似然比在鋼絲鉗鉗剪痕跡比對中的可行性探究

陳福鼎

（中國刑事警察學(xué)院刑事科學(xué)技術(shù)學(xué)院，遼寧 沈陽 110035）

似然比作為一種全新的量化方法，是目前國內(nèi)外刑事科學(xué)技術(shù)領(lǐng)域關(guān)注的一個(gè)熱點(diǎn)課題，對于法庭證據(jù)評估體系的建立有著重要的指導(dǎo)意義，有助于克服傳統(tǒng)的痕跡檢驗(yàn)主要依賴鑒定人員的主觀經(jīng)驗(yàn)、專業(yè)學(xué)識作出鑒定結(jié)論的這一弊端[1][2]。它是基于概率論與數(shù)理統(tǒng)計(jì)中的貝葉斯原理所衍生出的一種評估證據(jù)可能性大小的方法，不同物證的似然比也可以合并，對整個(gè)案件事實(shí)進(jìn)行痕跡物證的符合度與差異性的分析判斷，這是其能夠應(yīng)用于法庭科學(xué)領(lǐng)域的一個(gè)重要優(yōu)勢。目前基于似然比的證據(jù)評估體系在法庭科學(xué)領(lǐng)域中已經(jīng)得到了廣泛的應(yīng)用，涉及的領(lǐng)域分支方方面面：筆跡鑒定、人臉特征比對、印章印文檢驗(yàn)、指紋識別、彈頭痕跡鑒定等等，并且也逐步獲得法庭陪審團(tuán)成員及法官等人的認(rèn)可。

傳統(tǒng)的鉗剪痕跡檢驗(yàn)作為刑事科學(xué)技術(shù)分支之一的痕跡檢驗(yàn)技術(shù)中的一個(gè)不可或缺的組成部分，其研究多集中在定性檢驗(yàn)方面，對定量分析的探究卻少之愈少，檢驗(yàn)的方法仍舊停留在形態(tài)學(xué)比對的層面上，主要依賴人工對線條形態(tài)進(jìn)行仔細(xì)觀察，比對兩者的重合程度，最后出具鑒定意見。其鑒定意見的真實(shí)性、標(biāo)準(zhǔn)性、科學(xué)性、可靠性正遭受各個(gè)群體的質(zhì)疑，并且愈演愈烈，對于司法的公正也是極具破壞性的。在司法實(shí)踐中，痕跡鑒定書是要作為法庭證據(jù)來使用的，可以決定財(cái)物的得失、當(dāng)事人的生死，因而必需要確保其真實(shí)可靠、嚴(yán)謹(jǐn)科學(xué)，向程序標(biāo)準(zhǔn)化的檢驗(yàn)邁進(jìn)。定量化檢驗(yàn)作為標(biāo)準(zhǔn)化檢驗(yàn)的前提，相比較定性檢驗(yàn)而言，優(yōu)勢顯著，兩者有機(jī)結(jié)合必將大大提高鑒定意見的準(zhǔn)確率，減少社會公眾的質(zhì)疑。目前對于鋼絲鉗鉗剪痕跡檢驗(yàn)的定量化研究幾乎沒有，本文嘗試將似然比的檢驗(yàn)方法與傳統(tǒng)的鉗剪痕跡檢驗(yàn)有機(jī)結(jié)合，探究基于似然比的證據(jù)評估體系在鋼絲鉗鉗剪痕跡比對工作中的可行性。

1 似然比

1.1 似然比

在物證檢驗(yàn)鑒定中，似然比[1][2]是反映物證特征特性的一種指標(biāo)，是既反映物證特征支持符合事件，又反映物證特征支持差異事件的復(fù)合指標(biāo)，表示的是相似性與典型性的比值。將貝葉斯定理應(yīng)用到法庭證據(jù)評估中，它的具體數(shù)學(xué)表達(dá)公式為

其中E 表示案發(fā)現(xiàn)場所留下的痕跡物證，H0表示的是實(shí)際犯罪分子留下現(xiàn)場物證的同源假設(shè)，H1表示的是其他嫌疑人留下痕跡物證的非同源假設(shè)，P（E|H0）表示的是實(shí)際作案人員形成現(xiàn)場痕跡的概率，即相似性；P（E|H1）表示的是其他與犯罪行為無關(guān)的無辜人員能夠形成現(xiàn)場痕跡的概率，即典型性。利用似然比檢驗(yàn)，既能以數(shù)字形式直觀地呈現(xiàn)出物證作為法庭科學(xué)證據(jù)的證明力高低，還能幫助判斷實(shí)驗(yàn)方法的正確與否，進(jìn)而增強(qiáng)了法庭科學(xué)的可靠性。

在鋼絲鉗鉗剪痕跡比對檢驗(yàn)中，似然比的引入可以幫助判斷隨機(jī)的鋼絲鉗鉗剪斷頭檢材與收集的樣本鋼絲鉗鉗剪斷頭的同源性。P（E|H0）表示的是檢材鋼絲鉗鉗剪斷頭和樣本鋼絲鉗鉗剪斷頭出自同一把鋼絲鉗的前提條件下能夠提取到檢材鋼絲鉗鉗剪斷頭的概率，P（E|H1）表示的是檢材鋼絲鉗鉗剪斷頭和樣本鋼絲鉗鉗剪斷頭出自不同鋼絲鉗的前提條件下能夠提取到檢材鋼絲鉗鉗剪斷頭的概率。利用上述公式即可求出似然比值，用于評價(jià)物證對同源假設(shè)與非同源假設(shè)的支持強(qiáng)度。似然比LR 與數(shù)值1的接近程度能直接反映出現(xiàn)場提取的痕跡物證的價(jià)值高低。似然比LR 數(shù)值小于1，表明物證不支持同源假設(shè)；LR 等于1 表明其支持兩種假設(shè)的概率相當(dāng)；LR 大于1 表明痕跡物證支持同源假設(shè)且LR 越接近數(shù)值1，該物證價(jià)值越低；反之，則表明價(jià)值越高，與樣本的特征符合度越高。

1.2 似然比證據(jù)強(qiáng)度等級對照表

法庭科學(xué)提供方協(xié)會(AFSP) 已經(jīng)將似然比的數(shù)值反映出來的強(qiáng)度等級轉(zhuǎn)換成法官更加易于接受的文字表達(dá)形式,即表1 所示的6 個(gè)等級[3-7]。通過將求得的LR 數(shù)值與表中對應(yīng)的證據(jù)強(qiáng)度等級相匹配，就可獲得所要研究的現(xiàn)場痕跡物證對案件真實(shí)情況的支持力度，進(jìn)而判斷出能否作出認(rèn)定同一或否定同一的鑒定意見。

表1 似然比證據(jù)強(qiáng)度等級對照表

2 實(shí)驗(yàn)器材和方法

2.1 實(shí)驗(yàn)器材

黑龍江環(huán)角牌鋼絲鉗一把、上海聯(lián)工牌、杭州牌等其他品牌鋼絲鉗各一把，直徑3mm 的銅線若干，橡皮泥兩塊，人工比對顯微鏡一臺，數(shù)碼電子比對顯微鏡一臺，帶有photoshop、SPSS 軟件的計(jì)算機(jī)一臺

2.2 樣本搜集及數(shù)據(jù)測量

使用不同品牌鋼絲鉗采用直剪的方式，從刃口中部剪切銅絲，用人工比對顯微鏡與數(shù)碼電子顯微鏡觀察鋼絲鉗剪切銅絲形成的斷頭，包括斷頭的形狀、峰角的大小以及斷頭坡面上的線痕等特征，拍照記錄，用photoshop 軟件測量出鋼絲鉗剪切銅絲的斷頭角度的大小，重復(fù)上述步驟，收集兩種品牌的鋼絲鉗鉗剪斷頭角度數(shù)據(jù)各100 份，對測量出的斷頭角度數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，計(jì)算每個(gè)角度出現(xiàn)的概率，計(jì)算似然比并與傳統(tǒng)痕跡比對的結(jié)果進(jìn)行比較，驗(yàn)證似然比方法的可行性。

2.3 特征選取原則

鋼絲鉗鉗剪斷頭痕跡特征包括種類特征和個(gè)別特征。鑒于似然比的表達(dá)式性質(zhì)，即相似性與典型性的比值，因而對于特征的選取是有嚴(yán)格要求的。利用價(jià)值不高的特征不能選取，例如：種類特征中的斷頭側(cè)面形狀、正面形狀、個(gè)別特征中的立頂形狀及凸凹點(diǎn)等；穩(wěn)定性差的特征不能選，例如：鋼絲鉗刃口附著物特征在鉗剪痕跡中的反映等；特定性很強(qiáng)的特征也不能選，例如：斷頭坡面上刃側(cè)加工花紋的反映，如銑紋（對頂、凹、交叉）、車刮紋等及鋼絲鉗使用過程中造成的缺角、缺口、磨損及形成的裂紋等特征在痕跡中的反映等。依據(jù)特定性很強(qiáng)的特征就可直接作出認(rèn)定同一或否定同一的結(jié)論，如果將此類特征進(jìn)行似然比值的量化，則檢驗(yàn)失去意義。通過客觀、全面、仔細(xì)的分析，最終確定鋼絲鉗直剪內(nèi)刃剪切斷頭角度、鋼絲鉗直剪外刃剪切斷頭角度兩個(gè)特征[8-10]。斷頭峰角示意圖如圖1 所示。

圖1

2.4 數(shù)據(jù)庫的建立

首先對利用黑龍江環(huán)角牌鋼絲鉗刃口中部內(nèi)外刃鉗剪銅絲所得到的100 份樣本鉗剪斷頭峰角進(jìn)行大小的測量，將測量出的數(shù)據(jù)值按照一定的區(qū)間進(jìn)行劃分并歸類，計(jì)算出鉗剪斷頭峰角在不同區(qū)間內(nèi)出現(xiàn)的頻次，進(jìn)而求得出現(xiàn)的概率值，建立同源假設(shè)條件下的樣本數(shù)據(jù)庫，稱之為數(shù)據(jù)庫A；接著用上海聯(lián)工牌、杭州牌等其他品牌鋼絲鉗以同樣的鉗剪方式鉗剪銅絲得到100 份斷頭，采集數(shù)據(jù)，對數(shù)據(jù)進(jìn)行區(qū)間劃分和歸類，計(jì)算各數(shù)值出現(xiàn)頻次及概率，建立非同源假設(shè)條件下的樣本數(shù)據(jù)庫, 稱之為數(shù)據(jù)庫B；將統(tǒng)計(jì)分析的峰角數(shù)值結(jié)果繪制成表格。

3 實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)結(jié)果

3.1 數(shù)據(jù)的分析

將采集到的鋼絲鉗刃口中部內(nèi)外刃鉗剪的斷頭峰角數(shù)值進(jìn)行區(qū)間劃分，統(tǒng)計(jì)各個(gè)測量值在不同區(qū)間內(nèi)的出現(xiàn)頻次及概率。觀察測量出的各個(gè)數(shù)值，為了便于統(tǒng)計(jì)分析，所有角度值取小數(shù)點(diǎn)后一位，發(fā)現(xiàn)數(shù)據(jù)庫A里面的內(nèi)刃鉗剪出的最小的峰角為110.1°，最大峰角為130.0°，將數(shù)據(jù)每兩個(gè)度數(shù)劃分一個(gè)區(qū)間，統(tǒng)計(jì)結(jié)果如表2 所示，外刃鉗剪出的最小峰角為110.3°，最大峰角為123.5°，將數(shù)據(jù)每兩個(gè)度數(shù)劃分一個(gè)區(qū)間，統(tǒng)計(jì)結(jié)果如表3 所示。數(shù)據(jù)庫B 里面的峰角數(shù)值也按照數(shù)據(jù)庫A 里面的峰角數(shù)值區(qū)間劃分、數(shù)值歸類等相同方法進(jìn)行頻次的統(tǒng)計(jì)分析，計(jì)算各個(gè)峰角數(shù)值出現(xiàn)的頻次及概率，如表 4、表 5 所示。

表2 數(shù)據(jù)庫A 黑龍江環(huán)角牌鋼絲鉗直剪內(nèi)刃剪切斷頭角度出現(xiàn)概率－相似性（單位：%）

表3 數(shù)據(jù)庫A 黑龍江環(huán)角牌鋼絲鉗直剪外刃剪切斷頭角度出現(xiàn)概率－相似性（單位：%）

表4 數(shù)據(jù)庫B 其他品牌鋼絲鉗直剪內(nèi)刃剪切斷頭角度出現(xiàn)概率－典型性（單位：%）

表5 數(shù)據(jù)庫B 其他品牌鋼絲鉗直剪外刃剪切斷頭角度出現(xiàn)概率－典型性（單位：%）

3.2 似然比檢驗(yàn)可行性探究

3.2.1 特征獨(dú)立性判斷

基于概率論與數(shù)理統(tǒng)計(jì)中的貝葉斯原理所衍生出的似然比檢驗(yàn)方法要求選取的特征之間相互獨(dú)立，此特征不能影響彼特征。選擇SPSS（Statistical Program for Social Sciences）19.0 統(tǒng)計(jì)分析軟件對上述表2、表3、表4、表5 中的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)進(jìn)行交叉列聯(lián)表分析，對選用的鋼絲鉗內(nèi)外刃峰角角度特征進(jìn)行卡方檢驗(yàn)以及 Fisher 精確檢驗(yàn)，P ＜0.05，由此可以判斷出所選用的兩個(gè)特征之間相互獨(dú)立，滿足似然比檢驗(yàn)方法的前提條件。

3.2.2 似然比檢驗(yàn)結(jié)果驗(yàn)證

利用黑龍江環(huán)角牌鋼絲鉗刃口中部鉗剪銅絲若干次，隨機(jī)挑選一個(gè)斷頭。測得內(nèi)刃形成的斷頭峰角角度為111.3°，查表2、表4，對應(yīng)的出現(xiàn)概率分別為4%、3%，即對應(yīng)的相似性數(shù)值為0.04，典型性數(shù)值為0.03，測得外刃形成的斷頭峰角角度為116.8°，查表 3、表 5，對應(yīng)的出現(xiàn)概率分別為18%、13%，即對應(yīng)的相似性數(shù)值為0.18，典型性數(shù)值為0.13。由于不同物證的似然比值可以合并，故根據(jù)似然比計(jì)算公式，計(jì)算累計(jì)似然比值 LR=(0.04/0.03)×(0.18/0.13)≈1.8，查表1，似然比值處于第一等級1-10之間，輕微地支持檢材與樣本出自同一把鋼絲鉗的假設(shè)，利用人工比對顯微鏡進(jìn)行坡面線條接合比對驗(yàn)證，如圖2 所示，兩個(gè)斷頭坡面線條痕跡吻合，實(shí)際結(jié)果確實(shí)為同一把鋼絲鉗內(nèi)刃同一部位鉗剪所留。因此可知似然比檢驗(yàn)的實(shí)驗(yàn)結(jié)果與實(shí)際的結(jié)果相符。

圖2

利用黑龍江環(huán)角牌鋼絲鉗刃口中部鉗剪銅絲若干次，隨機(jī)挑選一個(gè)斷頭。測得內(nèi)刃形成的斷頭峰角角度為117.3°，查表2、表4，對應(yīng)的出現(xiàn)概率分別為13%、5%，即對應(yīng)的相似性數(shù)值為0.13，典型性數(shù)值為0.05，測得外刃形成的斷頭峰角角度為114.5°，查表 3、表 5，對應(yīng)的出現(xiàn)概率分別為26%、5%，即對應(yīng)的相似性數(shù)值為0.26，典型性數(shù)值為0.05。由于不同物證的似然比值可以合并，故根據(jù)似然比計(jì)算公式，計(jì)算累計(jì)似然比值LR=(0.13/0.05)×(0.26/0.05)=13.52，查表1，似然比值處于第二等級10-100 之間，中等程度地支持檢材與樣本出自同一把鋼絲鉗的假設(shè)，利用人工比對顯微鏡進(jìn)行坡面線條接合比對驗(yàn)證，如圖3 所示，兩個(gè)斷頭坡面線條痕跡吻合，實(shí)際結(jié)果確實(shí)為同一把鋼絲鉗內(nèi)刃同一部位鉗剪所留。因此可知似然比檢驗(yàn)的實(shí)驗(yàn)結(jié)果與實(shí)際的結(jié)果相符。

圖3

利用其它品牌的鋼絲鉗刃口中部鉗剪銅絲若干次，隨機(jī)挑選一個(gè)斷頭。測得內(nèi)刃形成的斷頭峰角角度為101.5°，查表2、表4，對應(yīng)的出現(xiàn)概率分別為0%、22%，即對應(yīng)的相似性數(shù)值為0，典型性數(shù)值為0.22，測得外刃形成的斷頭峰角角度為114.7°，查表3、表5，對應(yīng)的出現(xiàn)概率分別為26%、5%，即對應(yīng)的相似性數(shù)值為0.26，典型性數(shù)值為0.05。由于不同物證的似然比值可以合并，故根據(jù)似然比計(jì)算公式，計(jì)算累計(jì)似然比值LR=(0/0.22)×(0.26/0.05)=0，查表 1，似然比值處于第六等級＜0.000001 之中，極其強(qiáng)烈地支持檢材與樣本不是出自同一把鋼絲鉗的假設(shè)，利用人工比對顯微鏡進(jìn)行坡面線條接合比對驗(yàn)證，兩個(gè)斷頭坡面線條痕跡無法吻合，實(shí)際結(jié)果確實(shí)不是同一把鋼絲鉗鉗剪所留。因此可知似然比檢驗(yàn)的實(shí)驗(yàn)結(jié)果與實(shí)際的結(jié)果相符。

利用其它品牌的鋼絲鉗刃口中部鉗剪銅絲若干次，隨機(jī)挑選一個(gè)斷頭。測得內(nèi)刃形成的斷頭峰角角度為107.3°，查表2、表4，對應(yīng)的出現(xiàn)概率分別為0%、22%，即對應(yīng)的相似性數(shù)值為0，典型性數(shù)值為0.22，測得外刃形成的斷頭峰角角度為118.3°，查表3、表5，對應(yīng)的出現(xiàn)概率分別為19%、5%，即對應(yīng)的相似性數(shù)值為0.19，典型性數(shù)值為0.05。由于不同物證的似然比值可以合并，故根據(jù)似然比計(jì)算公式，計(jì)算累計(jì)似然比值LR=(0/0.22)×(0.19/0.05)=0，查表 1，似然比值處于第六等級＜0.000001 之中，極其強(qiáng)烈地支持檢材與樣本不是出自同一把鋼絲鉗的假設(shè)，利用人工比對顯微鏡進(jìn)行坡面線條接合比對驗(yàn)證，兩個(gè)斷頭坡面線條痕跡無法吻合，實(shí)際結(jié)果確實(shí)不是同一把鋼絲鉗鉗剪所留。因此可知似然比檢驗(yàn)的實(shí)驗(yàn)結(jié)果與實(shí)際的結(jié)果相符。

4 結(jié)論

本文通過對鋼絲鉗鉗剪斷頭峰角角度的數(shù)值進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，建立相似性與典型性概率數(shù)據(jù)庫，計(jì)算似然比值，證明了將基于概率論與數(shù)理統(tǒng)計(jì)中的貝葉斯原理所衍生出的似然比檢驗(yàn)方法作為一種全新的量化方法，應(yīng)用于鋼絲鉗鉗剪痕跡比對檢驗(yàn)工作中是完全可行的，但本實(shí)驗(yàn)仍有許多的不足，例如數(shù)據(jù)量太小、特征的選取數(shù)量少、測量的誤差等，下一步將針對這些問題不斷地?cái)U(kuò)大樣本容量，探索可供使用的特征，減小數(shù)據(jù)采集過程中人為的誤差，進(jìn)一步對鋼絲鉗鉗剪痕跡比對作定量化研究，推動其朝著定性與定量分析相結(jié)合的方向發(fā)展。