AI认出了你，你却认不出自己
面孔识别（face recognition）是人类自婴儿时起最早发展的技能之一，每个小婴儿都表现出对人脸的兴趣，逐渐追随母亲的面孔。“脸”也可算是人类最喜欢辨识的图案，在云朵里、在火星上，人类都曾经“看出”过一张脸。现在使用人工智能技术进行人脸识别也已相当成熟，不少城市的火车站和机场都可以刷脸进站，天网系统也抓住了多名逃犯。然而，一种叫做“面孔失认症”（prosopagnosia）的疾病却折磨着一群人，使他们无法辨别不同的人脸——对他们而言，所有的脸就像一大堆相似的红富士苹果，很难从中准确地挑出一个。这种奇特的疾病提示着我们，人类看似理所当然的能力之下隐含着并不简单的原理：我们那仅有3磅重的大脑，是怎么认出脸的呢？
撰文 | 顾凡及
当我们看到某张脸的时候，我们不仅能识别这是一张人脸，而且还能知道这是谁的脸，也就是说我们能在一类对象中区别其中不同的个体。当然，能这样做的前提是我们对这类物体要特别熟悉，而且识别其中的不同个体对我们的生活十分重要。对于不是这样的物体，我们就做不到这一点。例如，我们一般人不能从一大堆同类苹果中识别其中的某个苹果，或是从鹅卵石小巷的路面中认出某块特别的鹅卵石。因此，科学家在研究这类识别问题时，选择以人脸识别为代表也就不足为奇了。
为何有人“见面不识”
虽然早在古希腊时期就有文献报道认不出人脸的病例，例如古希腊的修昔底德（Thucydides）将军就描写过从鼠疫中康复后的士兵认不出自己朋友的故事，但是人们一直都只是把这种现象作为奇闻趣事罢了。直到20世纪初，医生才认为这可能是因损伤了脑的特定部位而引起的。
1872年英国神经病学家约翰·休林斯·杰克逊（John Hughlings Jackson）记载了一位脑右半球后侧卒中病人的症状：不认路也不认人，甚至认不出自己的妻子……离家后到处晃荡找不到回家之路。但是一直到20世纪中叶，虽然有上述这样的临床证据，神经病学家还是对脑中有专门识别某一类对象中的不同个体的区域表示怀疑。成见阻碍了对面孔失认症的研究。
1947年，德国神经病学家博达默（Joachim Bodamer）描述了第二次世界大战期间头部严重受伤的一些士兵在辨识人脸方面出现问题的事实。这些伤兵通常抱怨自己连熟人的脸也分不清。有些人甚至认不出镜子里的自己或者自己的照片。当博达默要他们照镜子时，尽管他们知道镜子里的像应该就是自己，但是就是觉得非常陌生。尽管他们能分清脸上的各个部分，如眼睛、嘴巴等，也知道看到的是一张人脸，但是就是不知道这是谁的脸。在他们看来所有的脸都差不多。这就像你在一大堆红富士苹果里认不出其中某个特定的苹果一样。但是他们能根据语音等其他线索进行分辨，并且他们视觉的其他方面，除了有些病人在色觉方面也有问题之外，大体上都是正常的，也并不患有健忘症。博达默把这类特殊的症状称为“面孔失认症”。他认为，既然脑部受伤的士兵表现出这样特殊的症状，那么一定有特殊的脑区负责人脸识别。
并非所有人都同意博达默的这种看法。1953年克里奇利（Macdonald Critchley）发表了一篇文章强烈批评博达默的看法，他写道：“很难相信人脸会是在知觉方面和空间中所有的其他物体，无论有生命的还是无生命的，都不一样的一大类别。人脸在大小、形状、颜色和能动性（motility）这些特性方面有哪一点能和其他的物体截然不同呢？”
1955年英国神经病学家帕利斯（Christopher Pallis）仔细研究了病人 A. H.。1953年6月 A. H.得了脑卒中，那是一天晚上，他在酒吧喝了几杯酒后突感不适，他被送回家上床睡觉，但是睡得不好。次日早上他起床后发现自己看上去非常奇怪。他是这样告诉帕利斯的：
我起床后，头脑清楚，但是认不得卧室了。我去了次卫生间。我找不到路，也认不清地点。转身回到床上后，发现自己认不得房间了，对我来讲，这里成了陌生的地方。
我看不到颜色，只能区分亮暗。接着我发现所有的脸都一样。我分不清我的妻子和女儿。后来我不得不等我的妻子和母亲开口后才敢认她们。我的母亲已80高龄。
我可以很清楚地看到眼睛、鼻子和嘴，但是不能把它们组合起来。它们看上去都像是在黑板上用粉笔画出来似的。
我认不出照片里的是谁，就连自己也认不出。在酒吧里我看到有个陌生人盯着我看，就问酒保这是谁呀。您会笑话我的，我是在看镜子里的自己。
…………
A. H.还有一些其他的视觉问题，但是他并没有物体失认症，他能区分几何图形，画复杂图形，拼拼图和下棋。
自帕利斯起人们对许多面孔失认症病人做了尸检，结果很清楚，所有病人都在右侧视觉联合皮层有损伤，特别是枕颞叶皮层的底面，几乎总在梭状回有损伤。20世纪80年代以后用脑成像技术对活着的病人进行扫描，结果都显示在梭状回脸区有损伤。对正常人做的功能磁共振扫描也显示，当受试者看人脸时他们的梭状回脸区的活动要比看其他东西时强得多。
20世纪末，琼斯和特拉内尔研究了一个比较典型的病例。这是一位72岁的退休女教师，在出现面孔失认症症状之前5年，她得了一次心肌梗死。就在她到他们的诊所就诊前一个月，她突然看不到颜色了，所有的交通灯都成灰色的了。她还认不清人脸，也不识字了。对一张人脸像，虽然她能准确地说出照片里的人的性别、面孔表情和年龄，但是就是讲不出这是谁。现在她只能根据熟人的步态和声音来认出这是谁。她的智力和语言都没有问题，对视觉空间的判断、注意和定向也都正常。磁共振检查表明，她的双侧枕颞叶皮层都受到损伤，这就是她的病因。对一系列其他这种病人做的研究都表明，这种病人脑损伤发生在枕颞叶皮层，主要是枕叶脸区、梭状回脸区和颞上沟。
面孔失认不稀奇
以前人们以为面孔失认症是一种稀有的失常，但是最近的研究发现事情并非如此。德国科学家格吕特尔夫妇（Thomas Grueter, Martina Grueter）经过调查发现：人群中约有2%—3％的人有这个问题，只是许多人自己并没有意识到。这是因为这些人生来如此，他们可以通过衣着、发型、步态、语声等认出别人，他们还以为大家都是这样的。其实，托马斯·格吕特尔（Thomas Grueter）本人就是如此，他只是在有一次他妻子看一个有关面孔失认症的电视节目时，才发现自己也有节目中所讲的那些症状！
面孔失认症最初是在一些脑受到损伤的病人身上发现的。他们以前是正常的，一旦身遭此祸，产生了前后鲜明的对比，因此易于发现而已。国际知名的神经病学家萨克斯（Oliver Sacks）自己也是一位天生的面孔失认症患者，在他看来所有人的脸都差不多。萨克斯在其名著《心灵之眼》（The Mind’s Eye）一书中对自己的经历有非常生动的描写：
从我开始记事时起，我就在识别人脸方面有困难。在孩提时代，我对此并不太在意，但是到我十几岁进入一所新学校时，认不出人脸常常使我陷于窘境。我经常认不出同学，这令他们迷惑不解，有时还会让他们感到受到了冒犯，这是因为他们不了解我在知觉方面有问题（为什么会这个样子？）。通常我在认出好朋友方面没有多大问题，特别是我的两个最好的朋友科恩（Eric Korn）和乔纳森·米勒（Johathan Miller）。这部分是由于我能认出他们的一些特征：科恩有一双浓眉，戴着一副镜片很厚的眼镜；乔纳森·米勒又高又痩，一头蓬松的红发。
…………
到了76岁，尽管我毕生都在想方设法找办法补偿，但是我在认脸和认路方面依然问题重重。特别是当我在出乎意料的地方遇到人时问题就更大了，即使我仅仅在5分钟之前刚遇到过他们也还是一样。有一天早上，在我刚看过我的精神治疗师出来就发生了这样的事情（我有好几年都每周两次到他那儿看他）。就在我离开他的办公室几分钟后，在大楼的门厅里有一位穿着庄重的男子向我打了个招呼。我对这位陌生人好像竟然认得我大为不解，直到看门人叫他的名字和他打招呼时，我才恍然大悟，他不是别人，而正是我的那位治疗师。（这成了我们下一次见面的话题，我想他对于我所说的这个问题有其神经病学基础，而并非精神问题的说法并不完全相信。）
…………
我在人脸识别方面的问题并不仅限于和我最接近的人和最亲爱的人身上，甚至还涉及我自身。我有好几次都为了几乎撞到一位大胡子男人而道歉，结果却发现这个大胡子男子就是我在镜子中的像。有一次在有室外餐桌的餐厅中还发生了正好相反的情形。在一张这样的路边餐桌旁坐下后，我一如既往地转身朝向餐厅的窗户开始梳理胡子。然后我发现，我以为是我自己在窗户上的像并没有在梳理胡子，而是奇怪地看着我。其实是有一位有花白胡子的男子坐在窗的那边，他一定是在好奇我为什么对着他梳理胡子。
通过他的精彩描写，想必读者对面孔失认症已经有了初步认识。萨克斯在书中还讲了许多其他有趣的故事，限于篇幅，我们在这里就不再引下去了，有兴趣的读者可以自己去读读他的这本书。
人脸识别特殊吗？
20世纪60年代，应国瑞（Robert K. Yin）发现人对脸的识别和对其他事物的识别有所不同的。对一般的事物来说，无论照片是正放还是倒放，都不太影响人的识别；但是对人脸的照片来说，正放或是倒放却大不相同，这就是所谓的“人脸倒置效应”。据此他认为，人脸识别需要某些不同于识别其他对象的视觉处理。他猜想人脸识别更需要整体性；而对其他对象来说，脑可能更着重于其各个组成部分。不过也不是所有人都同意应国瑞的这种假说。例如有人认为，在人脸识别上有两个因素：特征以及各个特征之间的相互关系；当把人脸倒置后，干扰了脑对后一因素的处理。
当把人脸的照片倒置后，我们就注意不到一些在正放时一眼就能看出的巨大区别。在下面图中，有人把一位女士的双眼和嘴巴倒了方向，一般人在把照片倒置时发现不了差异，但是如果把照片正放，您就立刻发现这一点了。请把手机屏幕倒过来放，亲自体验一下吧。
不过研究还发现，许多这种病人分不清的不仅是人脸，而且往往也分不清一大类相似对象中的某些特定对象。例如，有一位病人就不能根据汽车的外形认出某部特定的汽车。但是也有相反的情形。意大利神经学家伦齐（Ennio de Renzi）有一位面孔失认症病人，他能从停车场里认出自己的车，从许多手写的字里面认出自己的笔迹，如此等等。这些问题还有待进一步的研究。
更大的挑战是，有人认为人脸识别其实和从一大类同类物品中识别其中某个个体并无实质性的区别。人脸识别之所以显得特别，只不过是因为人脸识别在社交中所起的重要作用，而使人在不知不觉中进行了大量训练的结果，如果对其他对象也这样训练，那么对这些对象的识别也能产生和人脸识别类似的现象。例如，让狗选美大赛中训练有素的评判员看倒放的狗照片，他们在识别狗品种的能力方面也大打折扣。后来发现，识别这些个体的脑区也非常接近梭状回脸区。也许梭状回脸区中神经元的功能是在经过大量的训练之后从一大群类似的对象中识别出某个特定的对象，不管这个对象是某个人脸还是狗。
以上内容节选、整理自《三磅宇宙与神奇心智》。
《三磅宇宙与神奇心智》，顾凡及著，上海科技教育出版社出版
拥有心智是人之有别于动物的最大特色。人类依靠心智去认识世界，创造文明。奥妙神秘的心智究竟从何而来？为什么人脑这个小小的“三磅宇宙”能产生如此不可思议的奇迹？2500年来，这一谜团一直令无数人好奇不已。
本书以清晰而生动的笔触、严谨且幽默的手法，将人类认识心智的历史进程奠基于现代神经科学的新知识、新进展之上，从感知觉、记忆、情绪、智能、语言和意识等多个侧面，介绍了科学家在征服这个“生命科学最大挑战”的过程中所取得的辉煌成就。全书将学科知识、历史趣闻与科学家生平有机结合，熔科学性、趣味性和前沿性于一炉，是读者了解现代认知科学的最佳入门读物。