用大头照来认人,灵长类动物能分别熟人面孔

《自然》杂志官网10月9日报道了一个最新研究结论——普通人平均可识别5000张面孔。相关论文发布在最新一期的《英国皇家学会会刊B》中。

10月10日电 据外媒10日报道,一份最新研究表明,从家人、朋友到地铁里的陌生人,或是新闻中的公众人物,每个人在日常生活中可识别的面孔数量可能比你想象的要更加惊人——5000张。

人脸识别是人工智能领域最具代表性的技术之一,但IBM 这两天却因此惹上麻烦,原因是他们用于训练机器的照片素材并未征得其所有者同意。

灵长类动物能区分熟人面孔

9778818威尼斯官网 1护照上的这张照片,是你面前的这个人吗?按照一项新研究,就算是负责签发护照的人员,出错的几率也高达15%。图片来源:阿伯丁大学

搜索你记忆中的所有面孔,或许家人、朋友、同事以及名人会很快呈现,然后是日常生活中遇到的陌生人的面孔。

一份由英国约克大学科学家进行的研究表明,人类的面部识别能力让我们能够分辨数千张面孔。

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一项最新研究表明,对于那些拿着照片作假的护照想要通关的人来说,负责签发护照的人员并不比普通人更擅长认出他们来。

为了测量普通人的面部识别体量,研究人员在一个25人受测试群组中,以一个小时为限,让他们尽可能多地列出个人生活中出现的面孔;然后,再用另一个小时,对著名的演员、政客、音乐家做同样的识别统计。

“在日常生活中,我们习惯于用脸来识别朋友,同事,名人和其他许多人。”约克大学心理学系的罗伯•詹金斯说。“但是没有人确定到底人类能识别多少个面孔。”

我们知道,人工智能的「训练」过程离不开大数据的「喂养」,例如人脸识别技术则需要为算法提供海量照片,而拥有浩瀚信息的互联网显然成了取之不尽的素材库,但之前似乎没人觉得不妥,直到NBC 在这篇题为《面部识别的「肮脏小秘密」:数百万在线照片未经允许而被抓取》的文章中指出,人脸识别技术在研发过程中从网上获取照片素材,对其种族、性别、肤色进行分类,但照片所有者对此却毫不知情:

图片来源:Tierfotoagentur

来自英国阿伯丁、约克和澳大利亚悉尼的一帮心理学家,最近对澳大利亚护照局的雇员进行了一项开创性的研究。这些心理学家发现,在比对陌生人及其所展示的护照照片是否一致时,这些雇员的差错率达到15%。

有些人你无法回忆但却能够认出来,为了弄清普通人在未经提示下能认出多少人,研究人员向参与者展示了3441个名人的照片,包括美国前总统巴拉克·奥巴马和著名影星汤姆·克鲁斯。为了确认“知道”这张脸,参与者必须识别出这些名人的两张不同照片。

在这份发表于《皇家学会报告B》上的研究中,詹金斯和他的团队让每一位参与者尽可能多的写下他们日常生活中能记得的人的面孔,然后写下他们能辨认但无私交的人。

这些人的面孔在未经他们同意的情况下被使用,为最终用于监视他们的技术提供动力。

近日,研究人员在猕猴大脑中鉴别出两个新区域,似乎能帮助该动物识别“熟人”面孔。

8月18日,这一发现被发表在《公共科学图书馆·综合》(PLOS ONE)上。

研究人员通过此类方法确定,普通人平均能识别5000张面孔。研究小组表示,这一结果为未来的面部识别研究提供了基准数字。接下来,他们希望探索为什么有些人可以回忆起比其他人更多的面孔。

研究人员还给他们看了数千张名人的照片,每次看两张,然后问他们认识哪一些。

被点名的是IBM,该公司1 月份推出了一套包含100 万张照片的素材,这些照片经历编码,并附带内容描述,报道称IBM 正在把这套素材推销给人工智能领域的研究人员,将其用于改善面部识别技术。

科学界早就知道,由于社会阶层对包括人类在内的灵长类动物的日常生活十分重要,因此它们必须能区分面部差别,并判断敌友。但科学家一直不清楚灵长类动物大脑如何处理面部图像。

这项由阿伯丁大学领导的研究表明,对于准确辨别陌生人的身份来说,护照上的区区一张大头照是远远不够安全的。这项研究还提议,如果护照上能印上同一个人的好几张照片,安全级别就能够得到提高。

研究团队发现,每一个参与者都能识别出大量的面孔,从大概1000张到10000张不等。

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鉴于猕猴脑部处理面孔信息的系统与人类相似,美国洛克菲勒大学的Sofia Landi和Winrich Freiwald用猕猴展开实验。研究人员利用功能磁共振成像技术,观察了猕猴看到其他猴子面孔图像时,脑部各区域的活动情况。

阿伯丁大学心理学教授迈克·伯顿(Mike Burton)说:“心理学家大概在10年前就已经发现,将一个人和身份证明上的一张照片加以比对,普通人并不是十分擅长。熟悉的面孔会触发我们脑中一些特殊的过程——我们可以从人群中一眼就认出我们的亲戚、朋友或者名人的脸,哪怕衣着不同,地点不同,角度不同,光照条件也不同。但对于鉴别陌生人,这就是另外一回事了。”

“我们发现平均下来每个人能识别大约5000个面孔。”詹金斯说。

▲图片来自:KnowTechie

9778818威尼斯官网,据悉,这些图像分三类:与实验对象共同生活了很久的猴子,相当于人类的熟人;实验对象看过很多次照片的猴子,对人类来说就是从未谋面但早已看得脸熟的名人;完全陌生的猴子。

伯顿说,“我们提出的问题在于,这种基本的脑处理过程会不会产生真正重要的影响,比如在控制护照的发放方面——而我们发现,这样的影响确实存在。”

研究团队表明,他们相信首份有关人类“面部词汇”基准线的研究结果,有助于人脸识别技术的发展,这项技术如今正逐渐在机场和搜查罪犯中广泛应用。同时,它也能帮助科学家更好的理解认错人的案例。

这些照片取自著名相册网站Flickr,一些用户惊讶地发现他们拍摄的照片出现在IBM 采集的数据库中,但从未接到相关通知。

结果研究人员识别出两个大脑中涉及记忆和社会知识的区域。这两个新区域位于前颞叶:鼻周皮质和颞极。研究人员表示,当看到第一类图像时,猕猴大脑反应明显更强烈,而且这两个区域仅仅在看到第一类图像时会启动。相关论文近日刊登于《科学》期刊。

最新的这项研究测试了澳大利亚护照局雇员的这种能力。对于这些雇员来说,准确比对人脸是他们工作的重点,也是国家边境安全的重中之重。来自阿伯丁大学、约克大学和澳大利亚新南威尔士大学的研究人员参与了这项研究。

“关于人类的心理研究已经发现,人们在识别熟悉和不熟悉的面孔时有很大区别。”詹金斯说。 “不熟悉的面孔总被认错。熟悉的面孔认对的几率很高,但我们并不确切的知道这是如何发生的。”

当然,IBM 不是唯一一个从互联网上获取公开照片的公司,许多研究机构都采用类似的方法收集照片,将其用于训练面部识别系统。

然后,Landi为猕猴呈现了更多面部图片,更详细地探测了这些脑区域的活动。结果也显示,当猴子看到更熟悉面孔时这些区域被激活的几率比看到不熟面孔时高近50%。

在一项测试中,护照局雇员必须判断,他们电脑屏幕上出现的一张照片是否与站在他们工作台前的那个人相符。结果表明,在15%的测试中,这些公务员判定他们屏幕上的照片就是站在他们面前的那个人,而事实上,这张照片完全是另外一个人的。

该团队表示,研究集中于人类能记得多少张面孔,他们还表示,如果有足够多的练习,某些人可能能够通过持续学习,识别出无限量的面孔。

在面部识别技术开发的早期阶段,由于互联网还不像今天这样发达,研究人员只能请人们来到实验室拍摄,还需要与拍摄对象签署同意书并支付不菲的费用,费时费力不说,研究范围也大受限制。

这一发现将有助于人们深入研究面孔感知、记忆与社会知识之间的关系,进而帮助人们理解大脑的感知和认知过程。研究人员表示下一步将在人类中重复相关实验。

约克大学心理学系的罗布·詹金斯博士(Rob Jenkins)说:“澳大利亚护照局雇员中的这种人为差错率确实让人吃惊,而我们也有理由预计英国护照局雇员会有类似的‘表现’。仅在伦敦希思罗机场一地,每年就有数百万人试图进入英国。按照这个规模,15%的差错率就相当于成千上万名旅客可以持假护照通过海关。”

用大头照来认人,灵长类动物能分别熟人面孔。他们指出,大脑用来记忆文字和语言的能力几乎是无限的,现实中限制来源于学习时间和动力的不足。

随着互联网的兴起,获取照片素材这件事变得轻而易举,一开始我们在网上看到的多是名人、明星的照片,而在社交网络流行后,普通人的照片也日益增多,互联网俨然成了面部识别的天然数据库。

用大头照来认人,灵长类动物能分别熟人面孔。英国护照的有效期是10年,因此护照局雇员还必须考虑一个人随时间推移的外貌变化。因此在第二项测试中,这些研究人员要求这些护照局雇员将现在的面孔照片,与2年前拍摄的照片,或者护照和驾照上真正的身份照片加以比对。这项任务的差错率上升到了20%——与同时接受测试的一组没有受过训练的学生自愿者没有区别。

研究指出,研究中的参与者能识别出的面孔数量从人类进化角度讲已经“远远超出实用范围”——数千年来,人类一生中都很难见到这么多人。詹金斯表示,目前还不清楚,为什么人类提升了辨别数千张面孔的能力。

NBC 指出,学术界经常以其研究不属于商业性质为由绕过版权问题,而Flickr 又因拥有大量「知识共享」(Creative Commons)授权照片而受到面部识别研究人员青睐。

这篇论文的第一作者、澳大利亚新南威尔士大学的戴维·怀特博士(David White)说:“尽管人们有可能预期,数年的训练和工作经验可能会改善护照局雇员的表现,但我们的研究表明,事实并非如此。护照局雇员的准确率并不比大学生更高。”

“这可能是大自然中另一个‘大材小用’的例子”他说。“一些蜘蛛的毒液可以杀死一匹马,即便蜘蛛永远不会有吃掉马的必要。”

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伯顿教授补充说:“这项研究已经突显出一点,比对人脸和照片的能力,不一定是能够通过训练得以提高的。这种能力似乎是一种基本的大脑处理过程,有些人就是要比其他人更擅长一些。我们的结论是,专注于训练安保人员(这方面的能力),可能是把功夫下到了错误的方向。”

「知识共享」是非营利性组织Creative Commons 提供的一种著作授权方式,旨在保持作品流通权并保留所有者部分权利的同时,允许他人获取作品进行创作及共享,例如照片所有者可以仅授权非商业用途,也可以允许他人复制、改编等。

他提议:“相反,我们应该着眼于筛选机制和潜在的入职测试,就好像我们在研究中所做的一样,来帮助我们雇佣天生就更擅长比对照片的人。由于我们的这项研究,澳大利亚护照局现在已经设置了面孔比对测试,在雇佣职员和挑选面孔比对专家时使用。”

IBM 表示他们从Flickr 获取的图片都有CC 授权,尽管他们表示用户可以选择退出数据库,但用户在实际操作中却发现这几乎办不到,因为IBM 的数据库并未公开,Flickr 用户无从得知自己的照片是否包含其中,更无法按要求提供照片在数据库中的链接。况且IBM 也承认即使他们将用户的照片从自家数据库中删除,对于之前已共享给其他机构的数据库版本,他们也无能为力。

阿伯丁大学还在进行更进一步的研究:如果护照上带有一个人不止一张照片,安全级别会不会有所提高。伯顿教授说:“这项单独的研究检验的是,如果护照上提供不同环境下拍摄的多张照片,能否提高面部识别的准确率。”

此事也引起了Creative Commons 的关注,该组织在官网的「常见问题」中增加了对人工智能数据采集的解释,表示如果新技术开发者遵守CC 的授权许可,可以无需征得版权所有者许可直接使用其作品,至于涉及到的隐私、伦理和数据保护法等问题,就不在CC 的能力范围内了:

“在安保技术的发展过程中,直到现在都没有考虑一个事实:单单一张照片没办法给我们提供一个真正的印象。”伯顿说,“人们高度重视护照上的那张照片,将它适用于所有的用途,但人们最常报怨的一个事实却是,他们的护照照片看上去一点也不像自己。而这一点已经被我们的科学实验所证实。”

在保护个人隐私、解决人工智能开发中的研究伦理问题或规范在线监视工具的使用上,CC 授权并不是一个好工具,这些问题属于公共政策领域。

“想用区区一张照片就概况一个人,还要让我们一眼就能认出他来,这样的要求似乎太过奇怪。如果我们坚持这样的观念,即一个人可以用一张照片来很好地描述,那么我们就只能坐等自己出错了。”

然而,数字版权组织Privacy International 表示,未经被拍摄者直接同意,IBM 使用这些照片是错误的。

这些研究者希望,在全球护照发放和边检机构的协作下,他们能够引领一场变革,改变未来安保系统的运作方式。(编辑:Steed)

编译自 约克大学官网,New study reveals vulnerability in photo-ID security checks

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