破译大脑对人脸的识别

我们的生活虽然很大程度上是建立在常识基础之上的，但有时常识并不可靠。

就拿对人脸的记忆和识别来说吧，许多人一定以为，既然人脸和猫脸、狗脸同是“脸”，那么我们的大脑在记忆、识别人脸和猫脸、狗脸时，其过程和机制应该是一样的。其实，大谬不然。我们在记忆和识别人脸时所涉及的机制，跟记忆和识别猫脸、狗脸时完全不同。

具体地说，倘若你面对的是一张人脸（哪怕是死人的脸或者图片上的人脸），那么我们是把它按“人脸”的方式来记忆和识别的；而倘若你面对的是一张猫脸或狗脸，那么我们是把它按“物体”的方式来记忆和识别的，也就是说，此时跟记忆和识别一张桌子、一只花瓶所采用的方式完全相同。

这件有违我们常识的事情最早是通过临床观察揭示出来的。

在临床上，很早就有人观察到，一些病人因大脑损伤而丧失对人脸的记忆和识别能力，即成了所谓的“脸盲”。他们中有的对着自己亲人的脸孔也一脸迷茫，严重的甚至对着镜子也认不出自己来。可是，他们记忆和识别物体的能力却完全正常，能轻易地认出这是花瓶，那是玻璃杯。倘若你把他家小狗和邻居家小狗的面部照片出示给他，他也能一眼认出自家的小狗来。而另一类人，则对人脸具有超强的记忆和识别能力，但他们的这种能力仅限于人脸，至于对别的事物，表现就很一般。比如，你要是问他，今天这束鲜花是不是他昨天看到过的那束，他也会像一般人一样犯错误。

我们这种对自己同类的脸的特殊识别能力，必定早在灵长类祖先身上就已经进化出来了，所以对于其他灵长类动物的脸，我们也是一律按照“人脸”而不是按“物体”来处理的。反之亦然：一只猕猴对人脸的识别，也是按它自己同类的脸，而不是“物体”来处理的。

这种把同类（整个灵长类）的脸跟其他物体区别对待，为其“开绿灯”的做法，说明了灵长类动物大脑中，有专门识别同类面部特征的脑区和神经元。事实也正是如此。正是利用这一点，科学家最近破译了猕猴识别人脸的机制。

研究人员将电极插入猕猴大脑中识别人脸的三个脑区，用于记录205个神经元的活动。然后给猕猴看2000张人脸图像。他们发现，就像有不同的相机从多个不同角度拍摄一张脸一样，每个识别面孔的神经元以彼此不同的方式“记录”这张人脸：有的单记录脸形（只要脸形相同，即使换张脸，给出的信号也不变）；有的单记录两眼间距；有的单记录皮肤纹理……这样记录下来的面部特征有50多个。

在破译了哪个神经元的活动反映哪种面部特征之后，研究人员把所记录下来的神经信号输入一个软件，重新合成出一张人脸图像，结果跟原貌非常接近。

尤其重要的一点是，研究人员发现，尽管人脸有无数种，但用50多个特征来描述就足够了。这对于正在发展的识别人脸的人工智能技术，有很大的启发性。

譬如，现在的银行自动取款系统已经开始使用人脸识别技术了。但每个人隔上几年看起来可能就跟以前大不一样，如何不把同一个人认作是两个人呢？那么，我们首先就要搞清楚，决定一张脸的到底有哪些要素，然后看看其中哪些是一生基本保持不变的。在做识别时，只要逐一比较一下这些不变的特征，就不至于把同一个人认作两人了。

本文源自大科技〈科学之谜〉 2017年第12期杂志文章 欢迎您关注大科技公众号：hdkj1997