隨著人工智能的進(jìn)步，計(jì)算機(jī)現(xiàn)在可以以類似的效率識(shí)別面孔——麻省理工學(xué)院麥戈文腦科學(xué)研究所的神經(jīng)科學(xué)家發(fā)現(xiàn)，經(jīng)過(guò)訓(xùn)練識(shí)別面孔和其他物體的計(jì)算機(jī)計(jì)算網(wǎng)絡(luò)發(fā)現(xiàn)了一種令人驚訝的類似大腦的策略來(lái)對(duì)它們進(jìn)行排序。

該研究結(jié)果于3 月16 日發(fā)表在期刊《科學(xué)進(jìn)展》 上，表明數(shù)百萬(wàn)年的進(jìn)化已經(jīng)塑造了人腦中的回路，以優(yōu)化我們的面部識(shí)別系統(tǒng)。

麻省理工學(xué)院認(rèn)知神經(jīng)科學(xué)教授Nancy Kanwisher 實(shí)驗(yàn)室的博士后Katharina Dobs 解釋說(shuō)：“人腦的解決方案是將面部處理與物體處理分開。”她訓(xùn)練的人工網(wǎng)絡(luò)也是如此。 “這就是我們假設(shè)任何經(jīng)過(guò)訓(xùn)練來(lái)識(shí)別面部和對(duì)物體進(jìn)行分類的系統(tǒng)都會(huì)找到的解決方案，”她補(bǔ)充道。

“這兩個(gè)完全不同的系統(tǒng)已經(jīng)找到了什么是好的解決方案。這感覺非常深刻，”坎維舍爾說(shuō)。

具有特殊功能的大腦區(qū)域

20 多年前，坎維舍爾和她的同事發(fā)現(xiàn)大腦顳葉中有一個(gè)小點(diǎn)，專門對(duì)面孔做出反應(yīng)。他們將這個(gè)區(qū)域命名為梭狀面部大腦區(qū)域，坎維舍爾和其他人發(fā)現(xiàn)，這個(gè)區(qū)域?qū)ｉT負(fù)責(zé)特定任務(wù)，例如檢測(cè)書面文字、感知聲樂(lè)歌曲和理解語(yǔ)言。

坎維舍爾說(shuō)，當(dāng)她探索人類大腦是如何組織的時(shí)，她總是很好奇這種組織的原因。 “大腦真的需要特殊的機(jī)器來(lái)識(shí)別面孔和其他特征嗎？”她說(shuō)：“‘為什么’的問(wèn)題在科學(xué)上非常困難。但通過(guò)一種稱為深度神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的復(fù)雜機(jī)器學(xué)習(xí)，她的團(tuán)隊(duì)至少可以發(fā)現(xiàn)不同的系統(tǒng)如何處理類似的任務(wù)?！?

多布斯現(xiàn)在是德國(guó)吉森大學(xué)一個(gè)研究小組的負(fù)責(zé)人，他收集了數(shù)十萬(wàn)張圖像來(lái)訓(xùn)練深度神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行人臉和物體識(shí)別。這些圖像包括1,700 多個(gè)不同的人臉和數(shù)百個(gè)不同的物體。所有內(nèi)容都被提交到網(wǎng)絡(luò)，但不知道哪個(gè)是哪個(gè)。 “我們從未告訴系統(tǒng)其中一些是面孔，一些是物體。所以這基本上只是一項(xiàng)艱巨的任務(wù)，”多布斯說(shuō)。 “它需要識(shí)別人臉、自行車或鋼筆的身份?！?

當(dāng)程序?qū)W習(xí)識(shí)別物體和面部時(shí)，它會(huì)將自身組織成一個(gè)信息處理網(wǎng)絡(luò)，其中包括專用于面部識(shí)別的單元。與大腦一樣，這種專門化發(fā)生在圖像處理的后期階段。在大腦和人工網(wǎng)絡(luò)中，面部識(shí)別的早期步驟涉及更一般的視覺處理機(jī)制，而最后階段則依賴于面部特定的組件。

目前尚不清楚面部處理機(jī)制是如何在發(fā)育中的大腦中產(chǎn)生的，但根據(jù)他們的發(fā)現(xiàn)，坎維舍爾和多布斯表示，網(wǎng)絡(luò)不一定需要先天的面部處理機(jī)制來(lái)獲得這種專業(yè)化。 “我們不會(huì)在我們的網(wǎng)絡(luò)中構(gòu)建任何與人臉相關(guān)的東西，”坎維舍爾說(shuō)。 “這些網(wǎng)絡(luò)成功地孤立了自己，而沒有得到針對(duì)特定面孔的推動(dòng)?！?

Kanwisher 表示，很高興看到深度神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)將自己分成獨(dú)立的部分來(lái)進(jìn)行面部和物體識(shí)別。 “這就是我們研究了20 多年的大腦，”她說(shuō)。 “為什么我們的大腦中有一個(gè)單獨(dú)的面部識(shí)別系統(tǒng)？這告訴我這是因?yàn)檫@就是優(yōu)化的解決方案的樣子?！?

現(xiàn)在，她渴望使用深度神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)來(lái)提出類似的問(wèn)題，即為什么其他大腦功能是這樣組織的。 “我們有一種新的方法來(lái)詢問(wèn)大腦為什么是這樣組織的，”她說(shuō)。 “我們?cè)谌四X中看到的結(jié)構(gòu)有多少是通過(guò)訓(xùn)練網(wǎng)絡(luò)執(zhí)行類似任務(wù)而自發(fā)產(chǎn)生的？”