nature

当前位置: Nature » 动物学 » 正文

Sci Rep:鱼也能识别人脸

摘要 : 研究显示,一种热带鱼能够识别不同的人脸长相。这是人类首次发现鱼类也具有这种技能。

 近日,国际学术权威刊物自然出版集团旗下子刊《Scientific Reports》杂志在线发表了英国牛津大学(University of Oxford)和澳大利亚昆士兰大学(University of Queensland)的研究者发现,射水鱼可以通过学习来识别不同长相的人脸,并能达到极高的准确率。过去,学界普遍认为,要想完成这样惊人的任务,复杂的视觉识别能力是不可或缺的。

文章的第一作者,来自牛津大学动物学系的Cait Newport博士说到:“识别大量人类面孔的差异是一项极其困难的挑战,主要原因在于所有人类的面庞都是由嘴巴,鼻子和眼睛这些基础特征组成的。要想辨认成功就必须要进一步地识别更细微的面部特征差异。在辨识来自同个家庭的成员时,如果考虑到他们面孔的相似性,那么识别任务将会异常困难。”

“人们猜测,识别面部差异是灵长类动物的专利,因为它们拥有容量极大且功能复杂的脑,人类脑中的一个特殊区域专门用于识别面部特征的细微差异。要验证这种假说,我们需要考察那些脑更小、功能更简单,且在演化过程中没有识别面孔需求的动物,是否仍然具备辨别人脸的能力。”

研究发现,鱼类尽管缺少灵长类动物复杂的视觉皮层,但它们仍然可以从多达45张面孔中成功识别指定面孔。研究证明了鱼类(一种缺乏大脑重要组成部位新皮层的脊椎动物)确实具有令人惊叹的视觉辨别能力。

研究者选用了来自热带的射水鱼作为试验对象,它们通过喷射水柱来捕食空中飞过的美味食物。试验中,研究者向射水鱼展示了两幅人脸图像,并且训练它们用喷水柱来选择特定的一幅。之后,射水鱼将会看到特定图像和其他新的人脸图像,它们居然可以从中正确选择特定图像。当研究员加大试验难度,将人脸图像的一些显著特征,例如头部形状和图像色彩移除后,射水鱼依然可以出色地完成任务。

试验中射水鱼选择的准确率极高。第一个试验(从45幅图像中选择之前看到的特定图像)的正确率高达81%,第二个试验(采用黑白图像)的正确率更是达到了86%。

Newport博士认为:“相比人类,鱼类的大脑要简单得多,而且完全没有人类用于识别面孔的脑部结构。尽管如此,许多鱼类仍然展现出了令人惊讶的视觉行为,并以自身实力证明了简单的头脑照样能挑战复杂的任务。”

“射水鱼是一种来自热带的淡水鱼,它们可以通过嘴部喷射水柱来取食水面树枝上的小昆虫。我们将显示器放置在水族箱外向射水鱼展示人脸图片,并训练它们选择其中一张特定图片,当鱼们掌握了这项技能后,显示器将会重新展示包含这张特定图片在内的一系列新图片来测试鱼的学习结果。”

“在所有的测试中,射水鱼都成功选择了特定的人脸图片,这表示它们同样有辨别人脸区别的能力。当我们升级了挑战难度,把所有图片变成黑白照片,并统一所有照片的头部形状后,射水鱼依旧能成功识别特定图片。

“这个试验结果说明,复杂的人脑结构并非识别人脸的必要条件。人脑的独特结构也许在于可以更快速的处理大量的人脸信息,或者在各种不同的观察条件下有效识别人脸。”

过去人类发现鸟类同样具有人脸识别技能,但与鱼类不同的是,鸟类具有与人类新皮层相似的脑部结构。此外,在鱼类的进化史中也不太可能演化出这项识别技能。

原文链接:

Discrimination of human faces by archerfish (Toxotes chatareus)

原文摘要:

Two rival theories of how humans recognize faces exist: (i) recognition is innate, relying on specialized neocortical circuitry, and (ii) recognition is a learned expertise, relying on general object recognition pathways. Here, we explore whether animals without a neocortex, can learn to recognize human faces. Human facial recognition has previously been demonstrated for birds, however they are now known to possess neocortex-like structures. Also, with much of the work done in domesticated pigeons, one cannot rule out the possibility that they have developed adaptations for human face recognition. Fish do not appear to possess neocortex-like cells, and given their lack of direct exposure to humans, are unlikely to have evolved any specialized capabilities for human facial recognition. Using a two-alternative forced-choice procedure, we show that archerfish (Toxotes chatareus) can learn to discriminate a large number of human face images (Experiment 1, 44 faces), even after controlling for colour, head-shape and brightness (Experiment 2, 18 faces). This study not only demonstrates that archerfish have impressive pattern discrimination abilities, but also provides evidence that a vertebrate lacking a neocortex and without an evolutionary prerogative to discriminate human faces, can nonetheless do so to a high degree of accuracy.

来源: Scientific Reports 浏览次数:0

热门文章TOP

RSS订阅 - 填写您的邮件地址,订阅我们的精彩内容: - 网站地图
网站联系电话:020-87540820 备案号:粤ICP备11050685号-8 增值电信业务经营许可证:粤B2-20120479
©2011-2015 生物帮 All rights reserved.