林之森
我們的生活雖然很大程度上是建立在常識基礎(chǔ)之上的,但有時常識并不可靠。
就拿對人臉的記憶和識別來說吧,許多人一定以為,既然人臉和貓臉、狗臉同是“臉”,那么我們的大腦在記憶、識別人臉和貓臉、狗臉時,其過程和機制應該是一樣的。其實,大謬不然。我們在記憶和識別人臉時所涉及的機制,跟記憶和識別貓臉、狗臉時完全不同。
具體地說,倘若你面對的是一張人臉(哪怕是死人的臉或者圖片上的人臉),那么我們是把它按“人臉”的方式來記憶和識別的;而倘若你面對的是一張貓臉或狗臉,那么我們是把它按“物體”的方式來記憶和識別的,也就是說,此時跟記憶和識別一張桌子、一只花瓶所采用的方式完全相同。
這件有違我們常識的事情最早是通過臨床觀察揭示出來的。
在臨床上,很早就有人觀察到,一些病人因大腦損傷而喪失對人臉的記憶和識別能力,即成了所謂的“臉盲”。他們中有的對著自己親人的臉孔也一臉迷茫,嚴重的甚至對著鏡子也認不出自己來??墒?,他們記憶和識別物體的能力卻完全正常,能輕易地認出這是花瓶,那是玻璃杯。倘若你把他家小狗和鄰居家小狗的面部照片出示給他,他也能一眼認出自家的小狗來。而另一類人,則對人臉具有超強的記憶和識別能力,但他們的這種能力僅限于人臉,至于對別的事物,表現(xiàn)就很一般。比如,你要是問他,今天這束鮮花是不是他昨天看到過的那束,他也會像一般人一樣犯錯誤。
我們這種對自己同類的臉的特殊識別能力,必定早在靈長類祖先身上就已經(jīng)進化出來了,所以對于其他靈長類動物的臉,我們也是一律按照“人臉”而不是按“物體”來處理的。反之亦然:一只獼猴對人臉的識別,也是按它自己同類的臉,而不是“物體”來處理的。
這種把同類(整個靈長類)的臉跟其他物體區(qū)別對待,為其“開綠燈”的做法,說明了靈長類動物大腦中,有專門識別同類面部特征的腦區(qū)和神經(jīng)元。事實也正是如此。正是利用這一點,科學家最近破譯了獼猴識別人臉的機制。
研究人員將電極插入獼猴大腦中識別人臉的三個腦區(qū),用于記錄205個神經(jīng)元的活動。然后給獼猴看2000張人臉圖像。他們發(fā)現(xiàn),就像有不同的相機從多個不同角度拍攝一張臉一樣,每個識別面孔的神經(jīng)元以彼此不同的方式“記錄”這張人臉:有的單記錄臉形(只要臉形相同,即使換張臉,給出的信號也不變);有的單記錄兩眼間距;有的單記錄皮膚紋理……這樣記錄下來的面部特征有50多個。
在破譯了哪個神經(jīng)元的活動反映哪種面部特征之后,研究人員把所記錄下來的神經(jīng)信號輸入一個軟件,重新合成出一張人臉圖像,結(jié)果跟原貌非常接近。
尤其重要的一點是,研究人員發(fā)現(xiàn),盡管人臉有無數(shù)種,但用50多個特征來描述就足夠了。這對于正在發(fā)展的識別人臉的人工智能技術(shù),有很大的啟發(fā)性。
譬如,現(xiàn)在的銀行自動取款系統(tǒng)已經(jīng)開始使用人臉識別技術(shù)了。但每個人隔上幾年看起來可能就跟以前大不一樣,如何不把同一個人認作是兩個人呢?那么,我們首先就要搞清楚,決定一張臉的到底有哪些要素,然后看看其中哪些是一生基本保持不變的。在做識別時,只要逐一比較一下這些不變的特征,就不至于把同一個人認作兩人了。endprint
科學之謎2017年12期