Khi cảnh sát phá án bằng toán học và bản đồ

12:00 28/09/2021

Kim Rossmo là một thanh tra cảnh sát người Canada. Nhờ năng khiếu toán học vượt trội của mình, ông đã được nhận vào đại học Saskatchewan và sau khi tốt nghiệp, ông gia nhập lực lượng cảnh sát Vancouver năm 1978.

Năm 1995, ông trở thành thanh tra đầu tiên ở Canada có học vị tiến sĩ và trong quá trình học tập tại đại học Simon Fraser, nhờ vào năng khiếu toán học vượt trội, ông Kim đã dấn thân vào lĩnh vực tâm lý tội phạm học hoàn toàn mới mẻ lúc bấy giờ: truy tìm kẻ thủ ác và dự đoán hành vi phạm tội bằng… bản đồ.

Vị Tiến sĩ mê... phá án

Đối với phương pháp lập hồ sơ địa lý này, những địa điểm liên quan đến vụ án là manh mối quan trọng nhất: nơi thủ phạm và nạn nhân chạm mặt lần đầu tiên, hiện trường vụ án, địa điểm phi tang nạn nhân và vật chứng… Theo như ông Kim, khi phá án cảnh sát thường tập trung vào những manh mối như ADN và vân tay, nhưng cơ quan chức năng thường không nghĩ đến việc rằng để tội ác diễn ra, thủ phạm và nạn nhân phải cùng xuất hiện ở một hoặc nhiều địa điểm.

Lúc đầu, phương pháp phá án bằng bản đồ vốn được áp dụng để phân tích quy luật phạm tội của hàng trăm tên tội phạm khác nhau, tuy nhiên ông Kim nhanh chóng nhận ra phương pháp phù hợp với các hành vi phạm pháp liên hoàn của từng tên tội phạm riêng lẻ, đặc biệt là những tên giết người hàng loạt. Khoảng 75% số vụ án mạng ở Canada được phá giải vì thủ phạm có quen biết với nạn nhân từ trước như một người chồng, một người bạn, một người đồng nghiệp.

Bản chất của những vụ giết người hàng loạt là kẻ sát nhân chọn một nạn nhân ngẫu nhiên, không hề quen biết và do vậy, giải quyết như vụ án này là một thử thách lớn dành cho lực lượng cảnh sát Canada. Ông Kim lập luận rằng do hai bên không quen biết nhau, kẻ thủ ác phải bắt gặp và theo dõi nạn nhân ở một số địa điểm quen thuộc, và nơi nạn nhân sinh sống, làm việc hoặc thường xuyên lui tới… có thể hé lộ hành tung của kẻ phạm tội.

Thanh tra Kim nghiên cứu dữ liệu về các vụ giết người hàng loạt, địa lý định lượng, thậm chí cả tập tính kiếm ăn của động vật ăn thịt để chuẩn bị cho quá trình phá án. Với ông Kim, những nơi thủ phạm lui tới khi hắn không gây án là dữ liệu quan trọng vì đó là những địa điểm khiến chúng cảm thấy thoải mái và chúng sẽ dành phần lớn thời gian ở đó. Chính vì vậy, chúng sẽ chọn những địa điểm xung quanh cơ quan, nhà riêng, nhà họ hàng hoặc nơi chúng từng sinh sống… để “săn mồi”.

Cụ thể hơn, vị thanh tra dày dạn kinh nghiệm này khẳng định đa số kẻ thủ ác sẽ gây án ở những khu vực nằm trong bán kính 1km xung quanh nhà chúng. Thế nhưng, những tên này sẽ không “đi săn” ngay cạnh nhà do lo sợ bị lộ mặt, và nhiệm vụ của ông Kim là xác định được những nơi kẻ sát nhân thấy thân thuộc nhưng vẫn đủ xa lạ để hắn không bị nhận diện bởi các nhân chứng. Một số quy tắc khác được ông Kim đúc kết sau nhiều năm còn có: tội phạm ở tuổi trưởng thành chịu khó di chuyển hơn thủ phạm tuổi vị thành niên, kẻ trộm gây án xa địa bàn hơn so với kẻ cướp, nơi vứt xác cách xa nhà thủ phạm hơn so với nơi hắn gặp “con mồi” lần đầu…

Ông Kim nhận ra mình không thể xác định chính xác địa chỉ nhà của thủ phạm nên đã tự phát triển một thuật toán tên Rigel để tính toán vị trí của chúng dựa trên vô số địa điểm liên quan đến chúng trên bản đồ. Thanh tra đạt được bước đột phá mới năm 1991 khi đang tham dự một dự án nghiên cứu về an ninh cộng đồng ở Tokyo, Nhật Bản.

Để sử dụng Rigel, đầu tiên ông phải nhập các địa điểm liên quan đến kẻ thủ ác và vụ án vào một tấm bản đồ điện tử, sau đó phần mềm sẽ tạo ra một lưới kĩ thuật số có tới 40.000 điểm ảnh. Với mỗi điểm ảnh, thuật toán lại sử dụng hàm xác suất để tìm ra khoảng cách giữa vùng quen thuộc của hung thủ và nơi chúng gây án, từ đó tính toán ra khu vực chúng sinh sống, làm việc. Điểm đỉnh của bản đồ này chính là nơi kẻ thủ ác xuất phát để “đi săn”. Nhờ vào thuật toán này, ông đã lập ra đơn vị phá án bằng bản đồ đầu tiên của lực lượng cảnh sát Vancouver và giải quyết được một loạt thảm án gây hoang mang dư luận.

Khi cảnh sát phá án bằng toán học và bản đồ -0
Chân dung chuyên gia Kim Rossmo.

Chiến công quốc tế đầu tiên

Cảnh sát Anh liên hệ với ông Kim vào tháng 8-1996 để yêu cầu ông trợ giúp chuyên án Lynx. Chuyên án này bao gồm cảnh sát đến từ 3 hạt Leicestershire, Tây Yorkshire, Nottinghamshire và được lập ra với mục đích truy tìm một kẻ thủ ác đã bắt cóc, cưỡng hiếp và hành hung 5 nạn nhân sau đó lẩn trốn suốt 1 năm. Vụ án gần đây nhất xảy ra vào tháng 7-1995 vào buổi trưa, trong một bãi đỗ xe ở thành phố Leeds. Nạn nhân là một sinh viên 22 tuổi, bị thủ phạm lôi đi khi cô đang mở cửa xe. Sau đó, hắn ta đổ keo vào mắt cô gái, trói cô lại và gây án.

Tuy dấu vân tay của hắn quá nhỏ để có thể phân tích, thủ phạm đã vô tình tự cắt vào tay trong vụ án, để lại vết máu trên xe và 6 tháng sau, cảnh sát phát hiện ra mẫu ADN này khớp với mẫu thu thập được trong một vụ án tương tự ở Nottingham, tháng 5-1993 và 3 vụ án khác ở Bradford, Leeds, Leicester vào năm 1982, 1983, 1984. Phát hiện này dẫn đến một trong những chuyên án lớn nhất lịch sử nước Anh: cảnh sát tìm được 12.122 nghi phạm và phạm vi gây án lên tới 7046 km2. Phạm vi gây án kỉ lục này đã khiến cảnh sát Anh gặp khó khăn và họ quyết định cầu viện chuyên gia Kim Rossmo.

Giáo sư Spencer Chainey, hiện đang công tác tại viện An ninh và Khoa học Hình sự ở Đại học London cho rằng chuyên án Lynx là phép thử hoàn hảo cho thuật toán Rigel và ông khẳng định, kể từ đó trở đi, rất nhiều vụ án khét tiếng như vụ sát hại em Milly Dowler, kẻ siết cổ hàng loạt vùng Suffolk…đều có sự tham gia của những chuyên gia phân tích tội ác dựa trên vị trí hiện trường. Thế nhưng khi mới tham gia chuyên án Lynx, ông Kim không tự tin cho lắm vì với ông, 5 vụ án là chưa đủ để đánh giá và phân tích một cách chính xác.

Khi ông thăm hiện trường lần đầu, cảnh sát Anh đã thu thập được thêm một manh mối giá trị là chiếc xe Ford Cortina màu xanh mà thủ phạm đã đánh cắp và sử dụng trong vụ án thứ 2. Sau khi đánh cắp xe, hắn tìm thấy trên xe một thẻ tín dụng và đã sử dụng thẻ để mua bút mực, đồ chơi, áo thun, rượu và thuốc lá quanh khu Leeds. Ông Kim đặc biệt chú ý đến những món hàng này vì theo ông, đây là những thứ người ta sẽ mua ở những hàng tạp hóa gần nhà và ông càng tập trung điều tra khu vực Leeds hơn.

Sử dụng thuật toán Rigel, ông Kim chọn ra 2 khu vực khả nghi ở Leeds là Millgarth và Killingbeck. Do cả 2 khu đều có đồn cảnh sát, các điều tra viên bắt đầu so sánh mẫu vân tay với những mẫu vân tay được lưu trữ ở 2 đồn này. Sau nhiều tháng, cuộc điều tra bắt đầu nguội dần và các cảnh sát không tìm được mẫu nào khớp với vân tay thủ phạm ở Millgarth nhưng vào ngày 19-3-1998, sau 940 tiếng đồng hồ ngồi dò 7.000 mẫu vân tay, cơ quan chức năng đã tìm được một mẫu khớp với vân tay để lại ở hiện trường vụ án Nottingham.

Nghi phạm là Clive Barwell, một tài xế đã kết hôn và có 3 con nhỏ. Vân tay của hắn được lưu trữ vì tên này phải ngồi tù từ năm 1989 đến năm 1995 do sử dụng hung khí để cướp một chiếc xe chở tiền. Clive sống ở Killingbeck còn mẹ hắn sống ở Millgarth – đều là 2 khu vực ông Kim đặc biệt lưu ý.

ADN của hắn khớp với mẫu ADN ở hiện trường và hắn thú tội vào tháng 10-1999, nhận 8 án tù chung thân. Địa chỉ của Clive nằm trong 3% địa chỉ đáng nghi nhất và nếu không có thuật toán Rigel, địa chỉ của hắn sẽ thuộc về nhóm 50% và chắc chắn cảnh sát sẽ không thể bắt được hắn trước khi chuyên án nguội dần.

Khi cảnh sát phá án bằng toán học và bản đồ -0
Bản đồ được ông Kim lập cho chuyên án Lynx ở Anh.

Tìm ra kẻ hiếp dâm hàng loạt ở Mỹ

Vào năm 1998, ngay sau khi nhận tấm bằng tiến sĩ, ông Kim được Sở cảnh sát Lafayette, Louisiana, Mỹ mời  đến truy tìm một kẻ hiếp dâm hàng loạt ở khu vực phía bắc thành phố. Kể từ năm 1984, hắn đã tấn công 14 phụ nữ ngay tại nhà riêng của các nạn nhân và cảnh sát không có bất cứ đầu mối gì ngoài 6 mẫu ADN cùng hàng nghìn nghi phạm.

Trong quá trình điều tra, ông Kim dành rất nhiều thời gian nghiên cứu các hiện trường. Ông cũng di chuyển giữa các hiện trường khác nhau trong nhiều khung giờ trong ngày, sử dụng hàng loạt phương tiện giao thông để hiểu những nơi này được kết nối với nhau như thế nào. Ông cũng thu thập cả dữ liệu về thời tiết ngày xảy ra vụ án, kiểm tra các bến xe bus, tàu điện, quán nước…gần hiện trường. Tuy máy tính có thể phân tích dữ liệu chỉ trong một ngày, nhưng vị thanh tra này vẫn muốn tự tìm hiểu mọi thứ qua điểm nhìn của thủ phạm, từ cách chọn nạn nhân và gây án của hắn, đến lý do tại sao hắn lại tìm ra và chọn địa điểm này…

Tại Lafayette, ông Kim và điều tra viên Gallien McCullan đi bộ khắp các tuyến đường liên quan đến chuỗi vụ án suốt 3 ngày liền. Ông nhận thấy hiện trường bao gồm nhà tái định cư cho người thu nhập thấp, căn hộ cao cấp, căn hộ cho người độc thân, nhà riêng cho hộ gia đình… và suy luận rằng  thủ phạm có vẻ rất thoải mái trong một địa bàn rộng và đa dạng, có lẽ hắn ta là người đi lại nhiều và làm những nghề như lái xe taxi, giao hàng…

Bên cạnh đó, đa phần nhà của các nạn nhân đều có cửa sổ khá lớn và ông Kim tin rằng thủ phạm lái xe khắp những khu dân cư cả đêm, quan sát các ngôi nhà qua cửa sổ và lựa chọn nạn nhân cẩn thận. Thanh tra này đã từng gặp những kẻ thủ ác có khả năng “đọc vị” môi trường xuất sắc, ví dụ như một gã giết người hay nhắm vào những căn nhà có nuôi mèo vì thường nữ giới hay nuôi mèo hơn là chó.

Dựa vào những dữ liệu thu thập được, ông Kim đã thu hẹp danh sách nghi phạm xuống từ hàng nghìn còn hàng trăm, và rồi hàng chục. Sau khi loại bỏ được phần lớn nghi phạm bằng xét nghiệm ADN, cơ quan chức năng nhận được thêm thông tin về hành tung đáng ngờ của Randy Comeaux, một cảnh sát liên tục đi tuần trong đêm. Dữ liệu của ông Kim cũng chỉ ra địa chỉ nhà của hắn thuộc vào nhóm 8% có liên hệ mật thiết nhất với hàng loạt hiện trường nhưng hắn lý sự rằng thế vẫn là chưa đủ.

Điều tra viên Gallien buộc phải kiểm tra hồ sơ của hắn và hóa ra tuy địa chỉ hiện tại của hắn thuộc nhóm 8%, nơi ở cũ của hắn thuộc nhóm 1% đáng nghi nhất – chỉ cách khu vực gây án khoảng 1,3km. Bằng chứng này, cùng kết quả xét nghiệm ADN cho thấy Randy là thủ phạm, và hắn đành phải thú tội.

Khi cảnh sát phá án bằng toán học và bản đồ -0
Kẻ hiếp dâm hàng loạt vùng Lafayette Randy Comeaux.

Các ứng dụng khác của thuật toán Rigel

Sau những chiến công vang dội của ông Kim và thuật toán Rigel, Cục Điều tra và Tội phạm Quốc gia của Vương quốc Anh đã cử một trong những thám tử của mình đến học cách sử dụng Rigel. Năm 2000, tổ chức này đã mở đơn vị phá án bằng cách lập hồ sơ địa lý đầu tiên của Vương quốc Anh. Ngày nay, cảnh sát Anh đã vận dụng cách thức này để giải quyết hàng chục vụ án nghiêm trọng hàng năm ở Anh như vụ đốt phá thùng rác và nhà ở gần Durham, và chuỗi 23 vụ cướp bằng dao ở nam London.

Thuật toán Rigel cũng đóng vai trò quan trọng trong những cuộc điều tra khắp thế giới khi hơn 725 người từ 350 cơ quan cảnh sát, bao gồm Cảnh sát Hoàng gia Canada, FBI, Cục Rượu, Thuốc lá, Súng và Chất nổ và Cơ quan Tội phạm Quốc gia của Vương quốc Anh... đã được đào tạo để trở thành những người lập hồ sơ địa lý.

Gần đây, Công ty Nghiên cứu Môi trường Phạm tội (ECRI) do Rossmo đồng sáng lập, đã bán Rigel cho Cục Cảnh sát tỉnh Sơn Đông -  cơ quan cảnh sát đầu tiên ở Trung Quốc mua phần mềm này. Colin Sutton, cựu sĩ quan điều tra cấp cao của Đội cảnh sát Metropolitan, người đã dẫn đầu cuộc điều tra và bắt giữ sát nhân hàng loạt Levi Bellfield khẳng định phương pháp lập hồ sơ địa lý là một bộ môn khoa học chính xác hơn phương pháp lập hồ sơ tâm lý tội phạm.

Phương pháp của Rossmo còn có vô số ứng dụng khác. Ông Kim, hiện đứng đầu Trung tâm Điều tra và Tình báo Không gian Địa lý tại Đại học Bang Texas, đã làm việc với Cơ quan Kiểm soát Biên giới Hoa Kỳ, sử dụng Rigel để điều tra tuyến đường nhập cư bất hợp pháp. Các nhà phân tích quân sự đã sử dụng lược đồ địa lý của ông để phát hiện các căn cứ của đối phương từ các vị trí của thiết bị kích nổ tự tạo và các cuộc tấn công bằng lựu đạn phóng tên lửa ở Iraq và Afghanistan.

Huyền Thi