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看脸 [:1701311731]
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人类最好的朋友
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狗是人类最好的朋友，除了它们估计就是网络与书籍了。到底人们有多喜欢把狗作为宠物呢？根据2007年的数据，整个美国就有7480万条宠物狗，它们的主人在它们身上花费了接近一千亿美元。更不要忘记在日常生活中除去宠物犬还有众多的专业犬种，比如导盲犬、缉毒犬、排爆犬、搜救犬、警犬和牧羊犬，在我硕士就读的学校里适逢考试周还会拿出可爱温驯的狗们给图书馆中备考的学生缓解压力；甚至一条叫作“doge”的狗由于它独特的表情，给很多人带来了欢笑，以至于成了一种新兴文化。如此多的狗狗居住在这个世界上，为不少人带来了欢乐，也对不少人给予了帮助。那么回到本书的主题，狗的面孔识别能力。与狗有过接触的读者肯定知道，狗毫无疑问可以识别出它们主人是谁，生人是谁：很多看门狗的忠诚表现无疑是最好的注解，要是分不清楚主人和生人，怎么会有人敢让它们看门呢？虽然狗能够识别主人生人，但有可能是因为嗅觉，也就是会不会不是依靠阅读面孔来判断主人。那么你认为狗狗是依靠我们的面孔来判断我们是谁的吗？要是能够，它们是依靠什么能力判断的呢？还有，它们除了身份，还能识别面孔的其他方面吗？
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和爱犬互动，应该是每一个养犬之人的一件乐事。不要担心，你的狗记得住你，更记得住你的面孔
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对于面孔的识别能力，其实是一种“社交能力”，但凡是社会动物，都有识别面孔的必须性，因为要与其他同类交往就要能分辨它们，面孔作为最为明显的身份的信息，在社交上无出其右。而我们关注的狗狗正是一种社会动物，它们与近亲——狼都喜欢成群结队出现，并且有着一定的社会性。与狼不同的是，狗不只是犬类动物，还是与人类共生的少数动物之一，它们与狼是同一种祖先，是在与人类的生活过程中先主动驯化（主动改善生活作息以贴近人类），再被动驯化才真正出现（按照基因研究推断大约是13万年前出现驯化后的原始犬类）；而考古研究发现最原始的狗类墓葬出现在14000年前，整齐的摆放以及牙齿的细节基本确定至少在当时已经有驯化过的狗存在。古代人类有选择性地挑选与人更亲近、协同工作能力更高的犬类进行驯化，它们的祖先既聪明，又温驯，还能分辨出人类；所以说我们每天遇到的狗狗们都是被“精心挑选过”的结果。从这个角度看，狗对于人类有不一般的热情和喜好，但从逻辑上便可以推断出它们有不小可能性能够识别主人的面孔。
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科学家们怎么看待狗呢？许多科学家本身也是爱狗之人。科学家也是人类的一部分，他们中不少人也饲养了不少“人类的好朋友”。比如说在圣安德鲁森大学Perrett教授的实验室里面，一位关系不错的朋友就饲养了一只白色的拉布拉多犬。就他解释这只可爱的小动物（其实特别大）不光可以填补生活的无趣，还能够充当“实验”的对象。这只拉布拉多犬还有个特点：除了主人它不喜欢男的。如果我和当时一位男同事去逗她，她就不理不睬；而等到几位实验室的姑娘来了，它就自己跑过去了。要是你有机会观察它，就能确信狗还真能分清楚人与人之间的差异。个体观察不能直接推广到整体，不如让我们看看科学家在可爱狗狗们的“脑海中”到底发现了什么。针对狗的实验其实也挺复杂，因为它们不会像人类一样做选择题，所以不少科学人员选择录下狗的活动然后细细分析。
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首先研究的是狗能不能了解人的指示，这虽然与面孔还有一定差距，但是是理解狗狗们的基础。毕竟如果不能理解人做出来的指示，我们很难说狗与人类的交往有“深度”。养过狗的朋友都知道狗可以与主人亲切交流，比如说用手一指就可以让狗狗前去叼来一只玩具，似乎不需要用实验证明狗对于人的喜爱和理解。不过只有在严格的实验控制下，科学家才能总结狗是能够理解人类的指示才做出一些行为的。就比如牧羊犬会在主人指示下把绵羊聚拢在羊圈里面，这也可能是因为牧羊犬喜欢围着羊跑，也有可能纯粹是因为狗与羊的交流，若没有排除其他的原因，我们不能直接由“牧羊”的事实推断出牧羊犬真的理解了“工作”，而狗与人交流的研究也是如此。所以科学家需要用严谨的手段“画蛇添足”。
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正如我们生活中已经体会到的那般，狗狗非常擅长根据人类的指示寻找东西。科学家在狗狗面前摆上两个盒子，一个藏有食物。不需要学习，狗狗很快就能理解实验员（以及主人）的动作与藏着的食物方向，并且以80%的正确率找到好吃的食物：无论是以点头、用手指指方向、微微躬身子，还是头的朝向这些方式吸引狗的注意，狗狗都理解“那个”动作的方向便是食物的方向。在另一个实验里面，狗狗还是遇到两盒食物，但是主人不给出任何指示；困难的情境下狗狗会主动观察主人的面孔来寻求帮助。这些实验完美复制了狗狗与主人的交流过程，很巧妙地反映了狗狗对于人的指令非常熟悉；狗在困难环境下会去观察主人寻求帮助，可以说狗狗能够与人类进行深层次的交流，可以互相理解。不过也有科学家对于第一个实验的结果保持了疑问，越是简练的实验越容易融进其他的因素，毕竟实验越简单控制的变量就越少，在这个实验里面会不会是因为狗狗熟悉了人类的动作产生了条件反射？巴普洛夫就通过行为训练让狗听到铃铛声便流口水，会不会是这些行动矫健的狗狗只是因为条件反射才有如此的动作呢？其实，实验中各种各样的指示方式基本可以保证条件反射并不占主导地位：一般的饲主不会利用这么多的方式训练狗。因此如果我们要得出“狗狗是理解人们的指令”才做出这些动作，还需要更加严格的实验：假如狗狗看不见人的面孔还能配合主人活动，那么它们应该只是因为条件反射。
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既然有了这样的设想，那就应该做实验。实验人员干脆一不做二不休，探测了许多种生活中的人和狗交流的情况。他们设计了一组有趣的实验，一部分是探测狗狗能不能给主人捡东西，一部分是探测狗狗们会向什么样的熟悉的人讨食物。虽然说两个情景差异很大，但是结果非常相似。但凡人的面孔能被看清楚，还面朝狗狗，狗狗们就更喜欢与这个人交流并且完成“作业”。相反，只要是眼睛被遮住，或者说朝向别处（也就是兴趣点不在狗身上），狗狗们的兴趣也就下降不少。这一组实验给了我们很多关于狗狗的信息：（1）哪怕看不清楚，狗狗还是能通过少许信息找到主人；（2）但是，能看清楚的面孔可以让狗狗毫无问题地找到主人，然后开心玩耍；（3）同样的动作，如果狗狗不能感受到主人对它们的热情与关注，它们就会知趣地不去做；（4）相比面孔朝向，眼睛才是狗狗判断我们注意点的细节，不得不说狗狗在判断面孔方面出人意料地“成熟”。总而言之，狗狗们可以理解环境甚至主人的兴趣，倘若它们发觉主人没有兴趣（别开的面孔与眼神），就把当前事态理解为“不是找我”，所以能够改变与人类互动的方法。而且狗狗对于“是不是主人”的判断非常倚重面孔，只有在确认“这个人是主人”之后，狗狗才会全力以赴。狗狗们在利用面孔判断情景时简直如同人类，真不愧是我们的好朋友。
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既然面孔对于狗狗很重要，那么它们和人类一样是依赖面孔来判断“来者何人”吗？答案是肯定的。在2010年的一个实验中，科学家把狗狗放在两扇门面前，然后让主人与另一位陌生人同时从两扇门（比如主人从左，陌生人从右）走出并走入另一扇门（还是这个例子，主人从左出往右进），之后让狗狗自由选择一扇门进入；在整个过程中，几架摄像机忠实记录狗狗怎么观察整个事态的发展。毫无疑问，狗狗更加喜欢用眼神跟随自己的主人移动，喜欢往主人前去的屋子望去：狗狗的眼中几乎只有主人，平均看主人看5秒，但是对陌生人也就一秒出头。一旦主人与陌生人都蒙上面孔，狗狗就有些不知所措了，虽然能够通过气味或者体态判断主人，但是它们的观察并没有像刚才那种情况那么敏锐。当然，条条大路通罗马，其他实验手法也可以来判断探索狗狗能不能看懂我们的面孔。比如说有科学家直接测试狗狗怎么分辨主人与其他的熟人（主人的好朋友）。Lomber（隆博儿）与Cornwell（康韦尔）教授发现狗狗可以准确分辨主人与陌生人的面孔，也可以轻松分辨熟悉的狗与陌生的狗的面孔。Huber（休伯）教授与同事进一步拓展了这个实验。他们先训练狗狗，让狗狗会主动寻找主人的图片。他们发现绝大多数狗狗都能凭借图片分辨主人。哪怕是图片被遮住，只留下五官信息，还有几只狗能够准确辨别出主人与熟人。在这些实验后，我们可以总结狗狗心中对人的分辨可不是依靠见过几次面，而是真的能够分辨熟悉程度：主人就是主人，再熟悉的人也不会与主人混淆。不光如此，几位日本科学家还发现狗狗能够准确分辨主人是开心还是面无表情。总而言之，狗狗可以充分利用面孔判断主人、他人以及自己的同类，而且它们对于面孔的分辨能力广泛，几乎与人类相似。
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既然狗狗这么厉害，狗狗们会和人类用一样的方法来分辨面孔吗？解答这个问题要看一下狗识别面孔时使用什么样的方法（软件），什么样的大脑结构（硬件）。有科学家利用了研究人的面孔手段探索狗对于面孔的判断方法（软件）与人类有没有共性。他们发现狗狗像人类一样对于两张倒置面孔中哪一张是熟悉的面孔不是很准确（具体原因在第四章解释），但是对正常朝向的面孔判断准确。面孔倒置效应在人类脑中与在狗脑中如出一辙，非常有趣。而且，狗对于狗的面孔与人类的面孔似乎都有很明显的反应，也就是说狗狗识别面孔很可能是利用一种机制，而不是因为简单地学习或者条件反射分辨主人的面孔。上述关于狗狗能够识别面孔的结果让科学家浮想联翩：是不是因为驯化过程让狗狗获得了识别面孔的能力呢？最好的办法就是也驯化一些动物比较一番。科学家看上了狗的近亲——狼，它们共同的祖先一部分与人接触变成了狗，一部分自主生活变成了狼。从基因角度看两者非常相似。假设面孔的识别能力是来自出生后的驯化，那么听话的狼应该也和狗一样喜欢人类的面孔。身在匈牙利的Miklosi（米克罗西）教授有着很丰富的驯养狼的经验，于是他和同事就拿狼与狗比一比。就像我们之前提到的一个实验，能与人交流的狗与狼都可以通过人的手势寻找隐藏的食物，不过狗总是比狼好一点儿；在寻求帮助的困难环境下，两者差异明显不小：狼无论如何都不能第一时间观察实验人员寻求帮助（平均比狗慢一分钟），也不会长时间盯着实验人员看。驯化的确改变了狼的习性，不过狼与狗差的并不是出生后的驯化，而是一些别的东西。狗狗在人类身边的进化过程少说也有上万年，狗比狼对面孔有更大的兴趣完全有可能源自长时间与人生活的过程（是长期的生活甚至进化让狗狗的大脑产生了变化，而出生之后的驯化不足以改变对于面孔的兴趣；狼是一个好例子，我们驯化狼的时间太短，不足以让大脑产生变化），让狗对于面孔兴趣盎然。也就是说，狗狗拥有一些不同于狼的大脑结构，特别的结构导致了特别的“读脸”能力。
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科学家最后把研究兴趣转向了脑成像探索狗的大脑结构（硬件）。毕竟上述几组实验的最好解释就是狗拥有一种人类也拥有的处理办法：通过专门处理面孔的大脑区域。就在这两年，不同实验室都在探索狗的大脑里有什么地方专门处理面孔，在对比面孔、生活中的场景，甚至通过电脑技术打乱的面孔图片，科学家发现了狗对于面孔处理的大脑区域——颞叶。与灵长类动物一样，狗的右侧大脑下方区域对于面孔有着独特的反应，这一种反应在不同的实验室、不同的研究手法以及不同的狗身上都有体现。所以，狗之所以对面孔识别兴趣盎然，是因为它们的大脑里“武装”了处理面孔的区域。这个区域出现的原因据推理应该是源自与人类的交往和生活。可惜现在研究的征途才刚刚开始（Miklosi教授语），不少谜团还未完全解开，不过我们可以稍做总结：正是由于与人类相似的大脑结构，才让狗狗有着和人类一样阅读面孔的能力。
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狗狗们在这样的核磁共振扫描仪里面。它们的“工作”就是看各种图片，似乎有点儿无聊。所以它们也就只能坚持不动一会儿
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狗是我们最好的朋友，它们看待面孔的方式和我们也出奇地像。它们能够识别主人和熟人，甚至陌生人，它们也能够了解我们的情绪，也可以理解我们的面孔方向与兴趣点，甚至它们对我们的眼睛也颇感兴趣。不光行动上与我们人类一样，连大脑结构都有相似之处。正因为这些，狗狗们才如此特别。
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猫咪能够看懂脸吗？
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猫咪作为人类的伙伴已经有了上千年的历史，最经典的例子要数古埃及的法老家族，他们对于猫的热爱与现代人无异。不过，就如同有人说猫是人类（除了狗以外）的另一个好伙伴。在现在，大约有6亿只猫咪生活在我们周围，可以说算是最为常见的宠物。相比主人们对于猫咪无限的爱，猫咪似乎与主人不是那么亲近，以至于很多人感觉自己不是在养猫，其实是在服侍“猫主人”；那么猫咪的眼中有我们吗？在这一节，我暂且不谈猫咪与人类的交往与生活，只谈一谈猫咪对于人类面孔有没有阅读能力。我有一位朋友说：“要是我们家猫真的能记住我，每天这么养它我也觉得值了。”就像上一节谈论狗狗一样，这一节我们看一看猫咪能不能识别人的一些指示甚至情绪，再看一看猫咪能不能通过面孔判断我们的身份。
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研究神经科学的科学家们和我们一样都爱着猫，唯一的不同之处就是有一些科学家会用猫作为实验的对象来探索脑的结构，而有另一组科学家更对猫咪本身感兴趣。我们先看看前一种科学家。
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最近非常火的深度学习里面就涉及一个叫作神经网络模型（Neural Networks）的算法，这一算法看似与整本书风马牛不相及，事实上它正来自科学家对于猫的研究。在1961年，Hubel（休伯尔）与Wiesel（威塞尔）教授深入研究了猫的视觉皮层，他们发现视觉皮层上对于方向敏感的细胞有着如同网一般的结构：高效还简洁。这一成果在计算机科学上开花结果。在20世纪，神经科学的许多经典实验都是在猫脑中进行。他们麻醉猫咪，然后用电极检测猫对于基础视觉刺激的反应。不过这些实验虽然对于视觉领域帮助很大，但是并没有解释本章的主题，猫咪能不能认清楚主人的面孔。所以我们还是看看那些针对猫咪本身进行研究的科学实验吧。
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我们还得从猫咪的视觉能力开始。大家都知道猫可以在夜间活动的一个关键原因就是猫咪们有着“夜视”能力。在猫咪的眼睛上，视网膜的结构与人类大不一样。作为接收视觉信息的“胶片”，视网膜上面神经细胞的数量决定了接收到的信息。相比人类，猫咪的视网膜上拥有更多视杆细胞，但是有更少的视锥细胞。视杆细胞形状细长好似杆子，它的最大特点就是对于光亮敏感，而对颜色并不敏感。同样分辨丝丝光亮，上百个视锥细胞才能达到一个视杆细胞的敏感程度。所以拥有更多的视杆细胞可以帮助夜间活动：对于光亮越敏感，也就越能察觉暗处环境下的细微亮度变化。正因为能够对细微亮度的变化一清二楚，所以视杆细胞也能够精确判断动态。视锥细胞，顾名思义，长得像锥子一样。术业有专攻，视锥细胞并不是判断光亮的好手，它们更加擅长判断颜色。在我们人类的眼睛里面，600多万个视锥细胞让我们能够看清楚五彩斑斓的世界。不过猫咪就没有这么幸运，它们眼内的视锥细胞可能只有人类的1%。所以对于猫咪，动态的信息清楚无比，夜间万物也纤毫毕现，真的不愧是天生的捕猎者，眼睛就是为了捕猎而设计。不过猫的眼睛虽然设计精巧，但是有一个致命缺陷，那就是视力并不是特别好。先说猫的视觉能力吧，猫咪完全可以像人类一样分辨一些点的大小、方向以及角度，也可以记住看到的一些物体，所以说从硬件角度而言猫咪是擅长使用视觉信息的：大家都看过不少猫咪视频，比如追逐激光笔，拨弄毛线球。不过辨识面孔就是另外一项工作了，因为面孔算是最为复杂的视觉刺激了。既然能够记住自己喜欢的毛线球，猫咪们是不是也能认出我们的面孔呢？
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养过猫的人都知道，猫虽然很“傲娇”，与人不甚亲密，但是它们能识别出主人，尤其是在和陌生人比较的时候。我有一位朋友曾经告诉过我，她家的猫咪很怕生人，只有她才可以与猫咪愉快地玩耍。暂且不谈在它们心中我们到底是不是主人，至少这些例子告诉我们，它们心里有我们，而且还能把我们和其他人分别开。但是这个事实不能直接推导出猫咪可以判断出我们的面孔，毕竟猫咪可以利用气味、身材、面孔、身体动作的特点等多种多样的方式来判断我们。举一个不恰当的例子，青蛙捕捉飞虫并不是真的因为它们能够判断出飞过的虫子很好吃，而是因为它们神经系统内的反射结构倒置。相对的，猫咪对我们是谁的判断并不一定与人类相同，毕竟，条条大路通罗马，猫咪也有若干种手段“标记”它的主人。所以我们要确定面孔能不能被认出来，尚需更加严格的实验控制。
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朋友的猫咪，叫“刘大人”。虽然有时“傲娇”，但是会“察言观色”。那么问题来了，它能够记住主人的面孔吗