传统观点认为，只有拥有哺乳动物那样复杂大脑的生物才具有识别面孔的能力。

但科学家发现，某些昆虫也能完成这项任务。

在大多数人看来，院子里嗡嗡作响的胡蜂和蜜蜂不过是“头脑简单”的生物，然而这些动物至少在一种认知技能上可与人类及其他灵长类动物相媲美——它们能认出同伴的脸。就像人类通过记住亲人、朋友、同事的面孔建立起稳定的人际关系一样，一只胡蜂能感知并记忆另一只胡蜂的面部特征，当它们再次碰面时，能通过回忆认出对方。另外，某些生来并不具有面孔识别能力的野生昆虫在经过训练后也能记住同伴的脸，有时甚至能分辨出人类的面孔。

这一发现让科学家不得不思考这些小小的昆虫是如何进化出这种惊天技能以及昆虫的哪些脑区负责控制脸部识别，弄清这些关键问题将有助于软件设计师设计出更好的自动人脸识别系统。

意外发现

许多科学发现都源于偶然，科学家发现胡蜂能区分不同个体也源自于此。2001年，还是一名研究生的蒂贝茨正专注于研究纸巢胡蜂（胡蜂的一种）的社会生活。她需要在纸巢胡蜂的背部涂上彩色斑点以区分不同个体，追踪聚居区内昆虫个体的交流活动并进行拍摄记录。有一天，蒂贝茨偶然发现录像里有两只未曾做过标记的胡蜂。她仔细观看视频记录试图进行分辨，却突然发现通过观察胡蜂面部与生俱来的黄色、棕色和褐色的条带斑点，可以区分这些未做标记的胡蜂。随后，蒂贝茨脑子里灵光一现，她不禁想——胡蜂自己也能这样做吗？

蒂贝茨迫不及待地开始了实验。她记录了胡蜂面部各种各样的图案并开展测试，看胡蜂能否利用面部图案识别同伴。她通过牙签涂画改变了一些胡蜂的面部特征，同时在另一些胡蜂身上也使用了涂料但不改变其面部特征，以此观察胡蜂群对它们的反应。

一般情况下，胡蜂群中极少出现攻击行为。但蒂贝茨在实验中发现，胡蜂群对面部特征发生改变的胡蜂有更强的攻击性，但与身上使用了涂料的胡峰却能够照常相处。这表明胡蜂确实能够依据不同的面部图案识别不同的个体。

这确实是一个令人惊讶的发现。想想人类是如何识别面孔的——首先我们必须将某人的面部特征进行信息组合，同时在脑海中将这些信息与更多抽象信息（如身份）联系起来。然后，当我们再次见到这个人时，就能快速回忆起他（她）的面孔和身份。

有趣的是，人类能更快更准确地记住人的面孔，但对汉字一类的复杂图案却需要花费更多的时间和精力来记忆，这是因为进化赋予了大脑记忆面孔的能力。人类大脑中有一块叫做梭状回面孔区（fusiform face area）的区域，专门用来处理面部识别。这种处理机制是高度特化的，以至于如果将一个熟人的照片颠倒过来或对面部关键区域（如眼睛）进行微小改变，就会削弱我们识别熟悉面孔的能力。

既然面孔识别这一高度特化的能力如此重要，那么胡蜂是否也已进化出同样的特化性，或是进化出另一种面孔识别方式？

为了找出答案，蒂贝茨和迈克尔·希汉（蒂贝茨当时的研究生）开始对胡蜂进行训练——让胡蜂在“正确”和“错误”的图案中进行选择时，如果选择错误便给予一次微小的电击。

使用这个训练方法，胡蜂学会了区分5种不同类型的图案——正常胡蜂面部图、简单的黑白几何图、毛毛虫（胡蜂的捕食对象）图像、经图片处理去除了触角的胡蜂面部图，以及经马赛克处理过的胡蜂面部图。这些图案都是两两配对进行展示，而胡蜂仅仅经过20次训练就能从中准确选择，但是当后四种图案两两出现时，胡蜂还是很难区分，尤其是当去除触角图案和马赛克面部图案出现时，会明显干扰胡蜂的面部识别能力。

这一实验结果强有力地证明了胡蜂具有特殊的面部识别神经系统。这表明，胡蜂像人类一样，也是通过某些整体性的面部识别机制来感知面孔，而不是分别记住面部的各个元素，因此只有当这些不同的面部元素完整且正确排列时，胡蜂才能正确地进行识别。

人类和胡蜂高度特化的面部识别能力表明特化机制在动物中可能普遍存在，并且比我们原先预想的要广泛得多——动物会在环境条件需要这样的能力时进化出这种本领。科学家进而推测，在不需要区分个体的动物群体中，面孔识别机制应该不会出现。

为了验证这个假说，蒂贝茨和希汉考察了纸巢胡蜂的近亲——长足胡蜂。长足胡蜂的社会结构与纸巢胡蜂不同，它们的巢穴是由唯一的蜂后建立，群体成员完全没有必要识别彼此面孔。虽然长足胡蜂在经过训练后能够记住面孔，但这对它们来说非常困难，并且记忆的速度和准确度与记住其他一些图案差不多。

蜜蜂眼中的人脸

长足胡蜂经过长时间的训练后依然能够记住同类的面孔。我们是否可以推测，拥有微小大脑的昆虫也能记住另一种截然不同的生物——人类的面孔？

本文另一位作者、当时正在研究蜜蜂的视觉信息处理机制的戴尔对蜜蜂能否区分人类面孔，产生了浓厚的兴趣。在一个标准神经科学测试中，戴尔向普通的蜜蜂展示人类的面部图，训练它们从多种面孔中区分出目标面孔。经过50次实验，蜜蜂学会了准确地区分开目标面孔和其他面孔，甚至还学会了在一组新的人类面孔中选出目标面孔。

其他一些类似实验也已发现蜜蜂的面孔识别机制与人类惊人相似。首先，尽管蜜蜂记忆面孔的速度与纸巢胡蜂和人类相比较慢，但还是能够通过后天训练拥有整体性的面孔识别机制；其次，蜜蜂能够记住一张面孔上不同的点，并根据这些信息在不同的角度上识别出这张面孔图像。

研究昆虫的面部识别机制，将有助于我们开发出更好的自动人脸识别系统（automatic face-recognition systems），也将为研究人员提供一条捷径，从而更好地改善面部识别软件并应用在智能机器上。

另外，研究人员也可以从研究中得知面部识别机制是如何进化而来的。长足胡蜂和蜜蜂体内的“简单系统”使它们学会记忆并掌握识别面孔的能力，这或许是因为它们在采食过程中本来就需要使用图案识别能力，而这种能力或许正是高度特化的面部识别能力在进化过程中的一种过渡态。

纸巢胡蜂和长足胡蜂是近亲，它们最后的共同祖先可能已经拥有了相对原始的面部记忆系统——这一点在长足胡蜂身上就可以看到，因此，纸巢胡蜂所具有的高超的面部识别本领很可能是在与长足胡蜂这一品系进化分离后进化出来的。

因此，我们不妨花些时间好好欣赏一下身边的胡蜂和蜜蜂吧，在它们小小的大脑里，充满着无穷无尽超出人类想象的东西。

更多精彩！欢迎关注“科普中国-科技前沿大师谈”官方微信（kjqydst）。