揭 开 面 容 识 别 的 奥 妙（原创首发）

lesenhower

前两天一个朋友很兴奋的告诉我，他申请的一个关于面容识别的软件开发项目中标了 ，让我忽然想起自己这篇作品。
需要向读者说明的是，里面所谓的“今年”都是至少5年前了，现在可能已经有了新的发展，也希望了解这方面最新进展的朋友能跟进。

揭 开 面 容 识 别 的 奥 妙

藏在脑海深处的一张“脸”

你是否对曾遇见的每一张脸都过目不忘？如果是，那么在你的脑海中很可能储存着一张“标准面容”——听上去有点可怕，但这却是最新研究的发现。
最新的面容识别理论认为，我们的记忆深处储存着一张极有代表性的“标准面容”。我们无法知道这张“标准面容”到底是什么样子，但我们却可以推断出它很可能是大脑将其接触过的所有面容进行综合、平均后形成的。你正是靠着头脑里储存的这张“标准面容”去识别他人的。举个例子，你跟一位长着大鼻子的好朋友已多年未见面，某天你们在咖啡厅里邂逅，他与众不同的大鼻子立刻和你头脑中的“标准面容”发生冲突，迅速勾起你对他的记忆，使得你在阔别多年后仍能一眼认出他来。然而，假如你在与大鼻子朋友重逢之前已经跟一大堆长着大鼻子的人生活了好些年，那么——可以想见——你头脑中的“标准面容”也就变成“大鼻子”了，这时即使你和你的老朋友迎面相遇，恐怕也只有擦肩而过了。
这是马克斯普朗克研究院的德国科学家戴维·利奥波德和他的同事们在进行了一番的研究得出得结论。他们同时指出，这张“标准面容”并非固定不变，而是可以不断自我改变。当我们周围的面孔发生巨大变化时——比如，从爱荷华州的农场搬家到中国大陆的小山村——记忆中的“标准面容”也会随之发生大的改变。而随着它的改变，大脑的识别能力也相应发生变化。
戴维和他的同事们还进行了另外一项试验。他们使用在电影和广告制作中经常用到的一种合成技术创造了一张“标准面容”。这张“标准面容”是通过将100名普通人的面容平均处理后得到的，并非面容的全部，仅包含了三种面部特征——鼻子的大小、双眼间距和前额高度。接着，他们选择了四名长相各具特征的自愿者作为研究对象。他们记录了这四人（亚当、吉米、约翰和亨利）的面容，然后根据他们各自的面容特征创造了与其显著特征完全相反的“相反面孔”。例如，亚当的鼻子特别圆，那么他的“相反面孔”（不妨称为“反亚当”）就长着比一般人要尖的鼻子。另外，他们还创建了一系列“准亚当”版本。这些“准亚当”们的鼻子比真亚当要窄，但比普通人圆，从极具“亚当特性”逐渐过渡到几乎不具“亚当特性”。吉米等人也同样制作了这样的系列版本。此后，研究人员便开始训练一批观察者去识别这四人面容的各种版本，直到观察者能识别只具少量原型特征的“准版本”为止。经过一番练习，观察者们已能从仅具1/3原始特征的一闪而过的图片中识别出原型本人。这时候，研究人员让观察者注视“反亚当”5秒，然后再进行上述的测试，结果便发生了变化。这回，观察者们连仅具1/10“亚当特性”的“准亚当”也能识别，但却再难以识别“准吉米”、“准约翰”和“准亨利”。一个较合理的解释是，“反亚当”改变了记忆中的“标准面容”，使之强调了鼻子大小的特征而忽略了其他特征。戴维已将这一研究结果发表在今年的《自然（神经学4）》上。

不要动，他们就认不出你

某夜，你漫步街中，一人迎面走来，你无意中瞥见他的脸。你觉得他很眼熟，象你小学时的一位同窗，但灯光昏暗，你不敢肯定。而这时，他的一个极细小的动作——甩甩头，或是扬扬眉——立刻让你不再怀疑。你确定的走上前去，热情的拍拍他的肩膀，唤出他的名字……
或许很多人都曾有过这类似的经历，从这样的经历中我们能获得什么启示呢？
伦敦学院大学的希尔和约翰斯顿两位研究员对此现象做了一番研究。研究结果表明：在没有其他任何信息的情况下，我们是凭借头面部的动作来识别某人身份或是判断“他”的性别。
具体的试验过程是这样的：希尔等人首先找到了200名男、女自愿者，将他们的相貌输入电脑中。通过电脑对这200张脸进行综合、平均，得到了一张很普通的面容（这与前文中提到的“标准面容”类似，不妨亦称之为“标准面容”）。然后，他们让自愿者们各自讲一个笑话，同时采用在游戏人物设计和电影特效中常用到的“动作捕捉”技术来捕捉并记录了自愿者们讲笑话时的面部动作。接着，希尔等人将记录下来的面部动作通过特殊技术一一整合在“标准面容”上，这样就得到了一系列只保留了动作信息而不具备性别或其他任何个性特征的“数字面容”。再下一步，他们让另一批自愿者根据“数字面容”所记录的各种动作特征去识别相应的原人。结果首先证明我们的确可以利用动作特征来识别他人。但另一发现却令人惊讶：当“数字面容”显示简单、机械的动作，如点头、摇头时，观察者们较易识别；而当显示的是复杂、生动的动作时，观察者们反而频频出错。希尔对此的解释是：不同个体在交流相近的信息或表达相似感情时显露出的复杂、生动的面部动作通常趋于一致；而简单、机械的动作才更具有个体特异性。
另一项试验是让观察者确定“数字面容”对应的真人的性别。这一次，那些复杂、生动的动作就显得更有效了。这也许可以用进化生物学家威廉•哈密尔顿的发现来解释——他曾报道过，女性与男性有着不同的面部表情，女性比男性在更多的时候保持着面容的对称和协调。我们也许早已学会通过这一特征来区分男、女了。
希尔等人还通过一个反向思维的试验来验证自己的结论：将“数字面容”倒转180度再拿给观察者识别。这一下，观察者门的判断可就漏洞百出了，用希尔的话说，“简直就象完全丧失了识别的能力”。这一结果也就更一步证明了“动作”在大脑的识别过程中具有特殊的意义。
希尔等人的研究结果得到了伦敦金史密斯学院的心理学家金•瓦兰的赞同，后者确切的指出，尽管现在还不能证明在日常生活中人们也依靠面部动作来识别他人，但可以肯定的是，当其它线索不太可靠，如光线太暗时，我们的确有通过面部动作来识别他人的能力。而威尔士加的夫大学的心理学家米歇尔•路易斯则更进一步指出，如果利用这一研究成果来改进现今仅靠静态面容图片来识别身份的计算机安全系统，识别的效率和准确性将大大提高。

奇妙的FFA

人们经常会冒出这样的话：“对不起，我忘了你叫什么名字，但我确实记得你的样子。”没错，人类非常善于识别和记住他人的样子——即使是只有一面之缘的人。人类识别同类的能力似乎比识别其它事物的能力要强得多，这其中是否有什么特殊机制呢？答案是肯定的。事实上，大脑中有一小块区域是专门用作面容识别的。这一区域通常不会对别的事物——即使是很熟悉的事物——起反应。我们把这一小块区域称作“纺锤体面容识别区”（FFA）。大脑右半球的FFA中又含有一个更小的区域，该区域在面容识别的过程中被激活得尤其充分和持久，可能起着更为重要的作用。
一个问题自然而然的产生：是否这一区域（FFA）里储存了一套人类面容特征的图谱，因此只能用作人类面容识别而不能另作他途？又或者，这一部分本身可以用作对任何事物的识别，只不过对我们来说，同类的面容是最为熟悉的东西，对它的识别也就发展得最为充分？田纳西州范德比尔特大学的伊莎贝尔女士对后一个问题作出了肯定的的答案。为了证明自己的结论，她进行了一系列有趣的试验。
伊莎贝尔请来了一批养鸟专家和一批汽车签定专家。对一个养鸟专家来说，他对鸟儿就象对亲朋好友一样熟悉。如果上述结论成立，即人脑的FFA的确能用于除面容之外的其它熟悉事物的识别，那么当养鸟专家识别鸟类时，其大脑FFA区的兴奋度应当大于识别其它非熟悉事物（如汽车）时的兴奋度。试验所测得的结果支持了这一推断。研究人员同时还发现，在相同的鸟类识别试验中，养鸟专家大脑右半球FFA区的兴奋度远大于养鸟新手。在对汽车签定专家所做的类似试验中，也得到了相同的结论。
  由此可见，FFA里面并没有什么所谓的“人类面容图谱”，我们非凡的面容识别能力完全来自于反复、不断的训练。只要经过专门的练习，FFA也可以被用来识别其它事物——不管是云雀还是奔驰车。