眼睛，被大脑欺骗了

袁一雪

　　▲2014年，搞笑诺贝尔奖颁奖典礼现场

　　▲面包片上的耶稣脸

　　面包片上能出现耶稣的面孔吗？如果有一天你真的从烤过的面包片上看到了耶稣，那么你是否会认为这是神迹？

　　远在中国汉朝的《说苑政理》中就提到：夫耳闻之，不如目见之；目见之，不如足践之。即为耳听为虚，眼见为实。

　　但是，人们亲眼看到的真的是真实的吗？

　　现代科学研究频频证明，不论是因为手术改变了眼睛颜色识别系统，还是因为混淆导致大脑出现假记忆，都可能会让人们看到的不为实。

　　9月18日，在美国哈佛大学举行的搞笑诺贝尔奖颁奖典礼上，神经学奖就颁给了一项以人们看到烤面包上耶稣的脸时，大脑会有何种反应为主题的研究。这项研究由加拿大多伦多大学和中国科学院自动化研究所、陕西西安电子科技大学、北京交通大学联合进行。

　　这看似搞笑的题目背后，是融合心理、计算机等综合交叉领域的严肃研究。

　　面包片上的耶稣脸

　　一个面包片，几片被烤焦的痕迹，可能在一些人眼中完全毫无意义，只是烤面包机的随机杰作。但同样的图案，却在很多人眼中成为某种有意义的图形，比如某种动物，或者耶稣的脸。#p#分页标题#e#

　　为了弄清楚是什么让人们从毫无意义的图案中看到人脸，加拿大多伦多大学教授Kang Lee与中国的心理、计算机等领域的科研人员进行了实验。Kang Lee教授在接受《中国科学报》记者采访时说：我们感兴趣的是，当我们感知到面孔时，大脑额叶部分是如何影响视觉皮层的。

　　得到答案最好的方法，并非使用真实的面孔图像，而是利用面对幻想性视错觉现象（pareidolia phenomenon）。Kang Lee解释道。这一现象的一个最著名的例子是在日常物品中寻找宗教人物。我的中国同事碰巧对这个问题和我一样感兴趣。于是一个跨国合作的项目诞生。

　　研究人员在中国寻找实验参与者，为其提供了随机噪声图像，并且告诉他们，这些图像中有50%是人脸的图案（实际上一张也没有）。这些参与实验者的任务是，当看到带人脸的图案时按下一个按钮，而没有在图片上找到人脸时则按另一个按钮。与此同时，研究人员则密切注意着他们的大脑活动状态。

　　实验结果显示，视觉联合皮层中底面的梭状回面孔区会看到不存在的人脸图案，然而参与者们看到真实面孔时，大脑会被观察到以一个正常的方式工作。我们还发现，当人们看到空想性错觉面孔时，大脑额叶、额下回，与梭状回面孔区一起被激活，这片区域发送信号到视觉皮层的面孔区域中。Kang Lee说。

　　除了检测人脸，研究人员还作了关于单词的测试，发现大脑幻想性单词视错觉，对于大脑的影响与前者不同。我们得出结论，人类对世界的看法，比如看到脸或单词，并非简单的来源外界的刺激，同时也受到我们的信念和期望的影响。研究组随后以《在烤面包中看到耶稣基督：人脸空想性错视的神经与行为学研究》为题发表了研究论文，并一举获得2014年搞笑诺贝尔奖的神经学奖。#p#分页标题#e#

　　小现象和大道理

　　诚然，这种从面包片上看到人脸的实验听起来有些无厘头。但是，即便是搞笑诺贝尔奖，也依然是科学的、严谨的。而对于这种现象的研究，不同领域的专家给出了不同的见解。

　　在心理学领域中，它是视知觉演变的一种心理过程。这种提法在很早以前就提出过，它的学名是格式塔心理学。中国科学院心理研究所研究员尹文刚对《中国科学报》记者说。

　　视知觉在心理学中是一种将到达眼睛的可见光信息解释，并利用其来计划或行动的能力。简单来说，看见了、察觉到了光和物体的存在，是与视觉接收好不好有关；但了解看到的东西是什么、有没有意义、大脑怎么作解释，是属于较高层的视觉认知的部分。而这部分中，其中一种解释就是格式塔心理学。

　　格式塔心理学诞生于1912年。由德国心理学家Max Wertheimer提出，其在德文对应的单词Gestalt，意为完形、整体。格式塔心理学认为，人的行为是一个整体，但是这个整体并不是部分的简单叠加。例如，人们对一朵花的感知，并非纯粹单单从对花的形状、颜色、大小等感官资讯而来，还包括他们对花过去的经验和印象，加起来才是对一朵花的整体感知。

　　格式塔心理学无疑帮助人们将不完全的图案自动补充完全，成为人们日常认知中了解、熟悉的物体。这属于心理上的一种驱力，比如汉字没写完也能猜测。提供信息的冗余度越大，人们推测的可能性越大。尹文刚说，这也是人类在生存上的本能，不需要将所有信息看完就能判断。

　　大脑与计算机的惊人巧合#p#分页标题#e#

　　心理活动的复杂，让科学家们只能通过实验的方式印证某些推测的准确性。然而，这对于计算机领域的专家来说，则能通过模拟还原进行推断。

　　致力于脸识别基础算法理论及应用的西安交通大学电信学院副教授刘剑毅，在解释大脑还原图像问题时，先用计算机对于人脸识别举了例子。

　　在计算机的世界中，一般都存在计算的阈值选择问题。以百分制举例，如果将计算机设定为60分以上看到人脸，60分以下是没有人脸，那么计算机就会按此尺度作出判断。然而，如果阈值出现波动，比如降低为55分及格，那么就会出现所谓的脑补，即将本来不是人脸，甚至无规则的图案判断为人脸。相反，如果阈值提升，那么计算机则会出现漏判的情况。

　　当研究人员告知被测试者图片中有人脸图案，当然实际没有的时候，大脑同计算机一样可能会降低阈值，寻找人脸，进而出现lsquo;脑补rsquo;现象。刘剑毅告诉《中国科学报》记者。

　　在用具有人脸自动检测功能的数码相机拍照时，也可能会出现同样的误判。人们会发现检测框有时也会对准非人脸的位置。其实照相机芯片只会对近似五官结构的基本构造进行判断，认为其为人脸。刘剑毅说。这是因为计算机的分类器在判断人脸时，具备一定的抗干扰能力。这项能力的益处是对于一些遮挡、表情甚至化妆都能准确判断；但缺点就是有时会把类似人脸结构的背景图样也误判为人脸。这项研究的结果其实印证了计算机领域里的一些基本原理。

　　相较于原理的不新鲜，刘剑毅认为，这项研究最大的意义在于揭示了某些人脑的视觉工作内在机制，这将有助于启发研制出更具智能性的计算机新算法和程序。他们的研究成果揭示了大脑与计算机在人脸识别时的惊人巧合。刘剑毅说。#p#分页标题#e#

　　搞笑背后的不搞笑

　　在搞笑诺贝尔颁奖礼上，Kang Lee诙谐地解释说，尽管搞笑诺贝尔奖含有幽默的成分，但人们无法知道该项研究未来将取得怎样的成果，例如，该项研究成果可用于制作更容易理解的警告牌或用于测试婴儿的脑部功能。

　　的确，在搞笑诺贝尔奖上，人们看到了不少令人不禁吐槽的题目，比如当人踩到香蕉皮时，鞋底与香蕉皮间的摩擦力养猫是否对人类的心理健康有威胁狗大便时能感知磁场等等。但是在搞笑背后隐藏的道理也是一项项有意义的科学研究。面对搞笑诺贝尔奖，Kang Lee在接受采访时说：我认为，搞笑诺贝尔奖是lsquo;先让你开怀大笑,然后让你思考rsquo;的研究。

　　刘剑毅也认为，搞笑诺贝尔奖是看起来滑稽实则严肃的奖项，它颁给严肃的论文，这让每位科学家都认可。当然，它起这个名字一方面是个噱头，另一方面就是这个研究工作有趣的应用背景，能引起普通大众的共鸣。