明明是熟人的脸，为什么倒过来就不认识了？

【编者按】我们总是更关注硬件软件如何做到人脸识别，那我们的大脑本身是如何进行对人脸的识别和信息处理的呢？我们的大脑是如何判断一张脸美不美呢？本文由知乎@叶赌徒 授权转载，为了方便读者阅读，雷锋网编辑做了不改变原意的修饰，并删减了文中标注的引用文献，感兴趣的读者可在本文下留言或移步知乎了解更多。

第一印象的自动化形成

人脸识别中很重要的一点就是第一印象（First Impression），因为我们通常会通过第一印象来了解对方，分析对方的性格特征，以此判断是不是可以与这个人交往，尤其是对于陌生人。 这种第一印象的形成现在通常是被认为是自动化的，不是大脑有意为之的。很多研究已经证明，即使一张脸只出现了100毫秒，人们也能分析出这张脸的大概表情是什么样；甚至在33毫秒的条件下，人们的分析水平也高于平均值 。那么现在问题来了：为什么第一印象的识别会形成这样的自动化的特性呢？

一种说法是生物进化让我们形成了这种特性，在短时间能产生对他人的第一印象会让我们在极短时间内判断他人对自身是否有威胁，是否可以亲近，这种方式会让我们更好的生存下去。

在日常生活方面，这种自动化的第一印象也有很大影响。比如，美国竞选的备选人的脸是否具有竞争性（Competence）很大程度会影响他们的竞选结果。研究发现，大约2/3的选举是被那些群众认为脸部具有竞争特性的候选人赢得的。此外，1991年一份对美国小法庭判决的研究也发现，娃娃脸或者具有吸引力面孔的犯人更能获得陪审团的同情，更容易获得轻判或者胜诉。

Oosterhof 和Todorv在2008年发展了一个2D模型（D即dimension，一个D是trustworthiness，即信任度，一个D是dominance，即支配度）。这个模型表现了人对面部的识别含义大部分会被大脑归类为“这张脸是否值得信任”或者“这张脸是不是很有支配感”。

大脑如何处理人脸信息

人脸识别，尤其是第一印象的形成可以说是人类自身的经验可能占了很大作用。前人的研究已经证明了人可以在极短的时间内对看到的面孔进行“打分”以及评价。那么回到本文核心的问题：大脑是如何处理的人脸信息的。

我们的大脑有专门分辨物品的区域、文字的区域、身体部位的区域，由于人脸实在是太特殊了，大脑单独又为人脸进化出了一个人脸识别区，名字叫梭状回面孔区（fusifrom face area，FFA，借用WIKI百科的图，就是中间天蓝色的那个区域）。首先在我们的灵长类伙伴身上发现，然后Kanwisher（1997）正式确定人类也有这个区域，只是名称不同而已。当我们看到了脸孔时，我们的梭状回面孔区立即会产生反应进行分析处理。如果这个区域受到破坏，就会产生人脸失认证（Prosopagnosia）。

那么我们的大脑对所有人脸的判断都一视同仁吗？其实并不是的，而且，大脑对人脸信息的处理也有快有慢。上面的答案只是涵盖大体情况，具体的情况实在太多了解释起来就无穷无尽了。比如同样一个明星，就有人觉得帅有人觉得丑，毕竟个人审美的差异还是很大的。

不过在这里，还有2个有关人脸信息判断的现象值得介绍一下。

1、整体性加工机制（Holistic Processing）

首先是大脑对人脸的识别有一个整体性加工的机制（Holistic Processing）。以下面这个著名的图片为例（这里需要说明一下，这张图片出自果壳网对面部识别的一篇文章，即撒切尔效应，Thatcher effect，据我以前的教授Peter Thompson说，这是他在1980年进办公室时偶然看到倒置的书上的人脸无意间发现的）：

从图片我们看到，每一列的上下两图其实是同一张图，只是方向相反而已，然而在图片倒置时，我们很难看出区别（上排2张），正向时我们却一眼能看到两张脸巨大的区别（下排2张）。这种认知差异不仅存在于我们对于人脸的识别，对于其他事物，如字母、人体姿态等等也有同样的特性。

再举一个例子，如下图（当年著名的明星Paul Newman，1998）：

我们也可以发现，当人脸为正时，我们更能发现人脸的变形。

2、面孔合成效应（Composite Effect）

另外一个现象是面孔合成效应（Composite Effect），这一研究成果出自Andy Young教授。如果将2张不同的人脸进行上下分割，然后再进行组合，如下图：

我们会发现，如果两张不同的脸合在一起的时候看起来更像一个全新的面孔，如果分开，我们又更易将其区分为两张已知的面孔（图片有年头而且是欧美名人，所以我们看的话效果会较差）。

为什么我们识别倒置的脸的能力那么差呢？

原因是我们的大脑对倒置的人脸远不如我们对其正向的时候那么熟悉，并且脸倒置的同时我们区分个体信息的特征如五官也倒置了，所以我们就更难在倒置的时候分辨人脸。但是，我们在看倒置的合成面孔时，却更易认出倒置的合成面孔，大脑这不是自己打自己脸吗？但是这却不怪我们大脑，因为如上图，当2张脸合在一起时，我们的整体性分析机制会将2个不同的脸看成一张，但是当其倒置时，整体性机制被破坏，所以我们又能轻易的分辨出上下半脸的不同了。

总而言之，我们大脑在看到人脸的起始阶段是将人脸作为一个整体进行分析，而非从细节如五官入手来进行认知。眼睛就像扫描仪，看到了脸的同时，大脑就几乎同时做出了相应地反应。这个分析方法的好处就是能快速地对人脸进行加工，认出我们熟悉的人。所以，越是熟悉的人，我们的大脑对其的分析也就越快。