论文部分内容阅读
火星上缘何会出现“人脸”？
1976年，美国宇航局发射了海盗1号火星探测器，随后，他们公布了一张照片，并附加了说明文字：照片显示的是火星上一块受侵蚀的岩石台地地形，图片中央的巨大岩石看起来就像是一张人脸，这是由于光影给人们造成了它具有眼睛、鼻子和嘴的错觉……谁料当照片公布之后，情况却发生了戏剧性变化：人们只看到这张脸长得像希腊神话中的斯芬克斯，而完全无视照片的说明！有人干脆宣称这张图片表明了那里曾经存在着高度发达的文明。后来，图片上的另外一些石头也被说成了“金字塔”和“城市”，甚至有人公开指责美国政府，说他们隐瞒了关于火星上存在文明的事实……
为了向大众说明“火星人脸”的真相，1998年4月5日，科学家们操纵火星环球勘察者探测器，又给“火星人脸”重新拍摄了一张照片。这张照片显然看不出“人脸”模样了。但有人却提出，4月正是火星的多云季节，云层的影响很可能遮住了这张脸，所以照片不能算数。
2001年，在一个火星上万里无云的日子，科学家给“火星人脸”拍了第三张照片。这张照片的分辨率是海盗1号先前所拍照片分辨率的27倍多，照片清晰地展现出“火星人脸”的真实面目：像一块干裂的面包。2006年，欧洲宇航局的“火星快车”又给“火星人脸”拍摄了一张照片，这张照片的清晰度简直就像我们日常拍摄的高清晰照片。这张照片所显示出的“人脸”皮肤，看上去比较光滑了，但仍然看不出“人脸”的模样！
如果单单有“火星人脸”这一个现象，那我们倒还可以在破解谜团之后，刀枪入库，马放南山。问题是生活中类似的现象还有很多。如上世纪末，美国佛罗里达州就有人在面包上看到了圣母玛利亚。一位名叫黛安娜·杜塞的女士在烤制芝士三明治的时候，猛然在面包皮上一块褐色的烤痕上，看见了一张非常熟悉的面孔。她说：“当时我看见一张脸正抬头望着我。她就是圣母玛利亚。”在珍藏这块变了味的“老古董”10年后，杜塞把它拿到EBAY网上拍卖，最后竟然以2.8万美元成交，这说明她不是唯一能在面包上看见圣母玛利亚的人。此外，还经常有人发现，一种叫做何首乌的植物竟然会有人的模样；一种很有名的茄子与美国前总统尼克松非常相像……
现在，摆在人们面前的新的谜题是：为什么我们总是能够在一些物体上看到“人脸”？
面孔，请你第一个进来
科学家发现，人们之所以会在一些物体的身上看见人的面孔，这是因为大脑在默默地、忠实地贯彻一个“基本法”，那就是：让面孔优先进入大脑。
大脑里为什么会有这样的一个“基本法”呢？这完全是大脑的学习惯性一手炮制的。美国波士顿大学的科学家发现，大脑在受到外界刺激后，会持续感知到这种刺激，即使这种刺激物已经消失得无影无踪了，但大脑依然会感到刺激依旧存在。
比如，科学家让受试者坐在电脑屏幕前观看屏幕，并让一连串的模糊圆点从屏幕上飞快闪过。起初，受试者不能弄清圆点的移动方向。后来，这些受试者在参加过几轮试验后，便能正确识别出圆点在屏幕上移动的方向了。接下来，科学家在受试者面前放了一块黑色屏幕，并要求他们描述看到的内容。结果，一件奇怪的事情发生了：受试者不仅坚称他们看到了圆点，而且他们还说这些圆点正在朝先前的方向移动。这个结果表明，受试者由于反复看到这些圆点，所以对圆点的敏感度大大增加。由于这种敏感被培养出来了，所以使得他们即使在圆点不存在的情况下，仍然感觉看到了它们。这个现象证明了“大脑学习惯性原理”的存在。用这个原理来解释“火星人脸”等同类现象，我们就会明白，为什么大脑要让面孔率先“通关”：因为面孔识别在人类的视觉世界占了重要地位，与实验中的圆点属于同一范畴，而对面孔的高度敏感，才促使人们对面孔优先识别，并习以为常。
科学家还发现，大脑为了贯彻这个“基本法”，还专门为面孔识别设立了“专项事务处理办公室”。德国不来梅大学的科学家发现，由于大脑有专门的部位负责面孔识别任务，大脑对面孔的识别非常快捷。而对水果等物体的识别，大脑则没有设立什么“专门机构”。
既然大脑对面孔的识别很有办法，那又为什么会把一些物体上的图像当作面孔，导致鱼目混珠呢？是因为大脑超级敏感，还是因为视线过于模糊？“面孔优先”的背后，究竟还隐藏着什么特殊秘密呢？
“面孔优先”背后的谜题
美国麻省理工学院的科学家为研发识别潜在恐怖分子和夜盗者的软件，在研究电脑和人脑面孔识别的方法上，花费了大量心血，最终揭开了其中的一些秘密，这些秘密恰巧就是“面孔优先”背后谜题的题解。
科学家在研究了大量的面孔图片后，找到了对几乎所有面孔都至关重要的特征。他们发现，这些与面孔有关的重要特征其实并不神秘，它只是面孔上几个突出特点和这些特点的组合。如：眼睛总是比额头颜色要深，嘴巴总是比面颊颜色要深，而眼睛和额头、嘴巴和面颊就是两组特点组合。类似这样的特点组合，面孔上大约有12组。如果把这些组合放在一起，就能形成一个面孔模板，电脑依据这个模板就可以认出人的面孔来。
为了寻找电脑与人脑在面孔识别方面的异同点，科学家组织了若干受试者和电脑展开了一场小竞赛。他们分别向受试者和电脑监视器出示一组非常模糊的人的面孔图像，这些面部图像只是在一大团模糊不清的东西上显露一些黑糊糊的圆点。就是说，并没有很明显的信息让观察者很容易识别出面孔来，但由这些圆点组成的脸部整体特征仍然可以让敏锐的观察者发现。竞赛结果显示，电脑和人一样，都能识别出75%的面孔图像。这表明，人脑与电脑都是按照面孔特点组合这个模板，去按图索骥的。
而且，只要物体上出现的面孔特征组合达到六七组以上，人们就能识别出人脸了。也就是说，人们在面孔识别的过程中，往往是先看整体特征，后看局部细节，而且不管这些特点组合出现在谁身上。如果一头驯鹿身上的黑白斑纹恰好符合我们脑海里的某种面孔模板组合特征，那么我们就会把这种图像看做是人脸，也许是影星周润发或歌星林忆莲等等。而火星上之所以会出现“人脸”，也并非是大多数人老眼昏花，那是因为30多年前拍摄的照片比较模糊，科学家为了让人们看清图片，先把原始图片放大并增加它的对比度，同时修补了因信号回传丢失的一些细节，还去除了图像上的网纹，于是导致了人脸特点组合的出现，火星上也因此冒出了“人脸”！这纯粹的巧合事件，导致了人们认为火星上有高级生命的误解的产生。
现在看来，不是火星等物体的奇形怪状迷惑了我们，而是我们对面孔近乎神经质的敏感，把我们给误导了。不过，话又说回来，人们的这种过度敏感，反倒给人们平淡的生活增添了不少乐趣。如“火星人脸”出现后，就快速激发了人们去寻找火星生命的热情，而那个“面包圣母玛利亚”，竟然有人愿意出2.8万美元，买回去欣赏……
（选自《科学之谜》）
1976年，美国宇航局发射了海盗1号火星探测器，随后，他们公布了一张照片，并附加了说明文字：照片显示的是火星上一块受侵蚀的岩石台地地形，图片中央的巨大岩石看起来就像是一张人脸，这是由于光影给人们造成了它具有眼睛、鼻子和嘴的错觉……谁料当照片公布之后，情况却发生了戏剧性变化：人们只看到这张脸长得像希腊神话中的斯芬克斯，而完全无视照片的说明！有人干脆宣称这张图片表明了那里曾经存在着高度发达的文明。后来，图片上的另外一些石头也被说成了“金字塔”和“城市”，甚至有人公开指责美国政府，说他们隐瞒了关于火星上存在文明的事实……
为了向大众说明“火星人脸”的真相，1998年4月5日，科学家们操纵火星环球勘察者探测器，又给“火星人脸”重新拍摄了一张照片。这张照片显然看不出“人脸”模样了。但有人却提出，4月正是火星的多云季节，云层的影响很可能遮住了这张脸，所以照片不能算数。
2001年，在一个火星上万里无云的日子，科学家给“火星人脸”拍了第三张照片。这张照片的分辨率是海盗1号先前所拍照片分辨率的27倍多，照片清晰地展现出“火星人脸”的真实面目：像一块干裂的面包。2006年，欧洲宇航局的“火星快车”又给“火星人脸”拍摄了一张照片，这张照片的清晰度简直就像我们日常拍摄的高清晰照片。这张照片所显示出的“人脸”皮肤，看上去比较光滑了，但仍然看不出“人脸”的模样！
如果单单有“火星人脸”这一个现象，那我们倒还可以在破解谜团之后，刀枪入库，马放南山。问题是生活中类似的现象还有很多。如上世纪末，美国佛罗里达州就有人在面包上看到了圣母玛利亚。一位名叫黛安娜·杜塞的女士在烤制芝士三明治的时候，猛然在面包皮上一块褐色的烤痕上，看见了一张非常熟悉的面孔。她说：“当时我看见一张脸正抬头望着我。她就是圣母玛利亚。”在珍藏这块变了味的“老古董”10年后，杜塞把它拿到EBAY网上拍卖，最后竟然以2.8万美元成交，这说明她不是唯一能在面包上看见圣母玛利亚的人。此外，还经常有人发现，一种叫做何首乌的植物竟然会有人的模样；一种很有名的茄子与美国前总统尼克松非常相像……
现在，摆在人们面前的新的谜题是：为什么我们总是能够在一些物体上看到“人脸”？
面孔，请你第一个进来
科学家发现，人们之所以会在一些物体的身上看见人的面孔，这是因为大脑在默默地、忠实地贯彻一个“基本法”，那就是：让面孔优先进入大脑。
大脑里为什么会有这样的一个“基本法”呢？这完全是大脑的学习惯性一手炮制的。美国波士顿大学的科学家发现，大脑在受到外界刺激后，会持续感知到这种刺激，即使这种刺激物已经消失得无影无踪了，但大脑依然会感到刺激依旧存在。
比如，科学家让受试者坐在电脑屏幕前观看屏幕，并让一连串的模糊圆点从屏幕上飞快闪过。起初，受试者不能弄清圆点的移动方向。后来，这些受试者在参加过几轮试验后，便能正确识别出圆点在屏幕上移动的方向了。接下来，科学家在受试者面前放了一块黑色屏幕，并要求他们描述看到的内容。结果，一件奇怪的事情发生了：受试者不仅坚称他们看到了圆点，而且他们还说这些圆点正在朝先前的方向移动。这个结果表明，受试者由于反复看到这些圆点，所以对圆点的敏感度大大增加。由于这种敏感被培养出来了，所以使得他们即使在圆点不存在的情况下，仍然感觉看到了它们。这个现象证明了“大脑学习惯性原理”的存在。用这个原理来解释“火星人脸”等同类现象，我们就会明白，为什么大脑要让面孔率先“通关”：因为面孔识别在人类的视觉世界占了重要地位，与实验中的圆点属于同一范畴，而对面孔的高度敏感，才促使人们对面孔优先识别，并习以为常。
科学家还发现，大脑为了贯彻这个“基本法”，还专门为面孔识别设立了“专项事务处理办公室”。德国不来梅大学的科学家发现，由于大脑有专门的部位负责面孔识别任务，大脑对面孔的识别非常快捷。而对水果等物体的识别，大脑则没有设立什么“专门机构”。
既然大脑对面孔的识别很有办法，那又为什么会把一些物体上的图像当作面孔，导致鱼目混珠呢？是因为大脑超级敏感，还是因为视线过于模糊？“面孔优先”的背后，究竟还隐藏着什么特殊秘密呢？
“面孔优先”背后的谜题
美国麻省理工学院的科学家为研发识别潜在恐怖分子和夜盗者的软件，在研究电脑和人脑面孔识别的方法上，花费了大量心血，最终揭开了其中的一些秘密，这些秘密恰巧就是“面孔优先”背后谜题的题解。
科学家在研究了大量的面孔图片后，找到了对几乎所有面孔都至关重要的特征。他们发现，这些与面孔有关的重要特征其实并不神秘，它只是面孔上几个突出特点和这些特点的组合。如：眼睛总是比额头颜色要深，嘴巴总是比面颊颜色要深，而眼睛和额头、嘴巴和面颊就是两组特点组合。类似这样的特点组合，面孔上大约有12组。如果把这些组合放在一起，就能形成一个面孔模板，电脑依据这个模板就可以认出人的面孔来。
为了寻找电脑与人脑在面孔识别方面的异同点，科学家组织了若干受试者和电脑展开了一场小竞赛。他们分别向受试者和电脑监视器出示一组非常模糊的人的面孔图像，这些面部图像只是在一大团模糊不清的东西上显露一些黑糊糊的圆点。就是说，并没有很明显的信息让观察者很容易识别出面孔来，但由这些圆点组成的脸部整体特征仍然可以让敏锐的观察者发现。竞赛结果显示，电脑和人一样，都能识别出75%的面孔图像。这表明，人脑与电脑都是按照面孔特点组合这个模板，去按图索骥的。
而且，只要物体上出现的面孔特征组合达到六七组以上，人们就能识别出人脸了。也就是说，人们在面孔识别的过程中，往往是先看整体特征，后看局部细节，而且不管这些特点组合出现在谁身上。如果一头驯鹿身上的黑白斑纹恰好符合我们脑海里的某种面孔模板组合特征，那么我们就会把这种图像看做是人脸，也许是影星周润发或歌星林忆莲等等。而火星上之所以会出现“人脸”，也并非是大多数人老眼昏花，那是因为30多年前拍摄的照片比较模糊，科学家为了让人们看清图片，先把原始图片放大并增加它的对比度，同时修补了因信号回传丢失的一些细节，还去除了图像上的网纹，于是导致了人脸特点组合的出现，火星上也因此冒出了“人脸”！这纯粹的巧合事件，导致了人们认为火星上有高级生命的误解的产生。
现在看来，不是火星等物体的奇形怪状迷惑了我们，而是我们对面孔近乎神经质的敏感，把我们给误导了。不过，话又说回来，人们的这种过度敏感，反倒给人们平淡的生活增添了不少乐趣。如“火星人脸”出现后，就快速激发了人们去寻找火星生命的热情，而那个“面包圣母玛利亚”，竟然有人愿意出2.8万美元，买回去欣赏……
（选自《科学之谜》）