AI技术支持下写字机器人摹仿笔迹特点及检验的研究

李 皓 赵 焜 甘 露 沙万忠

1.北京民生物证科学司法鉴定所，北京 100079；2.北京中衡司法鉴定所，北京 100088；3.甘肃政法大学，甘肃 兰州 730070

以往文献中对于写字机器人摹仿笔迹的最主要认识是具机械性明显，认为写字机器人仅可进行机械性操作，所书写的笔迹缺乏笔势［1-2］。随着人工智能（Artificial Intelligence，简称AI）技术的发展，机器人控制、语言识别处理、图像识别处理和专家系统功能越发强大。AI 技术不再局限于被动控制，而是更广泛包含了心理学、生理学的主动分析能力，甚至还发展至哲学领域。写字机器人在AI 技术加持下具有了更强大的摹仿能力，特别是AI 和写字机器人仿生技术的发展，写字机器人的摹仿笔迹不再局限于复制性的摹仿，已开始仿照被摹仿人的写字风格创造笔迹［1］，使得写字机器人摹仿笔迹的检验工作难度明显增加。笔者通过在笔迹检验鉴定工作中的学习和总结，对AI 技术支持下写字机器人摹仿笔迹的检验难点进行分析，并分享了一些经验和观点，以期为笔迹检验同仁提供参考。

一、AI 技术加持下写字机器人书写笔迹概述

写字机器人是指利用计算机技术结合软件操控机器人手臂夹持传统书写工具（包括软笔、硬笔等），对字迹库中的文字进行书写。

（一）写字机器人的基本原理

写字机器人通过计算机程序控制机械结构，实现对书写工具的运动和操作。它通常采用控制板和电机控制笔架，在平面上的X 轴和Y 轴方向上移动，从而完成字迹的书写。通过控制笔架的运动轨迹和速度，写字机器人可以准确地模仿人类的书写动作。普通的写字机器人多采用控制板进行控制，配合二轴双向电机控制笔架，在X、Y 轴方向上平面移动完成书写过程，目前市面上大部分的写字机器人是此类。由于没有力度控制元件，无法完成垂直方向上的力度调控，也就无法对笔尖抬起和下落幅度进行控制，继而不能进行书写力度的摹仿。对于国内大部分有关写字机器人摹仿笔迹的研究，也都基于此类机器人的功能上。

（二）AI 技术对写字机器人的加持

随着AI 技术的发展，写字机器人得到了更强大的支持。AI 技术包括机器学习、图像识别和语音识别等方面，可以为写字机器人提供更高级的功能。例如，AI 技术可以用于识别和分析手写字迹的特点和风格，从而使写字机器人能够更准确地模仿被摹仿人的写字风格。此外，AI 技术还可以帮助写字机器人进行自主学习和优化，提高其摹仿能力和书写质量。

二、AI 技术加持下写字机器人摹仿笔迹特征的演变

（一）普通写字机器人摹仿笔迹的特征

写字机器人摹仿笔迹主要包括以下特征［3］：第一，由于写字机器人为机械结构，宏观整体上显的布局趋于固定；第二，写字机器人一般有固定的操作控制程序，且收录字迹库不多，因此单个字迹结构通常一致性很高，单字笔顺特征也基本与被摹仿字迹相同；第三，同样由于其固定的操作控制程序，写字机器人摹仿的字迹缺乏灵活性，全篇字迹机械性重复明显且字迹精准；第四，由于写字机器人尚不能做到完全仿生，大部分写字机器人摹仿笔迹的起笔和收笔均为顿压笔，笔压整体均匀，同一笔顺角度下笔痕粗细接近；第五，由于写字机器人不能像人体一样完成自由流利的书写过程，各笔画的书写速度基本一致，在个别笔画上会出现小幅度的歪曲抖动；第六，写字机器人只能通过录用字迹的方式摹仿，摹仿字迹的整体运笔生硬，没有人体书写时“轻、重、缓、急”的笔势；第七，由于操作设置系统原因，一些写字机器人所写标点符号会出现靠近某一位置，缺乏标点符号书写的多样性；第八，目前写字机器人尚没有发展到摹仿书写笔感，在执笔写字时不能通过笔感而自由变换执笔角度，由于执笔角度固定，使笔尖不能随着运笔方向随时调整方向，会出现墨迹不均匀、笔画变细，偏向一个方向的情况。

（二）新兴仿生写字机器人摹仿笔迹的特征

写字机器人的仿生技术发展越来越成熟［4］，如六自由度机器人。此类写字机器人具有较高的活动自由度，输出端可以在X、Y、Z 三个轴方向上实现全方位移动，还可以通过增加元件的方式实现执笔角度随时转动。在写字机器人上增加压力传感系统，可以丰富写字机器人的运笔力度。新兴的仿生写字机器人在书写速度、笔力等方面可以实现与人手相仿的功能，仿生写字机器人的兴起为人类生产生活提供了便利，但也在一定程度上给不法分子提供了操作空间，同时也给笔迹检验鉴定工作增加了难度。

（三）AI 技术加持下机器人摹仿笔迹的特征

AI 技术通过对被摹仿笔迹的分析，仿照被摹仿人的笔迹风格，而后再由仿生写字机器人写出摹仿笔迹，突破了普通写字机器人摹仿笔迹机械、单一、高度重合特征的限制。同时AI 技术在筛选、识别、录入笔迹字库的过程中，也较普通的扫描、录入字迹技术具有方便、快捷、生成多样化的特点。AI 技术与仿生写字机器人结合，提升了写字机器人在摹仿起笔、运笔、顿笔等仿生能力，使写字机器人摹仿的笔迹也具有了笔顺、笔痕多样化、生动化的能力，运用一般的鉴别写字机器人摹仿笔迹方法很容易导致误判。

三、AI 技术加持下写字机器人摹仿笔迹的检验难点

写字机器人字迹主要分为两种［5］，分别是硬笔书写笔迹和软笔书写笔迹。

（一）硬笔书写笔迹

硬笔书写笔迹是指写字机器人执签字笔、圆珠笔、铅笔、钢笔等书写工具写出的字迹。对于普通写字机器人而言，可以通过整体概貌、运笔细节、断笔现象、笔顺规律、笔痕深度等方面与人工书写笔迹进行鉴别［5］。AI 技术支持下的仿生写字机器人笔迹可以减轻或避免前述普通写字机器人的鉴别特征。

高精密度的仿生写字机器人，其定位精度可达±0.03mm［5］，与普通写字机器人相比具有较高的精密度，极大降低了写字机器人写字时运笔抖动现象。AI 技术可以模拟被摹仿人的写字风格，通过还原笔顺、摹仿书写速度等，弥补普通写字机器人因为书写速度、笔顺与被摹仿人不同而产生的差异。AI 技术加持下，通过笔痕的分析，还可以测量被摹仿人的运笔力度，呈现运笔力度的多样性。

电子签名笔迹虽然有笔迹的外在形貌，实际上是一种电子化的数据。电子签名笔迹原本就不一定能够全面真实反映书写人的书写习惯［5］，加之其录入电子签名笔迹数据时也是以规律化形式所进行。如，在笔画中表现为书写速度越快，生成的笔画就越细；书写速度越慢，生成的笔画就越粗。在运笔力度上，具备压力感应功能的电子设备也可以表现为压力越大，生成的笔画越粗；压力越小，生成的笔画越细。AI 技术可以通过分析被摹仿人电子签名笔迹的这些特征，轻松生成电子签名。

无论是手工书写笔迹还是电子书写笔迹，同一个人的两次书写不可能形成完全相同的笔迹，即便经常书写的签字笔迹，也不可能出现相关的压力数值。AI 技术通过对字迹库的分析，与仿生写字机器人相组合，理论上可以生成与被摹仿人风格一致的笔迹，这对于手工书写笔迹和电子签名等笔迹检验工作都是巨大挑战。

（二）软笔书写笔迹

对软笔书写笔迹的检验多见于名人字画等艺术品鉴定。一些具有字画功底的摹仿人，通过对被摹仿人书写风格研究，其人工摹仿的软笔书写笔迹甚至可以达到真假难辨的程度。相较于鉴别写字机器人摹仿硬笔字迹，鉴别毛笔字迹的难度较大，其根本原因是写字机器人对力度、角度、速度的仿生能力不够。

普通写字机器人执软笔书写笔迹有以下特征［6］：第一，起笔时笔画前端可呈膨大状；第二，收笔时无笔锋，没有明显的笔力逐渐变化征象；第三，行笔时笔画一侧可出现锯齿状；第四，在笔画转折、收笔时可产生软笔毛刺痕迹；第五，单个字笔迹高度重合；第六，转折笔画运笔不当。

AI 技术支持下写字机器人摹仿的软笔书写，可以减少或避免写字机器人机械摹仿、变化不足的问题，特别是在仿生起笔、笔力的问题上，具有更大的摹仿能力，使软笔书写笔迹检验鉴别更加困难。

四、AI 技术加持下写字机器人摹仿笔迹的检验要点

无论何种摹仿笔迹，其本质都是通过伪造手段达到不法目的。因此，所有参与摹仿笔迹的人都会受到生理心理上、环境上和社会上的制约［7］。AI 技术和仿生写字机械人也不可能完全摹仿人体的书写习惯，更不可能做到完全摹仿人工书写时的神情、姿势。

（一）运用生理和心理学

人工书写反应的是大脑与上肢、腕、手、指的神经冲动和运动过程。人工书写过程中伴有书写人的生理、心理等变化，以及精神状态、情绪、疾病等都可以导致同一人在不同状态下出现不同的笔迹特征。无论AI 技术如何发展，不可能完全实现对生命个体的生理、心理等摹仿，也不可能完全重建书写人当时的心理状态。同一人在不同生理和心理状态下，其书写速度、笔力等不可能一样，即便AI 技术可以分析出被摹仿的人书写风格，也不可能完整分析摹仿出被摹仿人当时的生理和心理状态。因此，在笔迹检验时，需结合案情中所体现的书写人当时的生理、心理、精神状态、情绪等书写状态，综合分析判断笔迹。

（二）结合案情

一些案件中当事人称书写人处于特殊的书写环境，如躺在病床上、趴他人脊背上、趴墙壁上等书写环境。人体可以随时根据书写环境随意调整书写方式，而AI 技术除了分析模仿书写人风格，还要模仿出书写环境，与之组合的书写机器人也需要调整书写环境的适应性。这种情况下，其摹仿笔迹的生成成本大幅度增加，技术上也很难完成。因此，笔迹检验鉴定中需要考虑案情中所提示的书写环境辅助分析判断。

（三）加大样本量

人工笔迹并不是一成不变的，随着年龄、阅历、社会环境等变化，人工笔迹也会随之发生变化，且笔迹变化不可能被预知。摹仿他人笔迹的非法行为都具有隐蔽性，在收集被摹仿人的笔迹时不可能做到全面收集。因此，进行此类检验鉴定时，可以要求委托方提供较多的样本，进行综合分析判断。

五、结语

科学技术的发展给我们的生产生活带来了很多便利，但也给不法分子进行违法活动提供了新途径。目前AI 技术仍然呈迅猛发展的势态，分析摹仿人工写字风格的技术将越来越成熟；仿生写字机械人技术也在不断提升，精准坐标和灵活移动的功能越来越普及。文件检验鉴定工作中，将面临AI 技术与仿生写字机器人组合下的各种摹仿笔迹案件。因此，在文件检验领域的专家学者们进一步研究相关检验技术方法的同时，希望有关部门能够制定相关法律法规，规范AI 技术和写字机器人的应用。