破譯大腦對(duì)人臉的識(shí)別

林之森

我們的生活雖然很大程度上是建立在常識(shí)基礎(chǔ)之上的，但有時(shí)常識(shí)并不可靠。

就拿對(duì)人臉的記憶和識(shí)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(shí)別人臉和貓臉、狗臉時(shí)，其過程和機(jī)制應(yīng)該是一樣的。其實(shí)，大謬不然。我們?cè)谟洃浐妥R(shí)別人臉時(shí)所涉及的機(jī)制，跟記憶和識(shí)別貓臉、狗臉時(shí)完全不同。

具體地說，倘若你面對(duì)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(shí)別的；而倘若你面對(duì)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(shí)別的，也就是說，此時(shí)跟記憶和識(shí)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(shí)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(duì)人臉的記憶和識(shí)別能力，即成了所謂的“臉盲”。他們中有的對(duì)著自己親人的臉孔也一臉迷茫，嚴(yán)重的甚至對(duì)著鏡子也認(rèn)不出自己來?？墒?，他們記憶和識(shí)別物體的能力卻完全正常，能輕易地認(rèn)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(rèn)出自家的小狗來。而另一類人，則對(duì)人臉具有超強(qiáng)的記憶和識(shí)別能力，但他們的這種能力僅限于人臉，至于對(duì)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(huì)像一般人一樣犯錯(cuò)誤。

我們這種對(duì)自己同類的臉的特殊識(shí)別能力，必定早在靈長類祖先身上就已經(jīng)進(jìn)化出來了，所以對(duì)于其他靈長類動(dòng)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(duì)人臉的識(shí)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(gè)靈長類）的臉跟其他物體區(qū)別對(duì)待，為其“開綠燈”的做法，說明了靈長類動(dòng)物大腦中，有專門識(shí)別同類面部特征的腦區(qū)和神經(jīng)元。事實(shí)也正是如此。正是利用這一點(diǎn)，科學(xué)家最近破譯了獼猴識(shí)別人臉的機(jī)制。

研究人員將電極插入獼猴大腦中識(shí)別人臉的三個(gè)腦區(qū)，用于記錄205個(gè)神經(jīng)元的活動(dòng)。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(jī)從多個(gè)不同角度拍攝一張臉一樣，每個(gè)識(shí)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(hào)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(gè)。

在破譯了哪個(gè)神經(jīng)元的活動(dòng)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(hào)輸入一個(gè)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(diǎn)是，研究人員發(fā)現(xiàn)，盡管人臉有無數(shù)種，但用50多個(gè)特征來描述就足夠了。這對(duì)于正在發(fā)展的識(shí)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(dòng)取款系統(tǒng)已經(jīng)開始使用人臉識(shí)別技術(shù)了。但每個(gè)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(gè)人認(rèn)作是兩個(gè)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(shí)別時(shí)，只要逐一比較一下這些不變的特征，就不至于把同一個(gè)人認(rèn)作兩人了。endprint