指紋鑒定誤識率和DNA識別誤識率的研究

趙志勇等

摘 要：在該文中，分析了影響指紋鑒定誤識率和DNA識別誤識率的主要因素，最后，得出了指紋識別和DNA識別具有很強的互補性的結論，從而可以根據實際要求，選擇合適的技術或者兩者結合使用。最后，闡述了對應用這兩種技術減小其誤識率的建議。

關鍵詞：指紋鑒定 DNA識別 誤識率

中圖分類號：S512 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2015）07（a）-0244-02

正如人們經驗上所理解的那樣，指紋具有唯一性，隨機的取兩枚指紋他們相同的概率是非常小的，或者說不可能是相同的[1]。但是，實際中總會有指紋被錯誤識別的事件發生。而誤識率與采集圖像質量、操作人員素質以及特征點數等因素有關，隨著應用領域的拓展，人們對識別的準確率提出了更高的要求。本文中，理論分析了指紋鑒定誤識率和DNA識別技術的誤識率，并通過對前人研究數據分析，給出了自己的見解。

1 指紋和DNA指紋

（1）指紋是指靈長類手指末端指腹上由凹凸的皮膚所形成的紋路，也可指這些紋路在物體上印下的印痕[2]。如右圖1所示，紋路的細節特征點有起點、終點、結合點和分叉點等。由于每個人的指紋并不相同，同一人的不同手指的指紋也不一樣，指紋識別就是通過比較這些細節特征的區別來進行鑒別的。

（2）DNA指紋指具有完全個體特異的DNA多態性，其個體識別能力足以與手指指紋相媲美，因而得名。可用來進行個人識別及親子鑒定，同人體核DNA的酶切片段雜交，獲得了由多個位點上的等位基因組成的長度不等的雜交帶圖紋，這種圖紋極少有兩個人完全相同，故稱為"DNA指紋"。

2 指紋誤識率和DNA指紋誤識率的比較分析

指紋識別常用于需要人員身份確認的場所如門禁系統、考勤系統、筆記本電腦、銀行內部處理、銀行支付等。并非所有的人體生物特征都可以用于身份識別，能夠用于身份識別技術的人體生物特征需要滿足下列條件：

（1）廣泛性：每個人都應該具有這種特征；

（2）唯一性：每個人擁有的特征應該各不相同；

（3）穩定性：所選擇的特征應該不隨時間發生變化；

（4）可采集性：所選擇的特征能夠定量測量。

除了指紋識別技術具有上述特點外，DNA指紋技術也具有很廣闊應用前景。DNA識別技術主要應用于親子鑒定、醫學實驗、偵查破案等方面，DNA同樣也具有唯一性，它的唯一性表現在DNA分子片段上的堿基對排列順序的多樣性，

2.1 誤識率影響因素的分析

2.1.1 指紋鑒定誤識率影響因素分析

指紋是目前市場占有率最高的生物識別技術，也是歷史最悠久的最早被廣泛用作身份識別的技術。另外指紋也是絕大多數國家法庭獲取證據的重要手段。DNA身份識別時隨著生物學尤其是基因科學發展和新產生的一種身份識別手段，我們的問題就是，分析比較指紋識別的錯誤率與DNA識別錯誤率。

人們普遍相信一種說法：指紋具有唯一性。即便是同卵雙胞胎，由于他們的指紋受到遺傳因素和環境因素的共同影響，他們的指紋也會有所不同。但是我們認識到指紋識別是依靠于指紋識別技術的，并且指紋識別因為用到了若干特征點，因此我們可以看到選取的匹配特征點的個數小誤識率會越大，但是當所用匹配特征點增加時，其誤識率減小的同時也會增加成本。

2.1.2 DNA指紋識別率影響因素分析

DNA指紋識別中的誤識率是與生物遺傳有關的父母與子女，兄弟姐妹之間，他們的DNA具有很高的相似性，導致誤識率的變大。但是，不考慮雙胞胎的情況下，由于任意兩個體DNA耦合的概率是極其小的，所以DNA指紋識別有著較高的準確率。然而，對于同卵雙生的雙胞胎情況比較特殊。雙胞胎問題是影響DNA指紋誤識率的重要因素。同卵雙生的雙胞胎具有相同的的DNA序列，因為他們是由同一個受精卵復制和發育而成，除非發生基因突變，否則在目前的DNA指紋技術下，是不能將某一個體從他們中間識別出來的。

雙胞胎問題是影響DNA指紋誤識率的重要因素。同卵雙生的雙胞胎具有相同的的DNA序列，因為他們是由同一個受精卵復制和發育而成，除非發生基因突變，否則在目前的DNA指紋技術下，是不能將某一個體從他們中間識別出來的。

我們調查發現，據統計，美國人口中雙胞胎的人口雙胞胎的人口占總人口的0.324%[3]，另外，據估計在全球范圍內，同卵雙生的概率是1：300。所以同卵雙生的雙胞胎的概率很大，這是一個DNA指紋識別無法解決的問題。

2.2 指紋識別與DNA指紋識別的關系

通過上述分析，我們認為指紋識別與DNA指紋識別可以構成互補關系，增加生物識別的準確度。例如，指紋識別能識別同卵雙生的雙胞胎。指紋的最終形態表現出多基因、多因素的累加效應 。這種累加效應是指紋個體差異性的重要來源。前人有過對400對孿生子指紋的研究，發現他們的指紋雖在紋型上有相似性（46.04 %） ，但具體形態卻互不相同。因此，比較起來，DNA的穩定性更強，而指紋的個體差異性更高。

2.3 指紋誤識率和DNA指紋誤識率的比較分析

為了突出比較，我們在這里直接應用前人的研究成果，1985年Jeffereys發明了 DNA技術， 并成功地完成移民案件的父權鑒定問題。其鑒定結論出錯的概率是，可以說DNA指紋鑒定結論的準確率幾乎為100%[5]。與指紋識別的出錯率相比而言，DNA指紋誤識率具有更高的準確率。另外，DNA技術所需材料來源廣泛、量微、易于獲得，可以彌補指紋識別的不足。

3 結語

我們對指紋識別和DNA識別中產生的誤識率進行比較，得出了指紋識別和DNA識別具有很強的互補性，從而可以根據實際要求，選擇合適的技術或者兩者結合使用。對普通門禁系統和同卵雙胞胎的個體的識別，宜采用指紋識別的方法，宜采用指紋識別。而對于法庭等場合宜采用DNA識別或兩者結合，尤其是在當犯罪現場沒有指紋或者指紋殘缺、不清晰時結合使用，可以來減小誤識率。

參考文獻

[1] Anil K. Jain， Ruud M. Bolle， Sharath Pankanti. Biometrics： Personal Identification in a Networked Society[M].New York：Springer.1999.

[2] Geoffrey Stewart Morrison. The Place of Forensic Voice Comparison in the Ongoing Paradigm Shift[C].Conference Thesis of the 2nd International Conference on Evidence Law and Forensic Science，2009.

[3] 郭少波，付雪峰，田保中，等.指紋鑒定科學性困境淺析[J].河北公安警察職業學院學報，2012，12（2）：16-19.