou pro výsledný algoritmus nejdůležitější.
U strojového rozpoznávání obličejů pak právě díky nástupu neuronových sítí došlo k průlomu kolem roku 2014 respektive 2015 kdy je za tímto účelem poprvé nasadil Facebook (ale i další velcí hráči). K dramatickému nárůstu úspěšnosti této technologie došlo také ruku v ruce s nárůstem výpočetního výkonu.
Fungující algoritmy primárně pro menší vzorek dat na rozpoznávání obličejů však máme už z osmdesátých let minulého století. V současnosti se strojové rozpoznávání obličeje jako takové považuje za zvládnutou disciplínu i pro velké množství dat. I proto už vás v USA při příletu nečeká úředník, ale jen kiosek s kamerou bez obsluhy. Stejně tak se setkáte s kamerovými systémy, které relativně přesně a jen podle vzhledu určí v reálném čase věk osoby pohybující se v záběru.
Axis Communications má samozřejmě také systém na rozpoznávání obličejů a věku (tento je od společnosti Cognimatics, kterou Axis koupil). Jak jsme si sami mohli vyzkoušet, funguje velmi dobře. Jak však říká sám zakladatel firmy Martin Gren: "Rozpoznávání teroristů podle obličeje na stadionu nebo jiném veřejném prostranství tímto způsobem je stále spíše science fiction." Snímek je z bezpečnostní kamery v bankomatu.
Počítač umí přelepit tvář. Internet zaplaví parodie a falešné pornoRealistické videomontáže, tzv. "deep fakes", jsou výsledkem pokroků ve strojovém učení. Internetoví nadšenci takto zatím produkují především falešnou pornografii s tvářemi známých celebrit. Potenciál této techniky, která je nyní dostupná prakticky každému, je ale mnohem závažnější |
Po nástupu takzvaného deep learningu (hlubokého učení), již ruční část odpadá. „Dnes není problém rozpoznat obličej, nicméně vygenerovat věrohodný obličej před příchodem specifické kategorie hlubokých neuronových sítí problém byl. Systém se dnes sám na předložených obrazových vzorech dokáže naučit strukturu jednotlivých částí obličeje. Sám pozná například i to, jak vypadá vrásčitá tvář nebo oko. Není potřeba ručně popisovat oko jako křivku nebo jak vypadá vráska na obličeji.“ vysvětluje Tomáš Bařina Machine Learing iLab Leader, ze společnosti IBM.
Systém k tomu potřebuje jediné – řadu fotografií obličejů, ze kterých se to naučí.
„Podobně se naučí rozeznávat i jednotlivé věkové skupiny. Při generování nového obličeje se pak dá různými proměnnými ovlivnit, jak bude výsledný obličej vypadat. Například se dají vložit dominantní rysy obou rodičů, apod. Teoreticky je možné do základního datasetu, ze kterého se stroj učí, zařadit i fotografie s definovaným vztahem mezi dítětem a jeho rodiči. Pak by výsledek měl být ještě přesnější,“ vysvětluje Bařina.
Pohřešovaná Martina Antoníčková - kresba tužkou, na které antropolog vytvořil i alternativní účes. Běžně se vlasy nechávají v té podobě, jako na poslední známé fotce. Výjimkou jsou vyloženě dětské úpravy vlasů. U mužů se pak vždy vytváří i verze bez vlasů, případně s vousy, apod.
„Problém je však v tom, že takovouto databází obrázků v dostatečném množství disponuje málokdo. Potřebujete minimálně tisíce, lépe statisíce, ale spíše miliony z daného pohledu relevantních fotek,“ jmenuje Bařina základní úskalí celého problému. A nejen v deep learningu platí, že čím více máte dat a „nakrmíte jimi při učení stroj“, tím vyšší bude výsledná přesnost výstupů. Takovou databází možná disponují policejní orgány v některých zemích a pak zcela jistě například Facebook.
Jde to i opačně – obličej podle lebky
Loni se kriminalistům podařilo vyřešit tři roky starý případ, kdy byla identifikována mrtvola neznámého muže díky kresebné rekonstrukci obličeje podle lebky oběti. Nepomohly totiž ani otisky prstů nebo zbytky oblečení, které nikdo nepoznal.
„Do portrétu je nutné zohlednit veškeré asymetrie a případné úrazové a patologické změny,“ vysvětluje antropolog Josef Duda. Podrobnosti o případu najdete na stránkách Kriminalistického ústavu zde.
Vědci vtipně vyřešili záhadu účesu svaté Zdislavy. Podívejte se jakJako forenzní kriminalisté postupovali odborníci smíšeného česko-brazilského týmu při vizualizaci zapomenuté podoby svaté Zdislavy z Lemberka. Stovky let ležely její ostatky v zemi a z lebky mnoho nezbylo. Přesto nyní poprvé, po 766 letech od její smrti, známe její přesnou podobu. Ve středu měla svatá Zdislava svátek.  Průběžná dokumentace rekonstrukce podoby svaté Zdislavy z Lemberka. |
Pro kresebnou rekonstrukci mu posloužila fotografie lebky v měřítku 1:1. „Na ní jsem postupně vykreslil konturu obličeje podle tloušťky měkkých tkání v jednotlivých antropometrických bodech. Zde bylo potřeba z několika publikovaných standardů, tabulek s průměrnými tloušťkami měkkých tkání, vybrat pro daný případ ty nejvhodnější. Vybírám jednak podle etnické příslušnosti, pohlaví a věku, ale také podle předpokládaného BMI (body mass indexu) dané osoby,“ vysvětluje Duda.
Ve zlínském případě pomohl forenzním kriminalistům i fakt, že se na částečně vysušené mrtvole zachovaly i zbytky vlasů a vousů. Antropolog tedy znal jejich délku a úpravu a mohl tedy vyhotovit takový portrét, který skutečnosti maximálně odpovídal. Jak policisté sami dodávají, tím však byla odvedena pouze polovina práce. I sebelepší podobenku totiž musí vidět někdo, kdo danou osobu zná nebo znal. Jinak se úspěch nedostaví.
Obličej však jde vrátit i mnohem déle mrtvým osobám. Brazilský odborník na 3D grafiku Cícero Moraes už v Česku několik takových pokusů učinil. Přesnost jeho výtvorů z logiky věci nikdy nedokážeme přesně posoudit, metody, které však používá jsou zcela totožné s výše popsanými. Moraes však nepoužívá kresebnou metodu, ale modelování provádí ve 3D softwaru. Jak se mrtvole vrací 800 let zapomenutá tvář, si můžete přečíst v tomto článku.
