破译大脑对人脸的识别

来源 :大科技·科学之谜 | 被引量 : 0次 | 上传用户:Manjay
下载到本地 , 更方便阅读
声明 : 本文档内容版权归属内容提供方 , 如果您对本文有版权争议 , 可与客服联系进行内容授权或下架
论文部分内容阅读
  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。这对于正在發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。
其他文献
温暖的海水是飓风(或台风)的“发动机”,温水表面的低气压与周围大气形成了巨大的压力差,造成气流排山倒海的定向移动,这种移动随着地球旋转而发生偏转,从而形成了能量惊人的旋转气流。飓风持续时间长且威力强大,一路从海洋的深处向陆地席卷,对海洋和沿岸生态系统造成严重的破坏。  那么,在这一切剧烈的变化中,海洋里的野生动物们会有什么样的命运呢?  谁能逃生?  在自然界中,往往是适者生存、强者为王。在飓风来
期刊
随着电影特效技术的发展,科幻电影中频频有炫酷的高科技产品亮相,而宇宙飞船就是表现未来感設计的最好例子。作为将要带领人类游历太空、与外星人作战的工具,宇宙飞船的设计既要结合科学概念,也要炫酷拉风。热心的观众根据主观感受、设计、新意以及计算机技术的应用程度评选出了过去一百年好莱坞电影中的十大炫酷宇宙飞船,让我们看看这份榜单是否与你心中所想的一样。
期刊
最近,天文学家发现,太阳的中心有约1500倍地球质量的物质消失了,它们完全找不到了,在那里出现了一个“洞”。我们之前的理论和观测都认为那里不应该有“洞”,但在最近,通过对太阳更加仔细地分析后发现,那里确实有个“洞”。这可是一个很大的麻烦,它动摇了我们对太阳的基本理解。  太阳之所以重要,不仅仅是因为它为地球上的生命提供了光和热,它还是我们理解更广阔宇宙的钥匙。我们把太阳当作一个重要的参考,借此可以
期刊
人类一直在孜孜不倦地搜寻外星生命,虽然暂时未有所获,但这不等于徒劳无功,更不是浪费资源。搜寻本身,就给人类带来了巨大收益,即使没找到任何外星生命。  有利于学科知识整合  最直接的影响在于,它促使一门新兴学科诞生——天体生物学,这是高度跨学科的综合性学科,至少横跨了天文学、生物学、地质学和行星科学。天体生物学的本科课程,涵盖这些学科的所有基本元素,而硕士、博士课程,则要求必须熟悉并掌握几乎所有这些
期刊
1983年,考古学家在德国南部发现了一个大型坟墓,里面埋葬着34人的骨骸,其中包括9名成年男性、7名成年女性和16名儿童。  骨骼上的钝力外伤迹象显示这些人曾受过严重暴力伤害,包括头部曾受到过石器击打,腿骨曾被打断,受害者没有表现出任何防御性的伤口,表明他们是在逃跑时遇害。  这个坟墓就是著名的塔尔海姆尸坑,年代可以追溯到7000多年前的石器时代,它提供了人类群体冲突的一些最古老的证据,这一群体冲
期刊
由于暗能量的存在,宇宙正在加速膨胀,有人担心随着宇宙膨胀,地球和太阳的距离会不会越来越远;原子会不会膨胀;还有人担心自己的腰围是否会随着宇宙膨胀而一天天变宽。可以肯定地说,如果你的腰围在一天天增大,可能是最近吃的多,锻炼的少,但绝不会是因为宇宙膨胀了。宇宙膨胀也不会引起恒星、行星之间的距离变大,原子也不会随之膨胀。  宇宙膨胀,膨胀的是空间,在大尺度条件下,如星系与星系之间,宇宙膨胀占主导,使星系
期刊
人类历史上,有许多实业家凭借科学知识的帮助而得到了大量的财富,他们带着感恩的心态,反过来不遗余力地资助科学研究,成为了伟大的科学传播者,阿尔弗雷德·诺贝尔便是其中最杰出的代表。然而,与诺贝尔处于同一时代,欧洲还有一位首屈一指的富豪,他的人生经历与诺贝尔的极为相似,他对于科学传播所做的贡献也丝毫不逊于诺贝尔,但不怎么为大众所知。这位富豪就是比利时化学家、实业家——欧内斯特·索尔维。  化学研究带来的
期刊
人的眼睛有两种视觉细胞:视锥细胞和视杆细胞。视锥细胞是视网膜上的色觉和强光感受细胞,主要负责分辨颜色,在较亮的光线下更能发挥其作用。视锥细胞大量分布于中央凹区域,这是视网膜中视觉最敏锐的区域。  视杆细胞则分布于视网膜中心周围,人类视网膜上平均有1.25亿个视杆细胞。比起视锥细胞,视杆细胞更尖细、更瘦长,虽然二者结构一样,但视杆细胞有相当大面积的视色素,捕获光线的能力极强,它对单个光子的敏感度是视
期刊
非洲出现大裂缝  高速公路上,两辆车隔着不远不近的距离向前行驶着。突然,一阵轰隆隆的声音,大地裂开了,前后两辆车之间隔着深深的裂缝,司机惊魂未定,人们开始仓皇逃离。  这可能是我们在某些末日电影中看到的场景,但在非洲肯尼亚,这样的画面可能会在现实中上演。  2018年4月,在肯尼亚西南部的纳罗克镇,连续的强降雨过后,地面上突然出现了一条深15米,宽20米的裂缝,延绵几千米,并且还在持续地扩张中。这
期刊
布满石缸的平原  在老挝东北部的川圹省丰沙湾的查尔平原上布满了石头制成的缸,被称作为“石缸阵”。“查尔”在老挝语中是“石缸”的意思,所以查尔平原也被称作石缸平原。  石缸阵与英国巨石阵、智利的巨石人像和南美洲的石人圈一同被称为“世界四大石器之谜”,并在2006年列入世界文化遗产名录。据考古学家们分析,石缸阵从3500年前就存在了,但是至今为止,石缸阵的来历和用途都不清楚。  神奇的石缸阵  石缸分
期刊