摘要: 環(huán)球科學(xué)：魚也能識別人臉 研究顯示，一種熱帶魚能夠識別不同的人臉長相。這是人類首次發(fā)現(xiàn)魚類也具有這種技能。 英國牛津大學(xué)（University of Oxford）和澳大利亞昆士蘭大學(xué)（University of Queensland）的研究者發(fā)現(xiàn)，射水魚可...
環(huán)球科學(xué)：魚也能識別人臉
研究顯示，一種熱帶魚能夠識別不同的人臉長相。這是人類首次發(fā)現(xiàn)魚類也具有這種技能。
英國牛津大學(xué)（University of Oxford）和澳大利亞昆士蘭大學(xué)（University of Queensland）的研究者發(fā)現(xiàn)，射水魚可以通過學(xué)習(xí)來識別不同長相的人臉，并能達到極高的準確率。過去，學(xué)界普遍認為，要想完成這樣驚人的任務(wù)，復(fù)雜的視覺識別能力是不可或缺的 相關(guān)論文刊登在《科學(xué)報告》（Scientific Reports）雜志上。
文章的第一作者，來自牛津大學(xué)動物學(xué)系的Cait Newport博士說到：“識別大量人類面孔的差異是一項極其困難的挑戰(zhàn)，主要原因在于所有人類的面龐都是由嘴巴，鼻子和眼睛這些基礎(chǔ)特征組成的。要想辨認成功就必須要進一步地識別更細微的面部特征差異。在辨識來自同個家庭的成員時，如果考慮到他們面孔的相似性，那么識別任務(wù)將會異常困難?！?/p>
“人們猜測，識別面部差異是靈長類動物的專利，因為它們擁有容量極大且功能復(fù)雜的腦，人類腦中的一個特殊區(qū)域?qū)ｉT用于識別面部特征的細微差異。要驗證這種假說，我們需要考察那些腦更小、功能更簡單，且在演化過程中沒有識別面孔需求的動物，是否仍然具備辨別人臉的能力?！?/p>
研究發(fā)現(xiàn)，魚類盡管缺少靈長類動物復(fù)雜的視覺皮層，但它們?nèi)匀豢梢詮亩噙_45張面孔中成功識別指定面孔。研究證明了魚類（一種缺乏大腦重要組成部位新皮層的脊椎動物）確實具有令人驚嘆的視覺辨別能力。
研究者選用了來自熱帶的射水魚作為試驗對象，它們通過噴射水柱來捕食空中飛過的美味食物。試驗中，研究者向射水魚展示了兩幅人臉圖像，并且訓(xùn)練它們用噴水柱來選擇特定的一幅。之后，射水魚將會看到特定圖像和其他新的人臉圖像，它們居然可以從中正確選擇特定圖像。當(dāng)研究員加大試驗難度，將人臉圖像的一些顯著特征，例如頭部形狀和圖像色彩移除后，射水魚依然可以出色地完成任務(wù)。
試驗中射水魚選擇的準確率極高。第一個試驗（從45幅圖像中選擇之前看到的特定圖像）的正確率高達81%，第二個試驗（采用黑白圖像）的正確率更是達到了86%。
Newport博士認為：“相比人類，魚類的大腦要簡單得多，而且完全沒有人類用于識別面孔的腦部結(jié)構(gòu)。盡管如此，許多魚類仍然展現(xiàn)出了令人驚訝的視覺行為，并以自身實力證明了簡單的頭腦照樣能挑戰(zhàn)復(fù)雜的任務(wù)?！?/p>
“射水魚是一種來自熱帶的淡水魚，它們可以通過嘴部噴射水柱來取食水面樹枝上的小昆蟲。我們將顯示器放置在水族箱外向射水魚展示人臉圖片，并訓(xùn)練它們選擇其中一張?zhí)囟▓D片，當(dāng)魚們掌握了這項技能后，顯示器將會重新展示包含這張?zhí)囟▓D片在內(nèi)的一系列新圖片來測試魚的學(xué)習(xí)結(jié)果。”
“在所有的測試中，射水魚都成功選擇了特定的人臉圖片，這表示它們同樣有辨別人臉區(qū)別的能力。當(dāng)我們升級了挑戰(zhàn)難度，把所有圖片變成黑白照片，并統(tǒng)一所有照片的頭部形狀后，射水魚依舊能成功識別特定圖片。
“這個試驗結(jié)果說明，復(fù)雜的人腦結(jié)構(gòu)并非識別人臉的必要條件。人腦的獨特結(jié)構(gòu)也許在于可以更快速的處理大量的人臉信息，或者在各種不同的觀察條件下有效識別人臉。”
過去人類發(fā)現(xiàn)鳥類同樣具有人臉識別技能，但與魚類不同的是，鳥類具有與人類新皮層相似的腦部結(jié)構(gòu)。此外，在魚類的進化史中也不太可能演化出這項識別技能。
泛科學(xué)：魚認得你的臉
當(dāng)你望著魚缸，魚缸裡的魚也回望著你。而且，它可能認得你。英國牛津大學(xué)與澳洲昆士蘭大學(xué)的研究團隊發(fā)現(xiàn)經(jīng)過操控制約(operant conditioning)后，射水魚（archerfish）辨識人類臉孔的能力高得出奇。
分辨臉孔真的很難，很多人認為只有大腦發(fā)達且複雜的靈長目才做得到，但后來的研究發(fā)現(xiàn)，鳥類辦得到，胡蜂辦得到，現(xiàn)在就連魚也辦得到。研究的第一作者，牛津大學(xué)生物學(xué)系研究員凱特˙紐波博士(Dr Cait Newport) 想要知道辨識人類臉孔的能力是先天的，仰賴腦部特化功能，還是后天的，循著生物對一般物件的辨識途徑。
因為魚不會直接跟人接觸，也沒有跟人類大腦一樣的新皮質(zhì)，所以她選擇射水魚 (Toxotes chatareus) 來作為實驗對象。她做了兩個實驗，第一個實驗首先透過條件制約訓(xùn)練，讓魚朝特定臉孔 CS 射水時，可以獲得喂食作為獎勵，同時也訓(xùn)練魚「不要朝」臉孔 CS- 射水，一樣可以獲得獎勵。接著研究團隊用 44 張其他臉孔來跟 CS- 輪流并列，看看制約之后的四隻射水魚能否成功辨別臉孔，「不要」朝 CS- 噴水，而是朝并列的另一張陌生臉噴水，結(jié)果發(fā)現(xiàn)牠們的正確率最高達到 81.5%(±?6.364)。
(A) 圖是在實驗1中使用的臉。 (B)圖是在實驗2中使用的臉。影像都是3D臉孔，來自隱私受保護的個人。所有的臉孔圖片由 Max-Planck 中心的生物網(wǎng)路動力學(xué)研究室提供。 (C) 圖是實驗設(shè)計的圖示。
實驗二則是如上圖 (B)，把光影、顏色、還有頭型等線索都去除，但訓(xùn)練跟實驗方式都跟實驗一一致。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，噴水魚答對的比例更高了，最高達到 86.25%(±?5.50)。
噴水魚在演化歷程中不太可能受到演化壓力而得辨識人類臉孔，但依舊可以在去除許多線索之后做出正確判斷，顯示出臉孔辨識的能力是可以被習(xí)得的，就算這種生物的大腦沒有新皮質(zhì) (neocortex)。
這個實驗結(jié)果告訴我們什麼呢？有一種魚可以認得人臉，所以咧？有趣的是，在實驗過程中，有的射水魚學(xué)習(xí)比較慢，有的則很快。研究團隊推論這可能是因為不同的魚用不同的視覺資訊在辨識，而這也影響了每條魚在實驗時回答（射水）的正確率。
研究推論，更早的生物為了偵測掠食者、擇偶、覓食演化出的視覺能力神經(jīng)迴路后來演化成靈長目的臉孔處理迴路，同時，差異那麼大的脊椎動物（人 vs. 魚）都可以辨別人臉這件事，或許顯示其實我們?nèi)祟惖哪樋撞]有什麼特別之處，我們覺得人類自己的臉辨識起來很複雜、對別的動物很困難，可能只是我們自己以為。
煎蛋：這些魚已經(jīng)進化出識別人臉的能力
我們真的不應(yīng)該再低估和我們一樣生活在這個地球上的生物了。一項新研究發(fā)現(xiàn)能認出人臉的動物又多出了一種魚。該研究被發(fā)表在科學(xué)報告期刊上。
這些魚已經(jīng)進化出識別人臉的能力
面部識別是一項至關(guān)重要且復(fù)雜的任務(wù)。它如此復(fù)雜以至于人類在進行這一任務(wù)時必須用到一整個大腦。由于它是一個復(fù)雜的過程，因此科學(xué)家們原本認為我們是唯一能進行人臉識別的動物。后來科學(xué)家們發(fā)現(xiàn)其它靈長類動物也可以進行這一任務(wù)。而能進行這一任務(wù)的動物范圍依舊在擴大，之前章魚、蜜蜂和至少四種鳥類可以做到這一點。這已經(jīng)令人感到奇怪了，畢竟除了鳥類之外，大部分動物都沒必要具備這種分辨人類的能力。
魚也一樣。和鳥類、蜜蜂及頭足類動物一樣，魚類的心智技巧也或多或少地被我們忽視了。英國和澳大利亞的科學(xué)家們決定弄清楚魚類是否能進行人臉識別任務(wù)。
射手魚似乎非常適合進行這一實驗。射手魚有非同一般的捕獵機巧：它們會在水面附近等待昆蟲降落到附近的葉片上，接著對著昆蟲噴水，將它擊落到水中。
這些魚已經(jīng)進化出識別人臉的能力
它們的準頭很好，視力也很準，這表明射手魚有著復(fù)雜的心理機能。也因此它們是不錯的實驗對象，人們可以訓(xùn)練它們朝著特定的物品或者圖像吐水。
新研究由訓(xùn)練和實驗兩部分組成。一開始，研究人員們在一個放著一條射手魚的魚缸前立起了一個屏幕。為了了解射手魚是否能區(qū)分兩張臉，科學(xué)家們在屏幕上展示了兩張臉的圖像，并試著訓(xùn)練射手魚對著其中一張臉噴水。很快，射手魚就學(xué)會了對著正確的臉噴水。
接著，研究人員們讓同一條射手魚辨認44張人臉。這次他們的目標是觀察這條射手魚是否依舊能夠辨認出它們在訓(xùn)練階段看到的臉。為了增加難度，研究人員們將人臉全都變成橢圓形的黑白照，這樣射手魚就無法依據(jù)臉型和膚色辨認人臉。
這些魚已經(jīng)進化出識別人臉的能力
但其實射手魚根本就不需要根據(jù)膚色和臉型來區(qū)分人臉。射手魚在辨認44張臉的時候，其準確率高達百分之八十一。移除掉明顯的特征之后射手魚的表現(xiàn)變得更好，其準確率提升至百分之八十六。
研究的主要作者是牛津大學(xué)的動物學(xué)家Cait Newport，他說：“魚類的大腦比人腦簡單，它們也不具備人類進行面部識別時用到的大腦區(qū)域。射手魚能學(xué)會人臉識別，說明進行人臉識別根本就不需要用到復(fù)雜的大腦?！?/p>
