歲末年初，在AlphaGo化身神秘“網(wǎng)絡(luò)棋手”Master，以60連勝之不敗戰(zhàn)績(jī)橫掃人類圍棋界后，在2017年新開播的第四季《最強(qiáng)大腦》首場(chǎng)“人機(jī)大戰(zhàn)”中，百度人工智能機(jī)器人“小度”，也成功戰(zhàn)勝有“腦王”之稱的人類選手王峰。
此次人機(jī)競(jìng)賽的項(xiàng)目是“人臉識(shí)別”，要匹配年齡跨度較大的數(shù)十張童年照片與現(xiàn)場(chǎng)數(shù)十名嘉賓觀眾。有專家表示，這對(duì)人工智能而言難度較大，因?yàn)闄C(jī)器沒有直覺，只能依靠分析數(shù)據(jù)進(jìn)行學(xué)習(xí)。同時(shí)，整容、化妝、戴美瞳等因素都有可能影響人工智能識(shí)別的準(zhǔn)確率。
那么，人類在“人臉識(shí)別”領(lǐng)域的能力究竟如何？2017年1月6日，發(fā)表在《科學(xué)》雜志的一項(xiàng)研究顯示，人類的人臉識(shí)別能力會(huì)隨年齡增長(zhǎng)而有所增強(qiáng)。
年紀(jì)越大越靈光
如果你因自己的社交圈越來越大而擔(dān)憂，大可不必。你的大腦可以記住所有這些新面孔，因?yàn)樵谖覀兊拇竽X中，有一塊區(qū)域在成年后仍在增長(zhǎng)。
這項(xiàng)發(fā)現(xiàn)令人震驚，因?yàn)榇竽X在成熟后，其大部分變化都需要修改神經(jīng)元之間的現(xiàn)有連接。但是近期由美國(guó)斯坦福大學(xué)醫(yī)學(xué)院所領(lǐng)導(dǎo)的團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn)，腦部掃描顯示，腦皮層中的梭狀回區(qū)域會(huì)隨著年齡的增長(zhǎng)而顯著增大。
梭狀回被認(rèn)為對(duì)人臉識(shí)別有所貢獻(xiàn)，而成人的這種識(shí)別能力遠(yuǎn)優(yōu)于兒童。他們對(duì)47位不同年齡的人進(jìn)行腦部掃描，發(fā)現(xiàn)在考慮了每個(gè)大腦整體大小有所不同的情況下，成年人在該區(qū)域的腦物質(zhì)比兒童要多出12.6%。
“讓人感到驚訝的是，這些改變涉及到的是一個(gè)不同的機(jī)制，擴(kuò)張而非修剪。”Kalanit Grill-Spector的團(tuán)隊(duì)領(lǐng)導(dǎo)了此次研究發(fā)現(xiàn)。此前，人們一直認(rèn)為幾乎所有的大腦改造都出現(xiàn)在嬰兒期、兒童期和青少年期。
Grill-Spector 表示，梭狀回的改變似乎只存在于人類身上，而且可能反映了人臉識(shí)別在人們生活中的重要性，特別是成年之后。“我們?cè)诓粩嗟財(cái)U(kuò)張社交圈。進(jìn)入高中或大學(xué)后，我們已經(jīng)知道成千上萬個(gè)人。我們這一輩子都在繼續(xù)認(rèn)識(shí)新面孔。”
該團(tuán)隊(duì)將人臉識(shí)別區(qū)域與位置識(shí)別區(qū)域進(jìn)行對(duì)比后發(fā)現(xiàn)，后者在所有年齡段都保持同樣大小。
“我們?cè)缙诘墓ぷ黠@示，位置和物體識(shí)別的發(fā)展遠(yuǎn)（比人臉識(shí)別）要早。但是人臉識(shí)別在整個(gè)青少年期都在繼續(xù)發(fā)展，而且這種識(shí)別非常困難，因?yàn)樗灰揽堪l(fā)現(xiàn)面部變化的細(xì)微差別來分清每個(gè)人。”Grill-Spector表示。
在人的一生中，大多數(shù)腦部變化都包括修剪神經(jīng)元之間的連接。“修剪的作用獲得了大量的關(guān)注，但是這些新結(jié)果顯示，組織增生在腦皮層的微調(diào)中也起到一定作用。” 美國(guó)新罕布什爾州達(dá)特茅斯學(xué)院的Brad Duchaine表示，大腦中人臉識(shí)別區(qū)域的增長(zhǎng)遲緩可能會(huì)導(dǎo)致自閉癥，或讓人無法識(shí)別人臉。
可習(xí)得的“最強(qiáng)大腦”
那么，《最強(qiáng)大腦》節(jié)目中看似匪夷所思的大腦能力的背后，到底有怎樣的科學(xué)背景呢？普通大眾又能否習(xí)得這種“腦力”呢？《中國(guó)科學(xué)：生命科學(xué)》于2016年第10期發(fā)表了由北京大學(xué)魏坤琳、方方擔(dān)任通訊作者撰寫的點(diǎn)評(píng)文章。
以“捕風(fēng)者”曹全全為例，他挑戰(zhàn)的是在一個(gè)電影片段中插入另一部電影的一幀，他需要分辨這一幀畫面來自于哪部電影。膠片電影的放映速度是每秒24幀，一般人只能看到畫面“閃”了一下，而曹全全則可以在此期間分辨出畫面內(nèi)容，再判斷該畫面來自于哪部電影，其毫秒級(jí)別的視覺辨別能力令人驚嘆。
然而事實(shí)上，普通人的視覺系統(tǒng)在經(jīng)過足夠的練習(xí)后，幾乎都可以具備這種辨別能力，這在心理學(xué)研究領(lǐng)域中被稱為“知覺學(xué)習(xí)”。
在知覺學(xué)習(xí)的經(jīng)典實(shí)驗(yàn)范式中，Karni和Sagi最早使用的紋理辨別任務(wù)（TDT）與曹全全的挑戰(zhàn)最為相似，兩者同樣都是在極短時(shí)間內(nèi)呈現(xiàn)刺激然后進(jìn)行視覺辨別和判斷。實(shí)驗(yàn)結(jié)果證明，通過約10天的知覺學(xué)習(xí)訓(xùn)練，便可讓每個(gè)普通人具備類似的視覺辨別能力。
除了紋理辨別任務(wù)外，知覺學(xué)習(xí)還可以通過訓(xùn)練提高人們對(duì)其他基本視覺特征的辨別能力，包括視覺對(duì)比度、空間視敏度等。除了視覺外，觸覺和聽覺也存在知覺學(xué)習(xí)效應(yīng)，如通過訓(xùn)練提高手指對(duì)振動(dòng)頻率的辨別能力，以及聽覺系統(tǒng)對(duì)聲音時(shí)長(zhǎng)的辨別能力等。
蘇清波所挑戰(zhàn)的“奔跑的力量”，被嘉賓認(rèn)為是《最強(qiáng)大腦》第三季難度最高的項(xiàng)目。50位奔跑者在巨型廣場(chǎng)上自由跑動(dòng)15分鐘，選手需要在此期間內(nèi)同時(shí)觀察和記憶50條奔跑路線，隨后繪制出嘉賓指定的任一條路線。 蘇清波在此展現(xiàn)的是遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過常人的多客體追蹤能力。
在日常生活中，人們常常需要同時(shí)關(guān)注和追蹤多個(gè)物體。足球運(yùn)動(dòng)員必須追蹤隊(duì)友和對(duì)手的跑位以及球的位置；警察需要同時(shí)追蹤人群中多個(gè)個(gè)體的行動(dòng)，找出潛在安全隱患。近30年來，科學(xué)家針對(duì)多客體追蹤背后的心理機(jī)制做了大量探索，發(fā)現(xiàn)了一些行為及腦成像方面的規(guī)律。
他們認(rèn)為，多客體追蹤和視覺注意密切相關(guān)。人腦的注意資源是有限的，如果將注意比作一盞聚光燈，那么我們的聚光燈在同一時(shí)刻只能照亮視野中的一小塊區(qū)域。
然而多客體追蹤的研究暗示，人類的注意可能是多盞聚光燈在并行工作，照亮視野中的不同區(qū)域，這一假說被稱為“多焦點(diǎn)注意”。另一部分研究者認(rèn)為，人腦注意的焦點(diǎn)只有一個(gè)，但是可在不同物體之間切換，注意是在物體的視覺索引間進(jìn)行切換，索引形成于早期視覺加工階段，這一假說被稱為“切換模型”或“前注意索引理論”。以上兩種學(xué)說均有充分的實(shí)驗(yàn)證據(jù)支持。
多客體追蹤是否可能被學(xué)習(xí)？心理學(xué)家的答案是肯定的，但需要長(zhǎng)時(shí)間或在特定條件下的訓(xùn)練。2006年，Green和Bavelier發(fā)現(xiàn)電子游戲玩家的追蹤容量比非玩家多2項(xiàng)，這可能與玩家在游戲中需主動(dòng)分配注意資源有關(guān)。隨后他們讓非游戲玩家進(jìn)行一個(gè)月的“第一人稱”射擊游戲訓(xùn)練，結(jié)果發(fā)現(xiàn)長(zhǎng)時(shí)間的注意訓(xùn)練顯著提高了多客體追蹤容量�！�