方氏偉業W英..2015-03-15

看看是這篇嗎《眼睛，被大腦欺騙了》

時間：2014-10-10 09：21：00

▲2014年，搞笑諾貝爾獎頒獎典禮現場

▲麵包片上的耶穌臉

麵包片上能出現耶穌的面孔嗎？如果有一天你真的從烤過的麵包片上看到了耶穌，那麼你是否會認為這是神蹟？

■本報見習記者 袁一雪

遠在中國漢朝的《說苑·政理》中就提到：“夫耳聞之，不如目見之；目見之，不如足踐之。”即為“耳聽為虛，眼見為實”。

但是，人們親眼看到的真的是真實的嗎？

現代科學研究頻頻證明，不論是因為手術改變了眼睛顏色識別系統，還是因為混淆導致大腦出現假記憶，都可能會讓人們看到的“不為實”。

9月18日，在美國哈佛大學舉行的搞笑諾貝爾獎頒獎典禮上，神經學獎就頒給了一項以“人們看到烤麵包上耶穌的臉時，大腦會有何種反應”為主題的研究。這項研究由加拿大多倫多大學和中國科學院自動化研究所、陝西西安電子科技大學、北京交通大學聯合進行。

這看似搞笑的題目背後，是融合心理、計算機等綜合交叉領域的嚴肅研究。

麵包片上的耶穌臉

一個麵包片，幾片被烤焦的痕跡，可能在一些人眼中完全毫無意義，只是烤麵包機的隨機“傑作”。但同樣的圖案，卻在很多人眼中成為某種“有意義”的圖形，比如某種動物，或者耶穌的臉。

為

了弄清楚是什麼讓人們從毫無意義的圖案中看到人臉，加拿大多倫多大學教授Kang Lee與中國的心理、計算機等領域的科研人員進行了實驗。Kang

Lee教授在接受《中國科學報》記者採訪時說：“我們感興趣的是，當我們感知到面孔時，大腦額葉部分是如何影響視覺皮層的。”

“得到答案最好的方

法，並非使用真實的面孔影象，而是利用面對幻想性視錯覺現象（pareidolia phenomenon）。”Kang

Lee解釋道。這一現象的一個最著名的例子是在日常物品中尋找宗教人物。“我的中國同事碰巧對這個問題和我一樣感興趣。”於是一個跨國合作的專案誕生。

研

究人員在中國尋找實驗參與者，為其提供了隨機噪聲影象，並且告訴他們，這些影象中有50%是人臉的圖案（實際上一張也沒有）。這些參與實驗者的任務是，當

看到帶人臉的圖案時按下一個按鈕，而沒有在圖片上找到人臉時則按另一個按鈕。與此同時，研究人員則密切注意著他們的大腦活動狀態。

實驗結果顯示，

視覺聯合皮層中底面的梭狀回面孔區會看到不存在的人臉圖案，然而參與者們看到真實面孔時，大腦會被觀察到以一個正常的方式工作。“我們還發現，當人們看到

空想性錯覺面孔時，大腦額葉、額下回，與梭狀回面孔區一起被啟用，這片區域傳送訊號到視覺皮層的面孔區域中。”Kang Lee說。

除了檢測人

臉，研究人員還作了關於單詞的測試，發現大腦幻想性單詞視錯覺，對於大腦的影響與前者不同。“我們得出結論，人類對世界的看法，比如看到臉或單詞，並非簡

單的來源外界的刺激，同時也受到我們的信念和期望的影響。”研究組隨後以《在烤麵包中看到耶穌基督：人臉空想性錯視的神經與行為學研究》為題發表了研究論

文，並一舉獲得2014年搞笑諾貝爾獎的神經學獎。

小現象和大道理

誠然，這種從麵包片上看到人臉的實驗聽起來有些無厘頭。但是，即便是“搞笑”諾貝爾獎，也依然是科學的、嚴謹的。而對於這種現象的研究，不同領域的專家給出了不同的見解。

在心理學領域中，它是視知覺演變的一種心理過程。“這種提法在很早以前就提出過，它的學名是格式塔心理學。”中國科學院心理研究所研究員尹文剛對《中國科學報》記者說。

視

知覺在心理學中是一種將到達眼睛的可見光資訊解釋，並利用其來計劃或行動的能力。簡單來說，看見了、察覺到了光和物體的存在，是與視覺接收好不好有關；但

瞭解看到的東西是什麼、有沒有意義、大腦怎麼作解釋，是屬於較高層的視覺認知的部分。而這部分中，其中一種解釋就是格式塔心理學。

格式塔心理學誕

生於1912年。由德國心理學家Max

Wertheimer提出，其在德文對應的單詞Gestalt，意為完形、整體。格式塔心理學認為，人的行為是一個整體，但是這個整體並不是部分的簡單疊

加。例如，人們對一朵花的感知，並非純粹單單從對花的形狀、顏色、大小等感官資訊而來，還包括他們對花過去的經驗和印象，加起來才是對一朵花的整體感知。

格式塔心理學無疑幫助人們將不完全的圖案自動補充完全，成為人們日常認知中瞭解、熟悉的物體。“這屬於心理上的一種驅力，比如漢字沒寫完也能猜測。提供資訊的冗餘度越大，人們推測的可能性越大。”尹文剛說，“這也是人類在生存上的本能，不需要將所有資訊看完就能判斷。”

大腦與計算機的驚人巧合

心理活動的複雜，讓科學家們只能透過實驗的方式印證某些推測的準確性。然而，這對於計算機領域的專家來說，則能透過模擬還原進行推斷。

致力於臉識別基礎算法理論及應用的西安交通大學電信學院副教授劉劍毅，在解釋大腦還原影象問題時，先用計算機對於人臉識別舉了例子。

在

計算機的世界中，一般都存在計算的閾值選擇問題。以百分制舉例，如果將計算機設定為60分以上看到人臉，60分以下是沒有人臉，那麼計算機就會按此尺度作

出判斷。然而，如果閾值出現波動，比如降低為55分及格，那麼就會出現所謂的“腦補”，即將本來不是人臉，甚至無規則的圖案判斷為人臉。相反，如果閾值提

升，那麼計算機則會出現漏判的情況。

“當研究人員告知被測試者圖片中有人臉圖案，當然實際沒有的時候，大腦同計算機一樣可能會降低閾值，尋找人臉，進而出現‘腦補’現象。”劉劍毅告訴《中國科學報》記者。

在

用具有人臉自動檢測功能的數碼相機拍照時，也可能會出現同樣的誤判。人們會發現檢測框有時也會對準非人臉的位置。“其實照相機晶片只會對近似五官結構的基

本構造進行判斷，認為其為人臉。”劉劍毅說。這是因為計算機的分類器在判斷人臉時，具備一定的抗干擾能力。這項能力的益處是對於一些遮擋、表情甚至化妝都

能準確判斷；但缺點就是有時會把類似人臉結構的背景圖樣也誤判為人臉。“這項研究的結果其實印證了計算機領域裡的一些基本原理。”

相較於原理的“不新鮮”，劉劍毅認為，這項研究最大的意義在於揭示了某些人腦的視覺工作內在機制，這將有助於啟發研製出更具智慧性的計算機新演算法和程式。“他們的研究成果揭示了大腦與計算機在人臉識別時的驚人巧合。”劉劍毅說。

“搞笑”背後的“不搞笑”

在搞笑諾貝爾頒獎禮上，Kang Lee詼諧地解釋說，儘管“搞笑諾貝爾獎”含有幽默的成分，但人們無法知道該項研究未來將取得怎樣的成果，例如，該項研究成果可用於製作更容易理解的警告牌或用於測試嬰兒的腦部功能。

的

確，在搞笑諾貝爾獎上，人們看到了不少令人不禁“吐槽”的題目，比如“當人踩到香蕉皮時，鞋底與香蕉皮間的摩擦力”“養貓是否對人類的心理健康有威脅”

“狗大便時能感知磁場”等等。但是在搞笑背後隱藏的道理也是一項項有意義的科學研究。面對搞笑諾貝爾獎，Kang

Lee在接受採訪時說：“我認為，搞笑諾貝爾獎是‘先讓你開懷大笑，然後讓你思考’的研究。”

劉劍毅也認為，搞笑諾貝爾獎是看起來滑稽實則嚴肅的獎項，它頒給嚴肅的論文，這讓每位科學家都認可。“當然，它起這個名字一方面是個噱頭，另一方面就是這個研究工作有趣的應用背景，能引起普通大眾的共鳴。”