Đây là thời đại một bã kẹo cao su cũng có thể tiết lộ khuôn mặt bạn

Chúng ta đang sống trong một thời đại mà ý thức về quyền riêng tư cá nhân được tôn trọng hơn bao giờ hết. Đó là lý do bạn có thể yêu cầu người đối diện không hướng camera về phía mình. Nhiều hãng sản xuất laptop phải thiết kế thêm nắp đậy trên webcam. Và các góc khuất tầm mắt trong quán cà phê luôn được nhiều người ưu tiên chọn trước.

Tuy nhiên, dù đi bất cứ đâu và làm bất cứ gì, con người cũng sẽ để lại một chút dấu vết của mình trên Trái Đất: Từ một sợi tóc cho đến vảy da chết, nước bọt dính trên miệng cốc cà phê, bã kẹo cao su hay đầu lọc thuốc lá. Bạn nghĩ những dấu vết này có thể tiết lộ thông tin gì của mình?

Một bã kẹo cao sư được ai đó nhả ra ở góc phố Wilson ave. and Stanhope St, Brooklyn, New York.

Năm 2012, một nghệ sĩ người Mỹ tên là Heather Dewey-Hagborg đã thu thập tất cả những dấu vết tưởng chừng vô hại kể trên tại một góc phố New York. Sau đó, cô mang chúng tới Genspace, một phòng thí nghiệm cộng đồng ở Brooklyn.

Tại đây, Heather đã tự tay mình chiết tách DNA trong các mẫu vật mà cô tìm được. Sau đó, cô sử dụng đến một phương pháp khuyếch đại gen được gọi là PCR (tương tự như cách virus SARS-CoV-2 được xét nghiệm).

Các mẫu DNA được khuyếch đại ở một số vùng nhất định đã tiết lộ giới tính, màu mắt, chủng tộc, thậm chí kích thước mũi của người để chúng lại. Nhưng mọi chuyện thậm chí còn chưa dừng lại ở đó.

Heather tiếp tục gửi mẫu phẩm đi giải trình tự DNA để đọc từng ký tự di truyền của nó. Điều này đã cho phép cô so sánh các trình tự với một thư viện gen liên kết DNA với các kiểu hình khuôn mặt khác nhau.

Cuối cùng, một mô hình toán học được sử dụng để tạo ra khuôn mặt 3D dựa trên các đặc điểm kiểu hình trùng khớp. Heather sau đó đã in tất cả các khuôn mặt ra, treo chúng lên để tạo thành một tác phẩm nghệ thuật nổi tiếng được gọi là Stranger Visions.

Đây có thể là chân dung của người đàn ông đã nhả bã kẹo cao su ở góc phố trên hình. Khuôn mặt của anh ta được Heather Dewey-Hagborg tái hiện lại bằng công nghệ DNA.

Trong một bối cảnh siêu thực, rõ ràng là Stranger Visions đã tái hiện lại được những người từng có mặt ở góc phố New York đó, trong khoảnh khắc họ bỏ lại chỉ một sợi tóc, một bã kẹo cao su hay đầu lọc thuốc lá của mình.

Tác phẩm này là minh chứng cho một điều trước đây chỉ có trong tưởng tượng. Với những mẩu DNA nhỏ bé vương vãi, một nhà khoa học nghiệp dư bây giờ cũng có thể làm được những gì.

"Tôi thực sự bị ấn tượng bởi ý tưởng đó, rằng chính những thứ tạo nên con người chúng ta – từ tóc, da, nước bọt cho tới móng tay – bây giờ cũng trở thành một hiện thân thực tế khi chúng ta vô tình bỏ chúng lại nơi công cộng. Bất kỳ ai cũng có thể đến thu thập và khai thác chúng để lấy thông tin", Heather nói.

Tái tạo toàn bộ khuôn mặt chỉ từ mảnh vụn DNA

Sự thật là con người chia sẻ tới 99,9% DNA giống nhau, vì vậy, mọi sự khác biệt giữa chúng ta chỉ nằm trong 0,1% DNA còn lại. Con số đó tương đương với 300 triệu cặp nucleotide cơ sở (A-T, G-X) trong bộ gen. Nhưng các nhà khoa học mới chỉ tìm được khoảng 200 gen ảnh hưởng đáng kể đến khuôn mặt của mỗi người.

Các gen này chứa trong chúng một yếu tố được gọi là đơn nucleotide đa hình (single-nucleotide polymorphisms SNP). Chúng quyết định rất lớn đến vẻ bề ngoài của bạn. Chẳng hạn như chỉ cần thay kí tự gen adenine (A) trong một SNP thành guanine (G), màu mắt của bạn sẽ chuyển từ màu nâu sang màu xanh. Có những SNP quyết định chỉ số BMI trên cơ thể cho phép xác định mặt bạn béo hay gầy, có SNP quy định màu và độ xoăn tóc, và có SNP cho biết bạn có cằm chẻ hay không.

Tuy nhiên, chỉ dựa vào khoảng 200 SNP để tái tạo lại khuôn mặt của bạn từ một mảnh DNA là một điều gì đó khá rủi ro. Nó mới chỉ giống như việc lên được một chiếc khuôn, và có rất nhiều xác suất mà ở đó, các mảnh DNA khác nhau cho ra cùng một khuôn mặt từa tựa nhau.

Và đây là lúc mà các nhà khoa học cần đến cơ sở dữ liệu lớn.

Một khuôn mặt khác được Heather Dewey-Hagborg tái hiện. Anh ta có thể là người đã nhả đầu lọc thuốc lá này ở trước số nhà 33 phố Flatbush, Brooklyn.

Ý tưởng rất đơn giản. Nếu bạn có thể tập hợp được 1 triệu người tải lên server ảnh chân dung của họ cùng với mã DNA, bạn có thể bắt đầu sàng lọc những đặc điểm khuôn mặt nào phù hợp với DNA nào. Sau đó, cơ sở dữ liệu sẽ cho phép bạn tra ngược lại một mẫu DNA có khả năng tạo ra từng phân vùng khuôn mặt khác nhau ra sao.

Tin tốt là những cơ sở dữ liệu gen rất lớn đã tồn tại, chẳng hạn như GEDMatch, một trang web cho phép người dùng internet tải lên dữ liệu gen của họ để tìm kiếm người thân thất lạc, họ hàng, hay đơn giản là một công cụ tiêu khiển để biết bạn có bao nhiêu % dòng máu hoàng tộc trong người.

Công cụ GEDMatch là hoàn toàn miễn phí và đã thu hút được hơn 1,4 triệu bộ gen của người dùng trên thế giới. Dữ liệu từ các công ty giải mã gen như 23andMe thậm chí còn lớn hơn. Đó là một dịch vụ cho phép bạn xét nghiệm bộ gen của mình chỉ bằng một mẫu nước bọt với giá từ 99 USD, và nó đã thu hút ít nhất 12 triệu khách hàng cá nhân.

Nhưng điều khó khăn là các cơ sở dữ liệu gen đều được bảo vệ. Trừ một số trường hợp cảnh sát yêu cầu, các công ty sẽ không chia sẻ cơ sở dữ liệu của mình với bất kỳ ai (hoặc ít nhất chúng ta phải tin tưởng vào lời hứa của họ). GEDMatch và 23andMe cũng không yêu cầu bạn phải tải hình ảnh cá nhân của mình lên cơ sở dữ liệu.

Vì vậy, nếu bạn muốn tái tạo một khuôn mặt từ DNA, bạn phải tự xây dựng cơ sở dữ liệu cho riêng mình. Đó là những gì mà Parabon NanoLabs thực sự đã làm.

Một công cụ giúp giải quyết các vụ án bế tắc

Đặt trụ sở tại Virginia, Parabon hiện đang là công ty di truyền học pháp y nổi tiếng nhất hành tinh. Với kỹ thuật phân tích gen, công ty này đang giúp cảnh sát Mỹ phá hàng trăm vụ án mỗi năm từ các mảnh vụn DNA mà họ thu thập được từ hiện trường.

Thông thường, các mảnh DNA trong máu, nước bọt, tinh dịch hay mẫu tóc thủ phạm để lại hiện trường chỉ cho phép cảnh sát đối chiếu chúng với một cơ sở dữ liệu DNA mà họ đã thu được trước đó, từ những phạm nhân hay kẻ tình nghi đã được phân loại.

Nhưng nếu hung thủ phạm tội lần đầu và DNA của họ không trùng khớp với bất cứ ai có trong cơ sở dữ liệu, vụ án sẽ đi vào bế tắc. Bây giờ, Parabon đang sử dụng các phân tích DNA để xác định phả hệ di truyền của hung thủ, thứ có thể cho phép cảnh sát biết nên tìm manh mối ở đâu.

Họ có thể bắt đầu khoanh vùng những người dường như là họ hàng của thủ phạm, cộng với các manh mối khác từ vụ án, cảnh sát có thể biết hung thủ mang họ gì, bao nhiêu tuổi, sống trong khu phố nào, thậm chí bố mẹ hắn là ai?

Công cụ Snapshot của Parabon đã giúp bắt được người đàn ông này với tội danh giết người từ năm 1987.

Nhưng tham vọng của Parabon không chỉ dừng lại ở đó. Năm 2014, họ bắt đầu phát triển một công nghệ được gọi là Snapshot, cho phép tái tạo lại toàn bộ khuôn mặt kẻ tình nghi chỉ dựa trên mẫu DNA tại hiện trường.

Để làm được điều này, Parabon đã tự xây dựng cơ sở dữ liệu của mình bằng cách tuyển dụng 20.000 tình nguyện viên ẩn danh. Công ty yêu cầu họ cung cấp mẫu DNA và điền vào các mô tả chi tiết về bản thân mình. Một nhóm khoảng 5.000 người đã được lựa chọn để đi vào vòng tiếp theo, chụp ảnh chân dung khuôn mặt họ theo các góc nhìn 3D.

Parabon đã đưa tất cả dữ liệu vào một thuật toán máy học để sàng lọc ra các DNA phù hợp với kiểu hình từng vùng trên khuôn mặt. Cuối cùng, họ đã tạo ra được Snapshot với chức năng tái tạo lại khuôn mặt chỉ từ một mảnh vụn DNA nặng 1 nanogram.

Công ty cho biết kể từ năm 2018, Parabon đã giúp cảnh sát Mỹ giải quyết hơn 120 vụ án với sự trợ giúp của Snapshot và phả hệ di truyền. Một trong những vụ án nổi tiếng nhất mang tên "Golden State Killer", trong đó, cùng một thủ phạm đã gây ra 13 vụ giết người, 50 vụ cưỡng hiếp và 120 vụ trộm ở California từ năm 1974 đến năm 1986 nhưng vẫn nhởn nhơ ngoài vòng pháp luật hơn 30 năm sau đó.

Phải đến năm 2018, với sự trợ giúp của Parabon cùng với cơ sở dữ liệu gen của GEDMatch, cảnh sát mới có thể sử dụng bộ gen của kẻ sát nhân để tái hiện lại khuôn mặt của hắn, một người da trắng, mắt xanh, có mái tóc vàng. Công nghệ Snapshot đã cho ra các bức chân dung của kẻ tình nghi từ khi hắn 25 tuổi cho tới 45 và 65 tuổi.

Cơ sở dữ liệu gen của GEDMatch đã lần ra các thành viên trong gia đình của tên sát nhân. Với tất cả các bằng chứng này, cảnh sát đã bắt giữ được Golden State Killer. Hắn hóa ra là một cựu sĩ quan cảnh sát có tên thật là Joseph James DeAngelo Jr ở New York. Với tất cả những gì đã gây ra, DeAngelo cuối cùng cũng nhận tội và bị kết án chung thân ở tuổi 76.

Tên sát nhân hàng loạt trong vụ án Golden State Killer sa lưới nhờ công nghệ nhận dạng DNA.

Ngoài việc nhận diện hung thủ, công nghệ Snapshot của Parabon còn cho phép nhận diện cả những nạn nhân trong các vụ án mà thi thể họ không còn nguyên vẹn. Nó cũng đã giúp các nhà khảo cổ học tái hiện lại khuôn mặt của những nhân vật lịch sử, ví dụ như các Pharaoh Ai Cập chỉ từ xác ướp hay hài cốt của họ.

Tuy nhiên, công nghệ này không khỏi đặt ra một số lo ngại về quyền riêng tư không chỉ của chính người dùng dịch vụ gen mà còn của cả người thân của họ. Chẳng hạn, khi bạn tải bộ gen của mình lên GEDMatch, bạn cũng đang để lộ một phần danh tính và khuôn mặt của cha mẹ mình, của con cái bạn cho dù chúng chưa ra đời, và của những người họ hàng xa mà thậm chí bạn chưa bao giờ từng gặp.

Về phần mình, GEDMatch nói rằng họ có các chính sách để bảo vệ quyền riêng tư của người dùng, mặc dù họ không hề phải trả phí do dịch vụ. Tuy nhiên, công ty sẽ phải cân bằng giữa quyền riêng tư của người dùng và việc bảo đảm an toàn cho họ cũng như những người khác trong xã hội.

"Bạn có quyền riêng tư. Nhưng bạn cũng có quyền không bị sát hại hoặc hãm hiếp", Brett Williams, CEO của Verogen, chủ sở hữu GEDMatch nhấn mạnh. Vì vậy, công ty vẫn có thể chia sẻ cơ sở dữ liệu gen của mình ít nhất là với cảnh sát để truy tìm hung thủ trong các vụ án phức tạp.

Chỉ có điều trong một thời đại mà các cơ sở dữ liệu gen đang trở thành một kho báu mới, các công ty như GEDMatch cũng có thể trở thành mục tiêu của những kẻ tấn công mạng. Tháng 7 năm ngoái, họ đã bị tấn công bởi một nhóm hacker và GEDMatch đã lập tức phải đóng dịch vụ của mình.

Đại diện Verogen cho biết họ sẽ làm tất cả để đảm bảo dữ liệu người dùng được bảo vệ trước các cuộc tấn công tiềm ẩn. Nhưng về phía người dùng, chúng ta cũng nên thận trọng với việc tiết lộ dữ liệu di truyền của mình. 

Bởi đây không còn là thời đại của những chiếc camera an ninh CCTV nữa, chúng ta đang sống trong thời đại dữ liệu DNA mà một sợi tóc, đầu mẩu thuốc lá hay bã kẹo cao su cũng có thể để lộ danh tính của mình.

(Theo Pháp luật và Bạn đọc, Nature, Businessinsider, Forbes)

Con người đang tăng tốc mạnh mẽ trước áp lực của Covid-19: Từ AI, vắc-xin đến chỉnh sửa gen và du hành vũ trụ

Đại dịch đang đặt ra những "deadline" mà ở đó, tốc độ, sự tập trung cũng như áp lực đang giúp các nhà khoa học công nghệ đạt được nhiều tiến bộ chưa từng có.