”你存在，我深深的脑海里“。这是一首曾经传遍大江南北的流行歌里面的一句歌词。在人生的某个时刻，你遇到某个在情感上给你极大触动之人，于是TA的脸庞便深深的印刻在你的脑海中，每到夜深人静时，这张脸庞会从你平静的脑海中徐徐升起，同时你原本宁静的心绪被搅乱，你反侧难眠，一闭上眼睛，脑海里总是充斥着这张脸庞，无论你怎么努力，它都挥之不去。
人脑是人类最神奇的器官。如今人类能强大到”上九天揽月，下四海捉鳖“，我们能发射火箭，能登陆月球，能破解宇宙的各种奥秘，能合成各种化学物质，能发明每秒运算一千亿亿次的超级计算机，能发明青霉素，阿司匹林，能构建高耸入云的高楼大厦，这一切伟大成就就因为我们拥有与众不同的大脑。
当动物们还在为生存苦苦挣扎，人类却创作了无以伦比的文明。人能够摆脱原始野蛮的动物性，成为万物之灵，这一切要拜我们的大脑所赐。这个神秘的器官赋予我们无以伦比的智慧，使得我们能够创造知识，从而理解，掌握大量的自然中隐藏的秘密，于是我们获得了改变自然，创造自然的伟力。我们创造很多理论，知道很多事情的真相，大自然的神秘面纱一层层被人类揭开。就在人类对宇宙万物蕴含的原理看得越来越清时，有一个巨大的认知黑洞摆在我们面前，我们却一直束手无措，那就是帮我们洞察一切的利器--大脑。
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随着脑神经科学的快速发展，大脑神秘的运行机制正在逐步每揭开。近来脑神经科学的一大突破是，科学家搞明白了大脑的人脸识别机制。解密该机制的是来自加州理工学院的脑神经科学教授Doris Tsao，她将两种图片显示给猴子看，一种图片是人脸，另一种图片是人脸之外的其他物体，同时使用功能性核磁共振成像扫描仪检测猴子在看到图片时，大脑不同部位被刺激的情况，她发现猴子大脑中有专门区块会对人脸图片产生特别的激活反应。
核磁共振扫描发现，在大脑颞下皮质处有一块特殊区域专门用于识别人脸。Doris把电极插入插入皮质，呈现给猴子人脸图片，然后实时监控神经元的电极反应，由此跟踪颞下皮质哪个区域的神经元对人脸反应最为强烈。她发现当猴子看到人脸图片是，该区域内几乎所有神经元都产生激活反应。为了进一步清楚大脑如何识别人脸，Doris教授抓取人脸19个不同特征点，例如两眼之间的距离，脸型，嘴巴在脸庞的高度等，然后根据这些特性创建可变换的人脸动画并呈现给猴子观看。
研究发现大脑对某种特定特征的变化非常敏感。例如动画人脸中两眼距离不断变化时，猴子大脑颞下皮质中的神经元最容易被激活。有意思的是，当两眼距离过远比如抵达两只耳朵，或是两只眼睛距离过近，几乎融合在一起时，皮层中的神经元反应很微弱，但距离与正常人脸相似时，神经元激活非常强烈，由此表明大脑很可能通过抓取一系列特定特征来识别人脸。
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进一步研究表明，大脑存在人脸识别流水线。上图中六个点连接而成的区域就是所谓的’人脸识别流水线‘，在"Middle lateral patch"和"middle fundus patch"这两个区域中的神经元在看到人脸正面时会被激活，其他区域在看到人脸的各个侧面时会被激活，在流水线的末端，也就是”Anterior mdedial patch"区域，它会把前面区域的识别信息综合起来，由此无论猴子看到的是人脸正面还是侧面，在该区域都会被识别出来。
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人脸识别流水线上的神经元只对人脸产生反应，对非人脸图案则无感。上图是研究员对猴子看到各种不同图片时，流水线上神经元的应激程度，当应激程度越强，则遍布的红色点越多。从上图看出，当显示给猴子的图片是人脸时，流水线上的神经元活跃度非常强，由此表明大脑该区域的神经元正在进行剧烈的运算，从图形中抽取各种信息。当呈现图片是非人图案时，神经元的反应相当冷漠，也就是非人脸图案无法刺激这块区域神经元产生反应。
我们知道了大脑哪部分用于识别人脸，更深一步的问题是，它如何识别人脸。研究发现，大脑会对人脸图像进行专门编码，其做法是“人脸识别流水线”上不同区域的神经元分别从图像中抽取不同的信息进行识别，然后把识别结果统一起来再综合判断收集到的信息是否符合人脸特征。例如有的神经元会识别脸型，有点神经元识别嘴巴形状，如果它发现脸型是正方形，或者嘴巴不是椭圆形，那么大脑就认为图案不属于人脸，如果局部特征满足要求，大脑还会把这些信息综合在一起后进行判断。
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实验抽取了人脸50个特征点来研究神经元的信息抽取特性。如上图，实验从人脸图像中分析出50个特征点，其中25个特征点用于表示形状，例如脸型，鼻子嘴巴的形状和位置等；另外25个特征点表示图像纹理，例如头发皮肤颜色，面部的亮度变化等，于是一张脸等价于50个数字的集合，修改这50个数字中的某个数字，脸的形象就会发生改变，例如修改表示脸型的数字，圆脸就变成方脸，修改表示嘴巴位置的数字，嘴巴就能变高变低等，于是给定50个数字，科学家就能让计算机绘制出对应的人脸，例如下图就是通过变换50个数字中的不同数值后，一张脸转换成了不同的脸：
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如此一来我们就可以变化不同数值，创造出不同脸庞，然后观察“人脸识别流水线”中相应神经元的反应，从而知道哪些神经元负责识别人脸的给定特征。研究人员选取了“人脸识别流水线”上205个神经元，然后通过不断变化50个人脸特征值让计算机绘制出相应人脸图案，然后观察大脑看到这些图案后，这些神经元会产生怎样反应。
研究员发现，改变某个人脸的特征值，205个神经元中特定部分神经元产生激活反应，如下图红线方向对应改变某个特征值后形成的人脸变化：’
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当人脸变化后，某些神经元会相应的产生电信号：
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这意味着这些被激活的神经元专门负责从图形中抽取给定特征。根据数理统计发现，神经元被激活的电信号强弱与这50个特征数值之间存在线性关系，假设我们用x1,x2,...x50表示50个人脸特征值，神经元的反应与50个特征值可以用下面数学公式表示,其中i表示第i个神经元：
cell(i) = ci1x1+ci2x2+...ci50*x50.
不同的神经元，它对应的ci1,ci2的值不一样，每个神经元都有自己的一套ci1,ci2..ci50，这组数据我们可以把它对应为身份证号，不同的人有不同的身份证号，所以我们也可以认为这组参数是每个神经元的“身份证号”。于是给定一张人脸图片，每个神经元根据上面公式进行计算，然后它根据计算的结果来产生应激电流的强弱。
研究人员根据大量的观察和记录，可以把每个神经元对应的ci1,ci2...ci50这些数值统计出来。这使得研究员获得一种未卜先知的“黑科技”能力：给大脑呈现一张人脸图案，尽管科学家事先不知道这张人脸的形态，但只要收集大脑看到人脸图片时神经元产生的电信号强度，再加上原先统计出来神经元“身份证号”，就可以通过解方程的方式将人脸对应的特征数值x1,x2...x50给反解出来，也就是说研究员可以在看不到人脸图片的情况下，根据大脑“人脸识别流水线”上特定神经元的变化情况推测出大脑当前看到的人脸图像。
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上图左边是呈现给大脑的真实图片，右边是根据大脑神经元激活情况反向推测出的人脸图像，通过观察不难发现，真实人脸图像与反向推测的人脸图像高度一致，这就证明了大脑的确是遵循实验所预想的方式识别人脸。
学过线性代数的人都认识线性方程组：A*X = B, A是一个二维矩阵，X是一维向量。这个公式就可以用来描述大脑的人脸识别机制。如果我们把神经元对应的“身份证号”，也就是作用在人脸特征数值上的一组常数ci1,ci2..ci50一行行累积起来就形成了A,而X对应的正是人脸特征数值集合，B是大脑神经元识别这些特征后得到的结果，计算出B后再由一个神经元对B做出“总结陈词”，决定观察到的图像到底是不是人脸，大脑居然以如此巧妙而又简洁的方式完成人脸识别这种非常重要的功能，这不得不让人赞叹造物主在设计上的别具匠心。
现在火热而又强大神奇的人工智能技术领域中，有一个分支叫深度学习，它正是使用计算机模拟上面描述的大脑识别机制来完成很多原本只有人才能做得到而计算机无法做到的功能。
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上图就是计算机模拟大脑神经元的结果，圆圈表示神经元，最左边的数字表示输入信号，也可以对应为我们前面描述的人脸特征，上一层神经元接收信号后，传递给下一层神经元，下一层神经元将上一层神经元传过来的信号加总做特殊处理后，把结果再传递给下一层神经元，如此依次传递下去，通过上面方法构造的计算机人工智能在图片识别上的能力已经超过了人类。
得知大脑的人脸识别机制后，我感慨万千。有时候我在路上看到一个女神级的漂亮女神小鸟依人的挽着一个男人，我定睛一看，男人长相平庸，完全配不上女神的美貌，于是我琢磨着一定是这男人特有钱，如果男人没有颜值却能赢得女神的亲昧时，主要原因就是男人多金。再后来我慢慢观察发现那男人也不像有钱的样子，由此我不由困惑为何他的命如此之好。
现在我明白，这都是命。我可不是搞迷信，根据前面所述的人脸识别机制，有可能是男人的面部特征经过女神的脑神经元处理后得到的一种特殊的输出信号，这种信号特别在于它能够让大脑产生一种好感，这种好感就连女神本身也说不清道不明。
大街上与漂亮女生面对面擦肩而过时，对方的标致脸蛋始终在我脑海中徘徊不停，挥之不去，这让我烦恼丛生，现在我明白这一切只是大脑神经元受刺激后不断放电的结果而已。
“你存在，我深深的脑海里..."。看着女神远去的背影，这首曲子又在我心里不断回响....
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