E le sue implicazioni di sorveglianza sono spaventose
Tutti conosciamo la scena. Due detective di un poliziesco stanno in una stanza poco illuminata e piena di monitor, esaminando le immagini di sorveglianza. Un tecnico (sì, è quasi sempre un uomo) mette in fila un’immagine dopo l’altra, mentre i detective guardano, strabuzzando gli occhi sullo schermo concentrati. “Non c’è niente qui!” insiste un detective. Stanno per rinunciare, quando l’altro detective (il nostro eroe) grida: “Aspettate!”
Tutti si fermano. “Ingrandisci lì!” dice il detective. Il tecnico ingrandisce con piacere un angolo sgranato dell’immagine. “Ingrandisci questo!”, intona il detective. Il tecnico batte alcuni tasti, borbotta qualcosa sugli algoritmi, e improvvisamente l’immagine viene messa a fuoco, rivelando qualche piccolo, significativo dettaglio. Il caso è risolto!
Questa scena è un cliché dei film polizieschi così pervasivo che ha ispirato un video meme con quasi un milione di visualizzazioni.
Scene come queste fanno impazzire i veri tecnici, perché “zoomare e migliorare” è sempre sembrata una fantasia impossibile. Fino ad ora. Grazie a due recenti innovazioni, lo zoom e il miglioramento sono finalmente arrivati. Ha il potenziale per cambiare radicalmente la sorveglianza della polizia, spesso in modi riguardanti – o almeno aiutarvi a riportare le vostre foto dei primi anni ’00.
La prima innovazione dietro lo zoom e il miglioramento della vita reale viene dal mondo della fotografia. Fino a poco tempo fa, i fotografi avevano due opzioni primarie per le fotocamere digitali: DSLR professionali come la serie D di Nikon, o fotocamere compatte economiche, come quelle che si usano per le foto di compleanno o di viaggio. Le DSLR fanno grandi foto, ma sono ingombranti e vistose e possono essere difficili da usare – non una grande combinazione per il lavoro di sorveglianza. Le fotocamere compatte raramente hanno la qualità necessaria per i professionisti della sorveglianza.
Tutto questo ha cominciato a cambiare intorno al 2015, con l’ascesa delle fotocamere mirrorless. Queste fotocamere hanno il fattore di forma minuscolo di una fotocamera compatta, ma grazie ai progressi nei chip di imaging guidati in parte dagli smartphone, hanno in dotazione gli stessi sensori di immagine di alta qualità che si trovano di solito in una DSLR. Sempre più spesso, prendono in prestito anche un complesso software di elaborazione delle immagini dal mondo degli smartphone, migliorando ulteriormente le loro capacità. E, cosa fondamentale, permettono l’uso di obiettivi professionali – facilmente il fattore più importante per scattare foto di alta qualità.
Per poche migliaia di dollari, un professionista della sorveglianza o le forze di polizia possono ora acquistare piccole fotocamere facili da usare che scattano foto migliori delle migliori fotocamere professionali di pochi anni fa.
Il risultato finale è una piccola fotocamera che si può portare e usare senza dare nell’occhio, mentre scatta foto estremamente dettagliate e ad alta risoluzione. La Q, una fotocamera mirrorless del leggendario produttore tedesco Leica, ha dato il via a questa tendenza. L’ultimo modello Q pesa solo 1,4 libbre e scatta foto da 47 megapixel attraverso un obiettivo oscenamente nitido che vede più dettagli dell’occhio umano. Con un valore ISO di 50.000 (15 volte superiore a quello raggiunto dalle più veloci pellicole analogiche), può anche vedere essenzialmente al buio.
Da allora sono emersi concorrenti a basso prezzo, come la Sony Alpha. Per poche migliaia di dollari, un professionista della sorveglianza o una forza di polizia possono ora acquistare delle fotocamere minuscole e facili da usare che scattano foto migliori delle migliori fotocamere professionali di pochi anni fa. Ingrandire le foto scattate con queste fotocamere può sembrare a volte come usare lo zoom e migliorare. Il dettaglio che catturano – specialmente abbinato al software moderno – è notevole.
Ma combinare le immagini delle fotocamere mirrorless con il rilevamento compressivo, e lo zoom e il miglioramento sono davvero qui. Il rilevamento compressivo permette di ingrandire massicciamente un’immagine senza una grande perdita di qualità. La tecnologia è in giro dai primi anni 2000, ma ha guadagnato la ribalta nel 2010 quando i ricercatori hanno mostrato come potrebbe essere utilizzato per ricostruire un’immagine del presidente Barack Obama utilizzando un piccolo campione di pixel distribuiti in modo casuale.
Nel 2017, Google ha mostrato come i principi del rilevamento compressivo potrebbero essere combinati con reti neurali per ricostruire immagini degradate o di bassa qualità in un processo chiamato super-risoluzione A.I. La tecnologia funziona iniziando con immagini campione – spesso di volti o stanze – e incasinandole deliberatamente rendendole sfocate, facendole passare attraverso un terribile sistema di compressione JPEG, e simili.
Una rete neurale poi guarda le immagini degradate, le confronta con le loro controparti di alta qualità, e impara come le due si relazionano. Essenzialmente, la rete insegna a se stessa tutti i modi in cui un’immagine digitale può degradarsi. Una volta che sa questo, il processo è invertito. Al sistema viene consegnata un’immagine di bassa qualità o degradata, e sulla base del suo addestramento, costruisce una versione di alta qualità non degradata da zero.
Anche se Google è in gran parte uscito dal campo, la super-risoluzione A.I. ha preso piede. Servizi come Big JPG permettono agli utenti di caricare una fotografia di bassa qualità e averla istantaneamente upscalata del 400% o più, spesso con una minima perdita di qualità. I plugin di Photoshop hanno fornito una tecnologia simile ai fotografi, che la usano per rimuovere la sfocatura e affinare le immagini. La mia azienda di fotografia guidata dall’A.I. usa spesso questa tecnologia per ingrandire le foto scattate con le fotocamere digitali nei primi anni 2000, permettendo anche a queste prime immagini di bassa qualità di soddisfare gli standard odierni per l’uso nelle pubblicazioni.
La tecnologia, però, viene utilizzata anche per la sorveglianza. Subito dopo il suo sviluppo, i ricercatori hanno iniziato a mostrare come la super-risoluzione potrebbe essere utilizzata per ingrandire foto di sorveglianza a bassa risoluzione o fotogrammi da video di sorveglianza. Altri si sono concentrati sull’uso della tecnologia per applicazioni mirate, come il riconoscimento delle targhe. E molti gruppi si sono concentrati sulla super-risoluzione per le immagini di riconoscimento facciale, arrivando a sviluppare algoritmi specializzati per migliorare le immagini facciali.
Diversi fornitori hanno integrato questi algoritmi in prodotti software dedicati. Topaz Labs, nella mia esperienza, è il più avanzato. Abbina il suo prodotto Gigapixel AI con l’output di una moderna fotocamera mirrorless, e hai uno zoom e un miglioramento che rivaleggia con i sistemi immaginati in spettacoli come CSI.
Ecco, per esempio, una foto di un ristorante Jamba Juice a Marin County, California, scattata con la mia fotocamera mirrorless Leica Q.
L’ho scattata dall’altra parte della strada, con la fotocamera palmare appesa al collo. Ho poi fatto passare la foto attraverso il software Gigapixel AI di Topaz, ingrandendola del 400% e utilizzando gli algoritmi proprietari dell’azienda per la ricostruzione del volto e la nitidezza.
Spiegando l’immagine ingrandita al massimo, si possono vedere alcuni dettagli incredibili. Attraverso la finestra anteriore del ristorante, si può vedere chiaramente un cliente che aspetta in fila ed esamina un menu.
Si può anche vedere che indossa una maschera chirurgica blu. Ottimo lavoro per rimanere al sicuro, sconosciuto uomo dei frullati! Sono visibili anche i volantini affissi sulla porta, compresa una parte della grafica del volantino. Si possono vedere i clienti all’interno che piazzano i loro ordini.
Zoomando e migliorando un’altra parte dell’immagine, si può vedere il testo sui cartelli sullo sfondo lontano (“Jamba Curbside Pickup”) e come sono stati attaccati ai pilastri usando del nastro giallo. E in lontananza, si possono vedere i manichini in un altro negozio vicino e i clienti che mangiano ai tavoli all’aperto.
Con uno zoom più estremo e una modifica all’esposizione, si possono chiaramente distinguere i frullatori Blendtec del negozio sul bancone all’interno.
L’identificazione del frullatore, naturalmente, non è l’uso più innovativo di una nuova tecnologia. Ma quando si applica lo zoom e si migliora in un contesto di sorveglianza, le cose diventano spaventose velocemente.
Ecco, per esempio, una foto che ho scattato di una protesta di Black Lives Matter a Times Square nel 2016.
Applicando lo zoom e il miglioramento, si possono chiaramente vedere i volti degli agenti di polizia in fondo alla folla. Con la ricostruzione facciale applicata, queste immagini sarebbero probabilmente abbastanza buone per trovare corrispondenze in un database di riconoscimento facciale.
Combinando questa tecnologia con sistemi di riconoscimento facciale come Clearview AI, sarebbe banale identificare un gran numero di persone in una folla di manifestanti. Un poliziotto in borghese o un agente federale che si finge un turista potrebbe facilmente camminare attraverso una folla di manifestanti mentre scatta foto con una piccola fotocamera mirrorless. Le foto potrebbero essere eseguite attraverso un sistema di super-risoluzione, ingrandendole enormemente e migliorando i volti presenti.
I singoli volti potrebbero poi essere estratti dall’immagine ed eseguiti attraverso un sistema come quello di Clearview per identificare ogni individuo per nome. Si dice che le forze di polizia e altre agenzie stiano già usando l’intelligenza artificiale per identificare diverse azioni (come scassinare un veicolo o bighellonare) e per cercare nelle immagini di sorveglianza le persone in base alle loro descrizioni fisiche. Non è chiaro se qualcuno sta già usando la super-risoluzione, ma senza dubbio arriverà. Anche la tecnologia di ricostruzione facciale probabilmente migliorerà – molti volti oggi escono ancora distorti quando vengono migliorati, ma gli errori di ricostruzione facciale probabilmente diminuiranno con il tempo.
Dobbiamo assicurarci che tecnologie come lo zoom e il miglioramento siano disponibili alle forze dell’ordine quando sono veramente necessarie. Ma dobbiamo anche assicurarci che non se ne abusi.
Con il miglioramento della tecnologia, si potrebbe anche non avere bisogno di una fotocamera mirrorless o di altre fotocamere di alta qualità. La super-risoluzione potrebbe alla fine diventare abbastanza buona da eseguire funzioni di zoom e miglioramento sull’uscita a bassa risoluzione di una telecamera di sorveglianza tradizionale, identificando ogni individuo in una folla utilizzando le riprese delle telecamere del traffico, le telecamere di sorveglianza di un negozio o di una casa vicina, o anche un drone che gira. Un giorno potrebbe anche essere applicato alle foto scattate con uno smartphone o anche alle foto a bassa risoluzione visualizzate su piattaforme di social media come Instagram.
Come per ogni nuova tecnologia di sorveglianza, garantire un uso responsabile dello zoom e migliorare è una questione di stabilire le giuste leggi e politiche. Il quarto emendamento della Costituzione degli Stati Uniti fornisce già una protezione contro le ricerche senza un mandato. I tribunali hanno valutato le questioni della nuova tecnologia in passato – per esempio, guardando se la sorveglianza con teleobiettivi viola il quarto emendamento. Hanno generalmente stabilito che la tecnologia ampiamente disponibile come gli obiettivi zoom può essere utilizzata in molti contesti, ma la tecnologia specializzata come il radar che vede attraverso i muri non può.
Non è ancora chiaro dove lo zoom e il miglioramento cadrebbero su questo spettro. La tecnologia potrebbe essere vista come un’altra versione dell’obiettivo zoom di una macchina fotografica tradizionale. Ma dati i suoi elementi di intelligenza artificiale, i tribunali potrebbero scoprire che si tratta di una tecnologia troppo specializzata per essere mobilitata senza un adeguato mandato di perquisizione.
Per ora, la tecnologia è troppo nuova perché questi precedenti siano stati stabiliti. Come cittadini, la cosa migliore che possiamo fare è essere consapevoli della sua esistenza. Se siete ad una protesta o ad un altro evento sensibile, supponete di essere sorvegliati e fotografati. Anche se non vedete qualcuno con una macchina fotografica professionale, le autorità potrebbero comunque catturare la vostra immagine ad una qualità abbastanza alta per cercarvi usando il riconoscimento facciale e identificarvi per nome.
Possiamo anche informare proattivamente i legislatori su quali nuove tecnologie ci stanno bene e quali no. La rabbia popolare per le tecnologie di riconoscimento facciale ha portato ad una proposta di legge per vietare l’uso di questa tecnologia nella polizia. Dobbiamo garantire che tecnologie come lo zoom e il miglioramento siano disponibili per le forze dell’ordine quando sono veramente necessarie. Ma dobbiamo anche assicurarci che non se ne abusi.
Come la fantascienza ha fatto un buon lavoro per prepararci ai viaggi nello spazio e ai computer, spettacoli come CSI hanno fatto un buon lavoro per introdurci al concetto di zoom e miglioramento prima che esistesse. Ma quando ci si sposta oltre il mondo immaginario di un poliziotto buono che combatte i criminali malvagi, l’etica del mondo reale di tecnologie come lo zoom e il potenziamento diventa sfocata velocemente.