2014年5月25日星期日

【转】同种类的动物互相是怎样辨识的呢?是靠面部的不同吗?

呃,这个问题集合里面子问题很多。。。

   1. 动物之间的个体识别,不一定靠视觉。嗅觉、味觉、触觉、听觉都有可能。人是视觉动物,所以可能感觉视觉比较靠谱。但实际上大多数动物可能都并非靠视觉识别种内差异的:首先不一定具有这么良好的视觉,其次不一定视觉图案有足够的区分度,第三,就算它能识别不同的视觉图案,能认识是一回事,真正在生活中使用它又是一回事(。。。)。比如,很多动物都是晚上活动的。。。又比如,很多动物并不需要区分个体,只要大概知道对方是不是自己同一种类就可以了。

   2. 使用视觉来识别种内个体有三个要点,上面都写到了。其实符合前两点的动物应该还是不少的,比如大多数鸟都是超级视觉动物,而且长得很有区分度。 @demomo 举的例子是说蜜蜂可以认识人脸。实际上,蜜蜂是一种很神异的动物。。。
它可以认识各种各样的抽象几何图案,而且还能识别一定的逻辑规则。如果有个蜜蜂被训练成识别垂直的条纹图案,那无论这个条纹是什么颜色的,怎么重复的,宽窄不一样,它都能识别。。。而且它还能学会一些简单的游戏规则。具体可以参考Zhang SW的一些工作,比如这个:http://www.nature.com/nature/journal/v410/n6831/pdf/410930a0.pdf ,以及这个:http://rstb.royalsocietypublishing.org/content/343/1304/199.full.pdf。所以,它识别人脸很不奇怪的,因为人脸具有很高的信息量,简单地说就是视觉区分度很高。不过这就掉到了前述第三点,能认识是一回事,真正在生活中使用它又是一回事(。。。)。已知的使用视觉来辨认种内个体的动物有一种胡蜂 (http://rspb.royalsocietypublishing.org/content/269/1499/1423.full.pdf,这个实验非常坑蜂,很搞笑,你看了就明白了),还有一种小龙虾(http://www.plosone.org/article/info%3Adoi%2F10.1371%2Fjournal.pone.0004263,不过这个实验很差),都是节肢动物。至于别的动物,我不太清楚。不过既然节肢动物这么简单的脑子都可以做这种任务,更大一点的脑子想必是有能力做的,只是它不一定用而已。

   3. 像老鼠这样的动物一般是不使用视觉的,所谓鼠目寸光,它真的就只能看到鼻尖前面一点点,远了就散光了。很多人觉得老鼠是用化学感(嗅或者味)觉的。化学感觉的问题主要在于刺激变化比较小,比如一个老鼠总是很难创新性地合成新的气味分子的,只能是他娘遗传下来的,所以鼠亲戚们闻起来估计都差不多。这个感觉用来区分亲疏还凑合,用来区分个体就有点困难。不过,困难也不一定不能做:有一类实验是把一个老鼠不停地放到另外一个老鼠的笼子里。一开始那个地主老鼠还很有兴趣的去闻闻新来的,后面几次它闻闻就放弃了,觉得以前见过这家伙。要是这外来的老鼠给阉割过,然后每次身上被涂上不同老鼠的尿,别的老鼠就会以为每次都是一个新的老鼠。

   4. 不过这就回到了第三点,为什么老鼠要区分个体。。。有一些与此相关的诡异的行为,比如Bruce Effect,就是一个母老鼠,本来已经交配过怀孕上了,然后“见”(闻)到一只新的公鼠,见异思迁,这时她就会主动流产(。。。)。好像这个行为并不区分公老鼠的肌肉强弱、外貌美丑,所以也不知道她图个啥。不过,老鼠能用嗅觉来识别个体是比较肯定的。

   5. 鹿之类的不是很清楚。这种跑得快的动物大概都是视觉动物,不然会撞树的(不要和我讨论兔子,我真不知道它会不会撞树。。。)。鹿会叫,而且有很多人专业做这个,认为鹿鸣具有很高的区分度(http://journals.cambridge.org/action/displayAbstract?fromPage=online&aid=41069)。实际上,老鼠也会叫,你把老鼠叫声录下来,拉慢两个log来播放,和鸟叫听起来一模一样,婉转动听(。。。),不过老鼠用听觉区分个体的概率比较小。所以,这都不一定。。。

   6. 实际上,有一个很容易做的指标,就是某个动物脑子里面如果专门有一块地方特化出来处理种内的信息,那这个类别的感觉信息被用来区分个体就很有可能了。猴子脑子里面专门有个脑区(http://www.sciencemag.org/content/311/5761/670.short)处理面孔信息,里面每个细胞都对面孔特征的组合有反应,比如有的细胞只要图案上有眉毛有眼睛就反应了,有的需要有眼睛有鼻子,有的需要有嘴巴有头发,总之没有一个需要整块脸的(http://www.nature.com/neuro/journal/vaop/ncurrent/full/nn.2363.html)。这也可以解释一些搞笑的现象,比如QQ表情图标(那种圆形的,黄色的,你懂的)就没有一个是完整的脸,但是人还是会认出来那是脸,而且还能给它们“赋予”不同的表情。这个脑区里面每个细胞,实际上都表征了一个“面孔特征向量”,它们一起就组成了一个线性空间。

   7. 前面说的那个空间的输出暂时不知道在哪里,不过有一些证据,因为STS下面投到是MT/IT之类的脑区,这些脑区上面有所谓的祖母细胞(http://papers.klab.caltech.edu/175/1/519.pdf)。这些细胞会对某个人的个体特征有反应,不管这是从什么角度、什么方向拍摄的,就算是个漫画的他也能认出来,甚至这个人的名字出现在屏幕上他也会有反应。这里面涉及到面孔识别的时候肯定要用到前面所说的特征组合来构造一些不变量。

   8. 从这个角度出发,就可以解释你所说的最后一个问题,就是后天环境对这种面孔识别能力的影响。区分能力是学出来的,外国人和中国人的面孔肯定有不同的区分函数,完全没学过的话区分不出来也是很正常的,因为特征向量选错了。。。

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