随着人工智能(artificial intelligence, AI)技术的快速发展,法医DNA检验领域正经历着一场技术革新,AI技术已经应用到了法医DNA领域的多个方面,包括智能化DNA专家系统、AI辅助优化检验流程、AI辅助DNA统计与分析创新、基于AI的电泳数据快速分析、复杂混合样本分析以及大数据推断模型等,这些技术的应用极大地提高了法医DNA检验的准确性和效率。然而,AI技术的引入也带来了数据隐私、模型可解释性、算法偏见和法律监管等挑战,技术的发展和随之而来的各类问题除了需要法医DNA专家、生物信息学专家和AI专家之间的紧密合作之外,还需要合适的法律规章制度和监管框架的约束,以确保AI技术的应用既符合伦理要求,又能有效促进司法公正。本文深入探讨了人工智能技术在法医DNA检验领域的应用,通过分析AI技术在法医DNA领域的具体应用案例,揭示了AI技术如何助力法医DNA分析向自动化、智能化、高通量化转进,同时也指出了AI技术应用中存在的潜在风险和挑战,以期为法医DNA领域的AI技术应用提供指导和参考。
随着深度学习和计算机视觉领域的深度交融,人脸识别、图像(视频)生成、图像分类等一批先进技术取得了突飞猛进的进展。然而,深度学习模型由于其内部过程和结果预测都难以解释而被视为“黑盒模型”,这给法庭科学领域内影像证据的可解释性带来了严峻挑战。基于此,本综述概述了基于深度学习的可解释性问题;重点介绍了国内外基于深度学习的人脸特征可解释性方面的理论方法研究,如可视化、基于扰动、基于分数/统计等方法,梳理其在人脸识别等相关领域,尤其是法庭科学人像专业方面的应用;结合现有研究提出基于深度学习模型的人脸特征可解释性方法存在的问题,并展望基于深度学习的人脸特征可解释性未来发展方向。
形态特征主观似然比范式是关于形态类物证特征结果证据意义解释的理论和方法。形态特征结果主观似然比(likelihood ratio,LR)通常是在分别代表控辩双方主张的两个对立命题条件下,基于专家知识或专家知识与数据组合分配的形态特征结果出现概率的比值。评估形态特征结果主观LR的命题层级包括来源层级和行为层级。形态特征结果主观LR表达了物证形态特征结果对控辩双方命题的相对支持方向和强度,为决策者确定有争议的命题事实提供定性的证据价值。决策者基于形态特征结果主观LR意见,或基于LR经贝叶斯定律导出的命题后概率,结合案件其他证据排除合理怀疑确定命题事实。形态特征主观LR范式在科学逻辑以及意见的形成、表述、理解和推理应用方面完全不同于我们已经习惯的传统范式,与DNA特征结果客观LR范式也存在一定差异。这给鉴定人和决策者提出了新的要求和挑战。
本文基于拉曼光谱法,比较了6种毒品缴获物分别在三种不同的激发波长(532、785、1 064 nm)下的拉曼光谱检验表现。对照毒品标准物质的拉曼谱图,在拉曼指纹区(100~1 800 cm-1)内选取3~5个散射强度较高且不受常见掺杂物干扰的特征散射峰作为毒品缴获物的定性匹配依据。结果发现,毒品缴获物的拉曼检验需要根据毒品种类选择适合的激发波长,对于有掺杂物质的毒品缴获物,应选择避开掺杂的毒品特征峰进行拉曼比对。对于缴获的海洛因(HER)、咖啡因(CAF)及3,4亚甲基二氧基甲基苯丙胺(MDMA),785和1 064 nm的近红外(NIR)激发波长相较于532 nm的拉曼检验表现更优,其中1 064 nm能显著降低HER缴获物的背景荧光;对于缴获的甲基苯丙胺(MAMP)及氯胺酮(KET),受激发波长改变的影响较小,三种不同激发波长下拉曼均响应良好,指纹区与官能团区(2 500~3 200 cm-1)拉曼谱峰的相对强度呈现规律性变化;对于麻古(Magu)的拉曼分析,785 nm激发波长更优、空间分辨率更高,避免荧光效应的同时能够观察到更多特征峰信息。该研究工作基于拉曼光谱法,能为缉毒执法工作提供有力的参考。
在公安工作中,微信数据是侦查线索的重要来源。其中,在微信用户公开发布的朋友圈中,好友之间的点赞评论等互动情况实质上隐含着用户与好友间的社交关系网。基于此,本文提出了一种面向微信朋友圈关系网的提取及分析方法,来为线索获取提供新的思路及技术。首先提取朋友圈中互动情况并使用力导向图技术将之构建成一张微信朋友圈关系网,其次通过图聚类分析与中心性分析方法对关系网进行分析,筛查出其中的紧密关系人,最后使用词云技术与TextRank算法对用户与紧密关系人的聊天记录进行分析。该方法能够迅速构建涉案人员的微信朋友圈关系网并筛查其中紧密关系人,进而有针对性地对海量聊天记录进行分析,迅速获取有价值的侦查线索,最终为侦查工作的开展提供助力。
本文应用生物信息学方法探讨外力导致骨折后损伤修复过程中相关靶基因的表达,初步筛选出不同时间节点的关键基因,为骨折损伤时间推断提供理论依据。从基因表达数据库下载基因芯片数据集GSE594,使用R软件分别筛选伤后3 d组、1周组、2周组、4周组、6周组与正常对照组比较的差异基因,进行GO和KEGG富集分析。采用Cytoscape软件将差异基因导入进行蛋白网络互作分析,利用3种算法筛选排名前15的基因,韦恩图取交集确定关键基因。采用CIBERSORT反卷法分析骨折后22类免疫细胞的含量及比例。结果发现,与正常对照组相较,大鼠骨折后3 d组关键基因为:IL6、SRC、CASP3、TGFB1、PRKACA、HAPA5;1周组关键基因为:IL6、MMP9、DCN、ACAN、SDC1;2周组关键基因为:IL6、MMP9、COL3A1、ACAN、COL2A1、SDC1;4周组关键基因为:MMP9、TIMP1、SPARC、SPP1、APOE、SDC1、CTSK;6周组关键基因为:TIMP1、COL2A1、ACAN、COL10A1、MMP13、SERPINH1、COL5A1、PCOLCE、APOE、CTSK、THY1、FGF5、GPX3。GO功能分析显示关键基因与伤口愈合、骨化、结缔组织发育、软骨发育有关,KEGG分析显示关键基因与P13K-Akt通路、HIF-1信号通路、焦点粘附通路、成骨细胞分化通路有关。关键基因在骨折愈合过程不同阶段发挥特定表达作用,与损伤时间密切相关。对免疫细胞的浸润矩阵分析结果表明,巨噬细胞在骨折后显著增高,且持续时间较长,从免疫细胞层面为进一步了解骨折愈合过程、推断骨折后损伤时间提供了依据。
本文建立高效液相色谱-三重四极杆串联质谱仪(HPLC-MS/MS)检测毛发和尿液中依托咪酯及其代谢物依托咪酯酸的检测方法。毛发样品经研磨粉碎后,经甲醇超声提取,尿液样品经乙腈沉淀蛋白高速离心过0.22 μm滤膜后,采用Agilent Eclipse Plus C18 RRHD(3.0 mm×150 mm×1.8 μm)色谱柱,以0.1%甲酸水溶液-乙腈为流动相进行梯度洗脱,流速0.5 mL/min;选择电喷雾离子源,多反应监测(MRM)正离子模式进行监测。实验表明,尿液中依托咪酯和依托咪酯酸在0.5~50 ng/mL的浓度范围,毛发中依托咪酯和依托咪酯酸在0.025~2.5 ng/mg浓度范围内线性关系良好,R2值均大于0.992 5,提取回收率为91.0%~107.5%,日内和日间精密度RSD为0.4%~7.4%,日内和日间准确度为91.5%~110.8%。对实际案例中的6份毛发和4份尿液样本进行检测,检测结果表明,6份毛发均检出依托咪酯原体,其中2份毛发检出代谢物依托咪酯酸且含量远低于原体;4份尿液中2份检出依托咪酯和代谢物依托咪酯酸且代谢物含量远高于原体。本文建立的方法能快速对吸食依托咪酯人员的毛发和尿液中依托咪酯及代谢物进行定性定量分析。
祖孙鉴定是亲子鉴定中的一项重要内容,包括双祖亲母鉴定、双祖疑母鉴定和双祖鉴定3类。目前,关于祖孙鉴定的祖孙关系指数(GI),在突变情形下未见成体系的公式报道。本研究首先建立祖父×祖母基因型简化表述模型,并推导亲代的等位基因突变为子代等位基因的通用概率公式(P(DG→Z))。其次在P(DG→Z)公式基础上,分别推导双祖亲母GI(GIDGBM)、双祖疑母GI(GIDGAM)和双祖GI(GIDG)的通用公式。根据祖父母、母亲和孩子的基因型,三种类型的GI公式均进一步细化为分项公式。设计模拟实验在EX30试剂盒的30个常染色体基因座上统计无关个体组中5种遗传类型的百分比。最后分别建立模拟亲缘组和无关个体组模型,统计CGI的几何平均数(Π)、95%置信区间(CI)、亲缘组中CGI<10 000的百分比和无关个体组中CGI>0.000 1的百分比。本研究推导出突变情形下3种祖孙鉴定类型的全部GI公式,任意分型组合均可计算对应的GI。在EX30系统中,双祖疑母鉴定的所有亲缘组和无关个体组均可获得明确结论;双祖亲母鉴定中所有亲缘组和99.89%的无关个体组可获得明确结论;双祖鉴定中两组均需要增加检测更多遗传标记。本研究结果表明,本文公式可应用于突变情形下3种祖孙鉴定类型的GI计算。
本文对烷基甲酰吲唑类合成大麻素ADB-BUTINACA在大鼠体内分布及降解规律进行探索。通过前期动物实验研究发现,ADB-BUTINACA在大鼠体内的代谢标记物为脱烷基代谢标记物:N-(1-氨甲酰基-2,2-二甲基丙基)-吲唑-3-甲酰胺(下称A1)和水解代谢标记物:3,3-二甲基-2-[1-丁基-1H-吲唑-3-甲酰胺基]丁酸(下称A2)。实验模拟吸毒人员口服大麻制品建立大鼠经灌胃ADB-BUTINACA染毒模型,用高效液相色谱-三重四极杆串联质谱仪(HPLC-MS/MS)检测各组织、血液、尿液和大便中ADB-BUTINACA及代谢标记物A1和A2的浓度,监测ADB-BUTINACA和代谢标记物在大鼠体内分布降解规律。结果发现ADB-BUTINACA进入大鼠体内后,迅速代谢并分布于各组织和血液,在12 h内呈不同规律分布及降解。在对1~10 d尿液和大便的监控中,ADB-BUTINACA及其代谢标记物仅在少量尿液中检出,在24~72 h的大便中均检出ADB-BUTINACA及其代谢标记物。目前,国内外对ADB-BUTINACA在大鼠体内的法医毒理学研究未见报道,本文建立的大鼠染毒模型,监测ADB-BUTINACA及代谢标记物在大鼠体内的分布及降解规律为体内ADB-BUTINACA检验提供科学依据和数据参考。
茚三酮作为氨基酸检测的常用试剂之一,在法庭科学领域有着广泛的应用,是渗透性客体上陈旧手印显现的经典有效方法。但传统茚三酮显现法对于背景颜色复杂客体上的潜手印显现效果仍需进一步改善。本文在查阅国内外相关研究成果的基础上,简要回顾了手印物质成分、茚三酮显现手印作用机制及传统茚三酮显现方法的改进,并较为详细地综述了自茚三酮应用于手印显现领域以来增强显现效果的方法。传统茚三酮溶液法增强显现的创新主要表现在三个方面:1)茚三酮溶液法试剂配方的优化,如筛选最佳溶剂、探究最适浓度以及pH值对显现效果的影响等;2)茚三酮显现方法的创新,如固体介质法、茚三酮真空熏显法、喷显法等,主要解决热敏纸易碳化干扰及背景油墨干扰问题;3)茚三酮显现指纹增强处理,主要是金属盐增强法、稀土-鲁赫曼紫配位化合物增强显现、胰蛋白酶增强法。金属盐增强法及稀土-鲁赫曼紫配位化合物增强法在未来潜手印显现发展趋势中有较大研究潜力。
从Sanger测序到高通量测序,测序技术的发展日新月异,为通过法医DNA分析打击犯罪提供更好的技术支撑。近年来,以纳米孔测序技术为主的三代测序技术已在生命科学研究、体外诊断、公共卫生、食品安全等领域应用广泛。纳米孔测序凭借超长读数、实时测序等优势,在与法医相关的STR、微单倍型、mtDNA、DNA甲基化和RNA等人类遗传标记以及微生物、动物、植物等非人源法医遗传物质的检测中显示出巨大的应用前景;其仪器小巧而方便携带,为“实验室带入现场”带来新的可能性,有望实现案发现场实时测序。但纳米孔测序技术仍面临许多问题,如数据分析复杂、错误率相对较高等,离法医日常应用还有一定距离,需要深入研究。本文介绍了纳米孔测序技术的基本原理、特点,综述了纳米孔测序技术在法医遗传领域的应用前景以及所面临的挑战,为相关人员提供参考。
手印是案件现场重要的痕迹物证之一。准确判定手印遗留时间,有利于公安机关推断案发时间和验证嫌疑人言词证据的真实性,为后续侦查破案提供线索与思路。但目前与手印遗留时间有关的实验研究并不能完全应用到公安实践工作中,因此,本文综述了手印二维(2D)和三维(3D)形态特征与手印遗留时间的相关研究,以及基于手印物质的电效应、光学特征和相关物质含量的手印遗留时间的研究,并从完善手印显现提取方法、组合使用检验设备和技术、开发新的显影试剂、深入研究手印物质的种类和降解速率、建立影响手印遗留时间判定因素的模型等方面对未来手印遗留时间的研究提出了展望,以期促进手印遗留时间的相关研究在公安实践工作中的应用。
物证是侦查的生命线,针对物证开展科学有效的检验鉴定可以为重建案/事件提供重要支撑。火场物证主要是围绕火灾性质及火灾原因分析认定展开,特别在火灾原因认定中,引火源和起火物的认定及其之间引燃条件的成立是最终分析认定火灾原因的关键。在对一起生产车间疑难火灾的调查中,在认定起火物和引燃条件时遇到了困难。通过同步热分析技术对相关物证进行热性能分析,得出该物证的热解起始温度等热性能参数,结合现场火源温度特征科学分析了引燃条件。在对该起火灾事故的认定中,以热分析技术的结果为基础,结合视频分析、调查询问及现场勘验情况,在充分排除其他致灾因素的前提下,对该起火灾原因进行了综合认定。本文针对该起典型案例的物证分析可以为相关火灾原因的分析提供重要参考。
随着物联网和人工智能的快速发展,人们在工作和生活中对数据的依赖性与日俱增,使得数据的高效安全存储愈发重要。作为一种可以有效组织多个磁盘存储的技术方案,RAID(磁盘阵列)近年来得到了广泛应用,也是公安机关办案过程中进行数据提取时非常关注的一类数据存储方式。但是,办案人员在侦查取证过程中往往需要恢复遭嫌疑人破坏的RAID数据内容及结构,正确重组磁盘阵列也成为涉案网站重构分析取证的重要前提和必要环节之一。本文通过分享一起基于RAID重组的非法交易网站重构案例,详细介绍RAID的重组过程,以及RAID重组成功后恢复原服务器环境的仿真还原方法,并给出虚拟机环境中实现网站和数据库连通的操作流程,为同类型案件中的电子数据取证提供方法参考。