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傳統(tǒng)觀點(diǎn)認(rèn)為，只有擁有哺乳動(dòng)物那樣復(fù)雜大腦的生物才具有識(shí)別面孔的能力。

但科學(xué)家發(fā)現(xiàn)，某些昆蟲也能完成這項(xiàng)任務(wù)。

在大多數(shù)人看來，院子里嗡嗡作響的胡蜂和蜜蜂不過是“頭腦簡單”的生物，然而這些動(dòng)物至少在一種認(rèn)知技能上可與人類及其他靈長類動(dòng)物相媲美——它們能認(rèn)出同伴的臉。就像人類通過記住親人、朋友、同事的面孔建立起穩(wěn)定的人際關(guān)系一樣，一只胡蜂能感知并記憶另一只胡蜂的面部特征，當(dāng)它們再次碰面時(shí)，能通過回憶認(rèn)出對方。另外，某些生來并不具有面孔識(shí)別能力的野生昆蟲在經(jīng)過訓(xùn)練后也能記住同伴的臉，有時(shí)甚至能分辨出人類的面孔。

這一發(fā)現(xiàn)讓科學(xué)家不得不思考這些小小的昆蟲是如何進(jìn)化出這種驚天技能以及昆蟲的哪些腦區(qū)負(fù)責(zé)控制臉部識(shí)別，弄清這些關(guān)鍵問題將有助于軟件設(shè)計(jì)師設(shè)計(jì)出更好的自動(dòng)人臉識(shí)別系統(tǒng)。

意外發(fā)現(xiàn)

許多科學(xué)發(fā)現(xiàn)都源于偶然，科學(xué)家發(fā)現(xiàn)胡蜂能區(qū)分不同個(gè)體也源自于此。2001年，還是一名研究生的蒂貝茨正專注于研究紙巢胡蜂（胡蜂的一種）的社會(huì)生活。她需要在紙巢胡蜂的背部涂上彩色斑點(diǎn)以區(qū)分不同個(gè)體，追蹤聚居區(qū)內(nèi)昆蟲個(gè)體的交流活動(dòng)并進(jìn)行拍攝記錄。有一天，蒂貝茨偶然發(fā)現(xiàn)錄像里有兩只未曾做過標(biāo)記的胡蜂。她仔細(xì)觀看視頻記錄試圖進(jìn)行分辨，卻突然發(fā)現(xiàn)通過觀察胡蜂面部與生俱來的黃色、棕色和褐色的條帶斑點(diǎn)，可以區(qū)分這些未做標(biāo)記的胡蜂。隨后，蒂貝茨腦子里靈光一現(xiàn)，她不禁想——胡蜂自己也能這樣做嗎？

蒂貝茨迫不及待地開始了實(shí)驗(yàn)。她記錄了胡蜂面部各種各樣的圖案并開展測試，看胡蜂能否利用面部圖案識(shí)別同伴。她通過牙簽涂畫改變了一些胡蜂的面部特征，同時(shí)在另一些胡蜂身上也使用了涂料但不改變其面部特征，以此觀察胡蜂群對它們的反應(yīng)。

一般情況下，胡蜂群中極少出現(xiàn)攻擊行為。但蒂貝茨在實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)，胡蜂群對面部特征發(fā)生改變的胡蜂有更強(qiáng)的攻擊性，但與身上使用了涂料的胡峰卻能夠照常相處。這表明胡蜂確實(shí)能夠依據(jù)不同的面部圖案識(shí)別不同的個(gè)體。

這確實(shí)是一個(gè)令人驚訝的發(fā)現(xiàn)。想想人類是如何識(shí)別面孔的——首先我們必須將某人的面部特征進(jìn)行信息組合，同時(shí)在腦海中將這些信息與更多抽象信息（如身份）聯(lián)系起來。然后，當(dāng)我們再次見到這個(gè)人時(shí)，就能快速回憶起他（她）的面孔和身份。

有趣的是，人類能更快更準(zhǔn)確地記住人的面孔，但對漢字一類的復(fù)雜圖案卻需要花費(fèi)更多的時(shí)間和精力來記憶，這是因?yàn)檫M(jìn)化賦予了大腦記憶面孔的能力。人類大腦中有一塊叫做梭狀回面孔區(qū)（fusiform face area）的區(qū)域，專門用來處理面部識(shí)別。這種處理機(jī)制是高度特化的，以至于如果將一個(gè)熟人的照片顛倒過來或?qū)γ娌筷P(guān)鍵區(qū)域（如眼睛）進(jìn)行微小改變，就會(huì)削弱我們識(shí)別熟悉面孔的能力。

既然面孔識(shí)別這一高度特化的能力如此重要，那么胡蜂是否也已進(jìn)化出同樣的特化性，或是進(jìn)化出另一種面孔識(shí)別方式？

為了找出答案，蒂貝茨和邁克爾·希漢（蒂貝茨當(dāng)時(shí)的研究生）開始對胡蜂進(jìn)行訓(xùn)練——讓胡蜂在“正確”和“錯(cuò)誤”的圖案中進(jìn)行選擇時(shí)，如果選擇錯(cuò)誤便給予一次微小的電擊。

使用這個(gè)訓(xùn)練方法，胡蜂學(xué)會(huì)了區(qū)分5種不同類型的圖案——正常胡蜂面部圖、簡單的黑白幾何圖、毛毛蟲（胡蜂的捕食對象）圖像、經(jīng)圖片處理去除了觸角的胡蜂面部圖，以及經(jīng)馬賽克處理過的胡蜂面部圖。這些圖案都是兩兩配對進(jìn)行展示，而胡蜂僅僅經(jīng)過20次訓(xùn)練就能從中準(zhǔn)確選擇，但是當(dāng)后四種圖案兩兩出現(xiàn)時(shí)，胡蜂還是很難區(qū)分，尤其是當(dāng)去除觸角圖案和馬賽克面部圖案出現(xiàn)時(shí)，會(huì)明顯干擾胡蜂的面部識(shí)別能力。

這一實(shí)驗(yàn)結(jié)果強(qiáng)有力地證明了胡蜂具有特殊的面部識(shí)別神經(jīng)系統(tǒng)。這表明，胡蜂像人類一樣，也是通過某些整體性的面部識(shí)別機(jī)制來感知面孔，而不是分別記住面部的各個(gè)元素，因此只有當(dāng)這些不同的面部元素完整且正確排列時(shí)，胡蜂才能正確地進(jìn)行識(shí)別。

人類和胡蜂高度特化的面部識(shí)別能力表明特化機(jī)制在動(dòng)物中可能普遍存在，并且比我們原先預(yù)想的要廣泛得多——?jiǎng)游飼?huì)在環(huán)境條件需要這樣的能力時(shí)進(jìn)化出這種本領(lǐng)。科學(xué)家進(jìn)而推測，在不需要區(qū)分個(gè)體的動(dòng)物群體中，面孔識(shí)別機(jī)制應(yīng)該不會(huì)出現(xiàn)。

為了驗(yàn)證這個(gè)假說，蒂貝茨和希漢考察了紙巢胡蜂的近親——長足胡蜂。長足胡蜂的社會(huì)結(jié)構(gòu)與紙巢胡蜂不同，它們的巢穴是由唯一的蜂后建立，群體成員完全沒有必要識(shí)別彼此面孔。雖然長足胡蜂在經(jīng)過訓(xùn)練后能夠記住面孔，但這對它們來說非常困難，并且記憶的速度和準(zhǔn)確度與記住其他一些圖案差不多。

蜜蜂眼中的人臉

長足胡蜂經(jīng)過長時(shí)間的訓(xùn)練后依然能夠記住同類的面孔。我們是否可以推測，擁有微小大腦的昆蟲也能記住另一種截然不同的生物——人類的面孔？

本文另一位作者、當(dāng)時(shí)正在研究蜜蜂的視覺信息處理機(jī)制的戴爾對蜜蜂能否區(qū)分人類面孔，產(chǎn)生了濃厚的興趣。在一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)神經(jīng)科學(xué)測試中，戴爾向普通的蜜蜂展示人類的面部圖，訓(xùn)練它們從多種面孔中區(qū)分出目標(biāo)面孔。經(jīng)過50次實(shí)驗(yàn)，蜜蜂學(xué)會(huì)了準(zhǔn)確地區(qū)分開目標(biāo)面孔和其他面孔，甚至還學(xué)會(huì)了在一組新的人類面孔中選出目標(biāo)面孔。

其他一些類似實(shí)驗(yàn)也已發(fā)現(xiàn)蜜蜂的面孔識(shí)別機(jī)制與人類驚人相似。首先，盡管蜜蜂記憶面孔的速度與紙巢胡蜂和人類相比較慢，但還是能夠通過后天訓(xùn)練擁有整體性的面孔識(shí)別機(jī)制；其次，蜜蜂能夠記住一張面孔上不同的點(diǎn)，并根據(jù)這些信息在不同的角度上識(shí)別出這張面孔圖像。

研究昆蟲的面部識(shí)別機(jī)制，將有助于我們開發(fā)出更好的自動(dòng)人臉識(shí)別系統(tǒng)（automatic face-recognition systems），也將為研究人員提供一條捷徑，從而更好地改善面部識(shí)別軟件并應(yīng)用在智能機(jī)器上。

另外，研究人員也可以從研究中得知面部識(shí)別機(jī)制是如何進(jìn)化而來的。長足胡蜂和蜜蜂體內(nèi)的“簡單系統(tǒng)”使它們學(xué)會(huì)記憶并掌握識(shí)別面孔的能力，這或許是因?yàn)樗鼈冊诓墒尺^程中本來就需要使用圖案識(shí)別能力，而這種能力或許正是高度特化的面部識(shí)別能力在進(jìn)化過程中的一種過渡態(tài)。

紙巢胡蜂和長足胡蜂是近親，它們最后的共同祖先可能已經(jīng)擁有了相對原始的面部記憶系統(tǒng)——這一點(diǎn)在長足胡蜂身上就可以看到，因此，紙巢胡蜂所具有的高超的面部識(shí)別本領(lǐng)很可能是在與長足胡蜂這一品系進(jìn)化分離后進(jìn)化出來的。

因此，我們不妨花些時(shí)間好好欣賞一下身邊的胡蜂和蜜蜂吧，在它們小小的大腦里，充滿著無窮無盡超出人類想象的東西。

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