Analisi forense firma grafometrica, verso un metodo oggettivo: ecco la proposta | Agenda Digitale

Lo studio

Analisi forense firma grafometrica, verso un metodo oggettivo: ecco la proposta

L’Associazione Grafologica Italiana insieme al Dipartimento di Informatica dell’Università degli Studi di Bari “Aldo Moro” ha all’attivo uno studio per individuare una metodologia oggettiva di analisi forense della firma grafometrica: vediamo di cosa si tratta

19 Nov 2020
Daniela Mazzolini

Grafologa Forense, Collaboratore Dipartimento Peritale A.G.I. (Associazione Grafologica Italiana)

Patrizia Pavan

Grafologa Forense, Coordinatore Dipartimento Peritale A.G.I. (Associazione Grafologica Italiana)

Gennaro Vessio

Ricercatore, Dipartimento di Informatica, Università degli Studi di Bari "Aldo Moro”


Lo sviluppo tecnologico conosciuto negli ultimi anni ha modificato lo scenario in cui il grafologo forense opera: si è passati, infatti, dall’analisi di sole firme vergate con inchiostro su supporto cartaceo all’analisi di firme cosiddette “grafometriche”, tracciate con stilo elettroniche su tablet o smartphone. Nonostante la diffusione e l’importanza di questi strumenti, la metodologia per un’analisi forense oggettiva è ancora in fase di studio: una proposta è stata avanzata dall’Associazione Grafologica Italiana e dal Dipartimento di Informatica dell’Università degli Studi di Bari “Aldo Moro”.

La ricerca

Attraverso la firma grafometrica è possibile acquisire non soltanto caratteristiche “statiche” del tratto manoscritto, analizzabili solo successivamente all’apposizione della firma, ma anche caratteristiche “dinamiche”, qualificanti il processo di scrittura durante l’apposizione della firma. Tale soluzione, congiuntamente a meccanismi di cifratura, favorisce oggi la dematerializzazione della documentazione cartacea tradizionale e trova applicazione in svariati contesti, quali quello bancario, assicurativo, clinico e simili. Nasce quindi un nuovo campo di specializzazione per i periti grafologi, che si qualificano come “esperti in analisi e comparazione di firme grafometriche”.

In particolare, la firma grafometrica si presenta sotto forma di un insieme di dati, risultanti dalla registrazione del movimento della penna durante il processo di scrittura. Poiché è ben noto che la simulazione di una firma, o comunque di un tratto manoscritto, può apparire precisa ma poco fluente (imitazione pedissequa), oppure fluente ma poco precisa (imitazione veloce), informazioni sulla dinamica del processo di scrittura offrono al perito un oggetto di indagine complementare al solo tracciato manoscritto tradizionale e altamente informativo.

L’Associazione Grafologica Italiana (A.G.I.),[1] e nello specifico il Dipartimento Peritale, che riconosce l’importanza dell’esperienza formativa del perito, ha stilato il documento “Le buone prassi per l’analisi e la comparazione delle firme grafometriche”, per il trattamento dei dati biometrici nel rispetto delle regole stabilite nel Provvedimento prescrittivo del Garante per la protezione dei dati personali (n. 513/2014). Dall’altra parte, oltre a prescrizioni finalizzate alla protezione della privacy del dato biometrico, per il grafologo forense si aprono nuove prospettive connesse con l’elaborazione dei dati ai fini dell’accertamento della paternità delle firme grafometriche. La disponibilità di dati quantitativi, che si prestano ad analisi statistico-matematiche, conferisce infatti maggiore rigore e oggettività alla perizia grafica. Tuttavia, non bisogna trascurare che il gesto grafico è per sua natura qualcosa di “vivo”, di variabile, che “non si può ridurre a una struttura misurabile, essendo portatore di una pregnanza fisiopsichica complessa”.[2]

L’accertamento tecnico della firma grafometrica, quindi, mira a unire competenze trasversali di carattere grafologico e di carattere statistico-matematico. La perizia grafica tradizionale (accertamento di scrittura su supporto cartaceo) prende in considerazione varie ipotesi, consentendo di fornire spiegazioni a differenze che sarebbero “inspiegabili” da un punto di vista esclusivamente statistico, giacché essa contempla fattori contingenti, emotivi, patologici, cronologici o strumentali che influenzano il gesto grafico.[3] I dati biometrici messi a disposizione dalla firma acquisita elettronicamente, parallelamente, integrano l’esame grafologico, conferendo maggiore affidabilità all’accertamento tecnico di esame e comparazione delle grafie. L’A.G.I. ha iniziato una preziosa collaborazione con il Dipartimento di Informatica dell’Università degli Studi di Bari “Aldo Moro”, finalizzata a mettere a punto un metodo per l’analisi della firma grafometrica ai fini forensi che sia efficace e al contempo facile da utilizzare e interpretare. I primi risultati, incoraggianti, sono stati presentati all’edizione del 2020 della Italian Research Conference on Digital Libraries [4].

La firma grafometrica

Dal momento che la registrazione della dinamica della firma comporta un processo di digitalizzazione, cioè di conversione di un segnale analogico/continuo (il movimento della penna) in un segnale digitale/discreto (la rappresentazione di tale movimento all’interno del dispositivo), essa si basa su di una frequenza di campionamento, variabile a seconda del dispositivo, che determina il numero di punti del tratto manoscritto acquisiti per la durata del processo di scrittura. Maggiore è la frequenza di campionamento, cioè il numero di punti acquisiti nell’unità di tempo, migliore è l’approssimazione del segnale campionato rispetto al tratto analogico originale. A seconda della tecnologia del dispositivo impiegato, per ogni punto campionato sono in genere registrate le seguenti misurazioni:

  • coordinate del punto, espresse in millimetri, che permettono di determinare la posizione geometrica del punto rispetto al piano bidimensionale rappresentato dalla superficie di acquisizione del tablet (o dello smartphone);
  • il time stamp del punto, espresso in millisecondi a partire da un istante 0 iniziale;
  • una variabile binaria, chiamata “button status”, che indica se la penna era a contatto con la superficie di acquisizione o sollevata (in genere non oltre il centimetro) in quel punto;
  • la pressione esercitata dalla penna sulla superficie di acquisizione in quel punto.

Date le coordinate geometriche dei punti campionati, è immediata la ricostruzione del tracciato manoscritto su di un piano cartesiano, utilizzando per esempio un foglio di calcolo elettronico. Tale ricostruzione, rappresentante una forma di rendering nel gergo della computer grafica, costituisce una versione “statica” della firma. Figura 1 ne illustra un esempio. Per quanto esso costituisca un’approssimazione del reale tracciato visualizzato sulla superficie di acquisizione, tale rendering offre già un primo oggetto di indagine peritale. È opportuno notare che alcuni modelli di tablet prevedono l’uso di fogli di carta da sovrapporre alla superficie di scrittura e di penne elettroniche che eiettano inchiostro. L’uso di queste particolari versioni di dispositivo è volto, evidentemente, a ricreare una esperienza di scrittura più familiare per lo scrivente.

Figura 1. Ricostruzione statica di una firma grafometrica ottenuta proiettando sul piano cartesiano le coordinate dei punti campionati. In blu sono colorati i punti a contatto con la superficie di scrittura, in rosso i cosiddetti punti in aria. Trattasi di firma di un nome inventato (un possibile riferimento a una persona realmente esistente è puramente casuale).

Il displacement

A partire dalle misurazioni “grezze”, direttamente ricavabili dal dispositivo, è possibile derivare ulteriori caratteristiche informative e facilmente interpretabili. Una misura derivata fondamentale è il cosiddetto spiazzamento (displacement), che corrisponde semplicemente alla traiettoria rettilinea compiuta dalla penna per raggiungere un punto a partire da un altro punto. Conoscendo il displacement, è possibile ricavare altre due misure fondamentali: velocità e accelerazione. Nella cinematica, la velocità istantanea è definita come la derivata prima del displacement rispetto a un intervallo di tempo arbitrariamente piccolo. In altre parole, come banalmente il nome stesso suggerisce, la velocità istantanea misura quanto velocemente lo scrivente ha mosso la penna da un punto all’altro. Come varia la velocità di movimento, durante l’apposizione del tratto manoscritto, può essere studiato, e quindi comparato fra firme diverse, proiettando il segnale di velocità in funzione del trascorrere del tempo. Figura 2 mostra due diagrammi di dispersione, rappresentanti graficamente il profilo di velocità di due firme: l’una autografa, l’altra simulata.

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Figura 2. A sinistra: in alto la rappresentazione statica della firma inventata di cui prima; in basso il corrispondente profilo di velocità. A destra: la ricostruzione e il profilo di velocità di un tentativo di falsificazione. Differenze risultano evidenti. Si noti che, per i profili di velocità, per comodità sono riportati sull’asse orizzontale non già i valori effettivi dei time stamp, ma percentuali di progresso (da 0 a 100) rispetto alla durata complessiva della scrittura.

Infine, la derivata prima della velocità rispetto al tempo, corrispondente con la derivata seconda del displacement, permette di ricavare l’accelerazione, intesa come variazione della velocità nell’unità di tempo.

La mancanza di standard forensi

È facile rendersi conto di come misurazioni di carattere temporale e cinematico legate non solo al movimento a contatto della penna ma anche in aria diano informazione non ridondante rispetto all’analisi della firma manoscritta tradizionale. Mentre per la pressione e, in parte, per la cinematica del movimento a contatto, infatti, misurazioni classiche come la qualità e lo spessore del tratto, la quantità di inchiostro, ecc., offrono comunque una prospettiva di indagine, per quanto riguarda invece informazioni sul tempo e sui movimenti in aria caratterizzanti la scrittura, queste sarebbero del tutto ignorate senza l’ausilio dei dati biometrici. In letteratura, specie quella specialistica del settore biometrico, l’efficacia dell’analisi della dinamica della firma per fini di verifica e autenticazione è corroborata da numerosi risultati sperimentali.

La rappresentazione grafica delle variabili considerate, evidentemente, si presta a un’analisi visuale che, per quanto basata su misurazioni oggettive, è comunque qualitativa. Sfortunatamente, una metodologia per un’analisi forense quanto più oggettiva possibile della firma grafometrica è ancora in uno stadio di ricerca e, pertanto, non è standardizzata. Alcuni approcci classici adottano test statistici tradizionali, come il t-test, per confermare o smentire l’attendibilità di un’ipotesi: nel caso di specie che una firma sia autentica o meno rispetto a un campione genuino. Tuttavia, si dispone di informazione troppo puntuale, come la velocità istantanea, e, in genere, di campioni non sufficientemente rappresentativi, cioè composti da poche firme da comparare, per soddisfare requisiti di applicabilità di tali test, rendendoli, di fatto, poco robusti e quindi le conclusioni ricavate dal loro impiego poco affidabili. Allo stato dell’arte, alcuni studiosi stanno indagando approcci statistici e matematici alternativi che offrano da un lato robustezza, anche in presenza di campioni di firme esigui, e, dall’altro lato, una certa interpretabilità, che permetta al perito di giustificare le conclusioni tratte dall’analisi anche a non esperti.

La proposta: l’analisi quantitativa

In questo contesto si inquadra la summenzionata ricerca condotta dall’Associazione Grafologica Italiana e dal Dipartimento di Informatica dell’Università degli Studi di Bari “Aldo Moro”. Tale ricerca, finora condotta a uno stadio preliminare, è giunta alla formulazione di un metodo di analisi quantitativa che supporti quella qualitativa prima esposta. Il metodo non è squisitamente originale, nel senso che, come d’altronde usualmente accade nella comunità scientifica, raffina ed estende ricerche pregresse condotte da altri gruppi di ricerca (internazionali) sul tema.

Il metodo proposto assume la disponibilità di un piccolo campione di firme comparative autografe. Dato questo campione, il principio alla base del metodo prevede di calcolare la “similarità” tra tali firme, utilizzando misure di distanza fra le serie temporali che ne rappresentano la dinamica. Una serie temporale candidata può essere il segnale di velocità istantanea al variare del tempo, per come precedentemente descritto e illustrato. Chiaramente, una misura di distanza classica come quella euclidea sarebbe poco idonea a essere applicata a serie temporali di firme diverse non perfettamente allineate. Per tale ragione, il metodo impiega la preliminare applicazione del popolare algoritmo dynamic time warping (DTW)[5] per allinearle. Il calcolo delle distanze a due a due fra le firme comparative permette di conoscere la distribuzione delle “similarità” fra le firme comparative del soggetto rispetto alla particolare variabile considerata (come detto, per esempio, la velocità). Tale distribuzione, come mostrato in Fig. 3, può essere rappresentata sotto forma di box plot.

Figura 3. La “scatola” esprime il principale intervallo di variabilità delle firme, mentre i “baffi” del diagramma indicano i valori che si discostano significativamente da tale scatola. In altre parole, la scatola esprime come generalmente le firme autografe varino l’una rispetto all’altra in termini di velocità di scrittura, e cioè come firme autografe diverse, ma dello stesso soggetto, tendino a rassomigliare fra loro. Tutto ciò, invece, che non ricade nella scatola, costituisce i “margini” della distribuzione, e cioè quelle modalità di scrittura con cui il soggetto in esame abitualmente non firma.

È immediato a questo punto, data una firma in verifica, della cui paternità non si sa nulla, calcolarne la distanza a due a due rispetto al campione comparativo a disposizione, misurare il valore medio di queste distanze e proiettare tale valore medio rispetto al grafico del box plot. Se il punto medio rappresentate la firma in verifica ricade all’interno della scatola, allora è ragionevole dedurre che questa firma sia molto simile, almeno in ordine alla velocità di scrittura, rispetto alle firme comparative. Ergo, potrebbe essere autentica a sua volta. Altrimenti, se il punto medio ricade al di fuori della scatola, allora è ragionevole sospettare che la firma in verifica sia contraffatta, giacché dimostratasi significativamente “dissimile” dal comportamento “solito” dello scrivente. Un esempio è illustrato in Fig. 4.

Benché strettamente quantitativo, il metodo ricorre all’uso di rappresentazioni grafiche che permettono di apprezzare a occhio, quindi in maniera immediatamente percepibile, la ratio sulla natura della firma in verifica quando comparata con le firme autografe. È opportuno inoltre notare che applicare il metodo proposto a più variabili contemporaneamente, considerando per esempio anche accelerazione e pressione, permette di ricavare conclusioni ancor più robuste, che possono essere appunto ottenute confrontando esiti congruenti o meno ottenuti da variabili diverse.

Figura 4. Rappresentazione grafica risultante dall’applicazione del metodo di analisi quantitativa. Sia a destra che a sinistra è presente lo stesso box plot illustrante la distribuzione delle similarità fra le firme comparative di uno stesso soggetto rispetto alla variabile velocità. Il punto colorato, sia a sinistra che a destra, indica due diverse firme in verifica e come esse, comparate con lo stesso campione autografo, si collochino rispetto a tale distribuzione. A sinistra il punto ricade nella scatola del box plot, suggerendo che la corrispondente firma in esame sia autentica a sua volta. A destra, il punto ricade all’esterno della scatola, suggerendo che la firma in esame sia questa volta falsificata.

Prospettive future

Va rimarcato che, in letteratura, l’analisi della dinamica della scrittura non ha riguardato solo l’autenticazione dell’identità di uno scrivente, ma anche lo studio di sue caratteristiche psico-fisiche. È noto, infatti, come fattori quali l’età, l’abuso di alcool, patologie concomitanti, quali demenza e Parkinsonismo, influenzino la regolarità e fluenza della scrittura, quindi la di cui dinamica. Nel particolare contesto delle malattie neurodegenerative, un corpus di conoscenze[6] suffraga l’ipotesi secondo cui cambiamenti nella dinamica della scrittura siano un potente biomarcatore per supportare medici e neuropsicologi nella diagnosi precoce di tali patologie.

Un ulteriore sviluppo futuro riguarda l’annoso problema dell’“interoperabilità”, ossia della capacità di condurre efficacemente l’analisi a prescindere dai particolari dispositivi di acquisizione impiegati, i quali possono divergere notevolmente in ordine alle proprie specifiche tecniche. Dispositivi diversi, infatti, anche solo per la diversa estensione della superficie su cui scrivere che mettono a disposizione – la quale influisce non poco sull’atto motorio – possono produrre incongruenze tali da rendere più difficile e meno affidabile il confronto fra firme ricavate da dispositivi con caratteristiche appunto diverse. Alcuni approcci alla risoluzione del problema sono correntemente indagati in letteratura.

Conclusioni

In conclusione è fondamentale ribadire e sottolineare l’importanza della procedura e del metodo per la verifica delle firme grafometriche. Il “Grafologo forense esperto” è la figura di riferimento in tale ambito, pertanto è necessario che egli abbia conoscenze della normativa, una formazione relativa all’analisi qualitativa e quantitativa dei dati e pratica dello strumento tecnologico che utilizza. La complessità della materia, pertanto, rende necessario, come per le altre scienze forensi, la formazione e l’aggiornamento continuo, che derivano dal lavoro di ricerca e sperimentazione.

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Note

  1. A.G.I.: Associazione Grafologica Italiana. Accreditata presso il MIUR (direttiva 170/2016), iscritta nel registro del MISE e socia CoLAP (Coordinamento Libere Associazioni Professionali).  
  2. Vettorazzo B., “Metodologia della perizia grafica su base grafologica”, Giuffrè Editore, Milano, 1998
  3. Ibidem
  4. Mazzolini, D., Pavan, P., Pirlo, G., & Vessio, G. (2020). Towards a Decision Support Framework for Forensic Analysis of Dynamic Signatures. In Italian Research Conference on Digital Libraries (pp. 9-14), Springer
  5. Sakoe, H., & Chiba, S. (1978). Dynamic programming algorithm optimization for spoken word recognition. IEEE Transactions on Acoustics, Speech, and Signal Processing, 26(1), 43-49.
  6. Vessio, G. (2019). Dynamic Handwriting Analysis for Neurodegenerative Disease Assessment: A Literary Review. Applied Sciences9(21), 4666.
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