问题

为什么人类的五官差异这么大,而动物不是?

回答
这个问题很有意思,也触及了生物学中一个很核心的领域——适应性进化。我们之所以觉得人类的五官差异“大”,很大程度上是因为我们更容易注意到并将其与个体自身或自己认识的其他人进行比较,而且我们的生活方式和感知需求也更为复杂。而动物世界的“非差异大”,更多的是因为它们在漫长的进化过程中,其感官系统已经高度特化,以满足其生存和繁衍的特定需求,我们往往从人类的角度去观察,忽略了它们内部的精妙分工。

我们不妨从以下几个方面来剖析这个问题:

1. 人类五官的多样性:环境与文化塑造的结果

首先,要明确一点,说“动物不是”其实是一个相对的说法。动物也有非常巨大的五官差异,只是我们对它们的了解和观察的角度不同。不过,就人类而言,我们的五官多样性确实是极其显著的,这主要源于以下几个层面的原因:

地理环境的多样性与迁徙: 我们的祖先并非一直生活在同一个地方。在漫长的迁徙过程中,人类分布到了地球上几乎所有能够生存的区域。不同的光照强度(从热带到极地)、不同的空气成分、不同的食物来源、不同的声音环境等等,都对我们视觉、听觉、嗅觉甚至味觉产生了潜移默化的影响。例如,长期生活在光照较弱区域的人群,其眼睛的瞳孔可能更容易放大,对暗光的敏感度可能更高一些;而生活在食物复杂区域的人群,味觉的敏感度也可能有所差异。
饮食习惯与文化: 人类的饮食极其广泛和多样,我们能够接受并加工各种各样的食物。这反过来也促使我们的味觉和嗅觉系统在辨别食物的安全性、营养成分以及风味上进化出更精细的能力。不同的文化背景下,对于食物的偏好和烹饪方式也千差万别,这些都在无形中强化了我们对特定味道和气味的感知能力和记忆。想想看,有人对辣味甘之如饴,有人却避之不及;有人能分辨出细微的香料差异,有人则觉得“都差不多”。
社会交流与情感表达: 人类是高度社会化的生物。我们的面部表情、语音语调、甚至微小的肢体动作,都承载着丰富的社会信息和情感交流。这使得我们的视觉系统高度发达,能够捕捉到面部肌肉的细微变化,我们的听觉系统能够分辨出语言的细微差别,而我们的嗅觉系统,虽然不如一些动物灵敏,但在识别熟悉的人(气味)、甚至在无意识层面影响情绪方面也扮演着角色。
基因突变与自然选择的累积: 与所有生物一样,人类的基因也存在随机突变。这些突变在不同的环境和生活条件下,有的可能被保留下来并传递下去,有的则被淘汰。长此以往,不同族群之间在五官相关的基因上可能就积累了差异。比如,对某些特定物质的嗅觉敏感度差异,或者对某些颜色光波段的辨识能力差异,都可能与遗传有关。
个人经历与学习: 这一点在人类身上尤为突出。我们的五官不仅仅是生理上的接收器,更是我们学习和理解世界的重要工具。一个人长期从事某种需要精细视觉辨别的职业(如珠宝鉴定、绘画),或者音乐家对声音的敏感度,都是通过后天的学习和训练不断强化的结果。这种后天习得的“差异”也是我们感知到的“差异大”的一部分原因。

2. 动物“非差异大”的真相:高度特化与观察角度的偏差

说动物“不是”这样,我们需要更深入地理解它们的世界:

高度特化的生存策略: 绝大多数动物的感官系统是为了满足其在特定生态位上的生存和繁殖需求而高度特化的。例如:
视觉: 鹰的视觉能看到极远,分辨细微的猎物;猫头鹰的视觉在极暗环境中也十分出色;变色龙的眼睛可以独立转动,同时观察不同方向;许多昆虫拥有复眼,能够感知到更广阔的视野和运动的细微变化。我们常说的“动物的眼睛”其实囊括了无数种截然不同的视觉能力,其差异绝不比人类小,只是它们“用眼”的方式和我们不同。
听觉: 夜行动物的听觉可能比我们灵敏许多倍,能够捕捉到地面上老鼠活动的声音;蝙蝠和海豚利用回声定位来导航和捕食,其听觉系统之复杂远超人类想象;而某些昆虫则能听到人类听不到的超声波或次声波。
嗅觉: 狗的嗅觉灵敏度是人类的几万到几十万倍,它们能通过气味追踪目标、辨别身份、甚至预知疾病。许多昆虫通过触角上的化学感受器来侦测信息素,这是它们沟通和繁殖的关键。鹿、熊等动物对气味也极其敏感,能远距离察觉到捕食者或食物。
触觉与味觉: 一些鱼类可以通过侧线系统感知水流的微小变化;猫咪的胡须是精密的触觉器官;蛇则依靠舌头和犁鼻器来“品尝”空气中的化学物质。
我们观察的局限性:
人类中心主义: 我们往往以人类的标准来衡量和评价动物。当我们看到一只猫的眼睛在黑暗中会发光,或者听到狗能侦测到我们听不到的声音时,我们感觉它们很“特别”,但这只是因为我们与它们存在差异。当我们比较一群猫之间在听觉上的差异时,我们可能就很难注意到,因为它们之间大多数时候的听觉需求是相似的。
个体差异在特定群体中不显著: 在一个物种内部,如果它们生活在相似的环境下,有相似的生存方式,那么它们的核心感官能力很可能在平均水平上是相似的。例如,同一窝的狗崽,它们在嗅觉上的基本能力是很接近的,因为它们都需要依赖这种能力来生存。而我们观察到的“人类五官差异大”,更多的是跨越不同族群、不同文化背景、不同生活经历的人群之间的比较。
动物的沟通方式不同: 动物更多地依赖非语言的、化学的、或者更直接的生理信号来沟通。它们的五官是用来接收这些信号的,而这些信号的复杂性和人类语言的复杂性是不同的。我们用语言来表达细微的情感和思想,这使得我们的面部和声音信号变得尤为重要,从而也放大了我们对这些信号的感知和解读能力。

总结一下:

人类的五官之所以看起来“差异大”,是因为我们作为一个物种,经历了极其复杂多样的环境演变、文化发展和技术进步。我们的社会性、情感交流的复杂性,以及后天学习的能力,都在不断地塑造和强化我们对感官信息的处理和解读。我们更倾向于注意到个体之间的细微差别,并且对这些差别赋予更丰富的意义。

而动物的“非差异大”,并非真的没有差异,而是它们的感官系统高度特化以适应其特定的生存角色。它们的差异体现在它们对特定物理或化学信号的超凡感知能力上,这些能力是我们人类难以企及的。而且,我们作为外部观察者,往往难以深入理解动物内部在这些高度特化感官上的细微差异,更倾向于将它们视为一个整体的功能性单位。

所以,与其说人类五官差异大而动物不是,不如说我们对这两种“差异”的认知方式和关注点是不同的。人类的差异更多的是一种“多面性”和“个性化”,而动物的“差异”则更多地体现在其“专业化”和“功能性”上,只是我们尚未完全理解它们内部的精妙之处。

网友意见

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看起来,觉得“人的五官差异明显,而动物不是”,是你的人类生物学身体产生的一种错觉。

自然选择塑造的人脑和你的生活过程的共同作用让你产生了这种错觉。

  • 计算机用算法匹配特征位点去识别不同的人脸和给定的动物物种的不同个体的脸的效果相近。
  • 人用肉眼区分动物个体的能力需要后天培养。

动物的骨骼·肌肉·皮肤·毛发等的生长和人一样受到内外因素影响,同种动物的内骨骼·外骨骼·水骨骼的形状·长短·粗细、肌肉发达程度·形状·位置关系、感觉器官·口·附肢·肛门等部件的形态和相对位置、毛发·皮肤·外壳等的长度·颜色·花纹、在生活过程中留下的伤痕·歪曲变形等各有区别。

识别人脸和他人动作姿态的能力,建立在过去几百万年里我们这个物种演化出来的神经生物学基础和你在婴儿时期大量观看的他人面部、他人运动的基础上,是一套复杂的、可损坏的系统。这套系统一旦出了故障,就无法分辨他人甚至自己的面部外貌特征和动作,正常运行的时候对不熟悉的人种也难以起作用。

  • 例如我国许多人觉得黑人长得都一样,黑人·白人也经常觉得中国人长得都一样。
  • 你这套系统并没有对非人动物直接套用的功能,冷不丁去识别不同非人动物个体的脸和身体动作,会觉得“没有可供辨识的特征位点”。
  • 如果你长时间和非人动物相处并仔细观察它们,你的脑会新调用一些神经细胞来识别它们,从而可以将旁人眼中“全都一样”的非人动物的脸和身体的多个特征位点区分开来。
  • 有时候你并不需要去看“五官的形状、大小、位置关系”,奶牛、豹等动物脸上和身上不同颜色的毛形成的花纹足以让经过一定训练的人有效地肉眼区分动物个体。

计算机没有人的这一套面部识别系统,不带类似的偏见,因此用计算机识别动物的外貌特征就可以证明“其他动物的外貌特征其实差异化得很”。

2019 年发表的一项研究[1]显示,对于 14 年间的视频记录中的一千万张野生黑猩猩面部数据,人工智能面部识别达到了 92.5% 的个体识别率、96.2% 的性别识别成功率。

2020 年发表的一项研究[2]显示,基于 65000 张大熊猫面部图像的人工智能面部识别达到了 95% 的个体识别率。这表明面部图像可能是识别哺乳动物个体的通用特征。

以下引用自《中国科学报》张行勇:

西安电子科技大学教授苗启广团队与西北大学研究人员展开合作,通过设计具有多路关注机制的深度神经网络模型,研发出一套较为完整的动物面部特征检测、追踪和识别系统“Tri-AI”,实现了适用于多物种个体识别的研究目标。近日,相关成果发表于《交叉科学》。
研究团队在野外和动物园进行了动物面部数据采集,并建立了动物面部识别数据库。据论文作者之一的郭松涛介绍,Tri-AI 系统对 41 个灵长类物种共计 1040 只个体的 102399 幅面部图像,以及 4 个非灵长类物种共计 91 只个体的 6562 幅面部图像进行了实验验证。结果显示,Tri-AI 系统对个体数量多于 18 的 21 个物种的个体识别准确率为 93.8%,远超过人工识别的准确率。此外,该系统可兼容夜视影像的分析,可实现基于夜视图像的个体身份识别,进而可实现全天候的动物研究。
该系统验证了基于多物种的自动个体识别的理论假设的科学性,满足了“无观察者干扰”的行为学研究的理想条件要求,将研究者从对动物个体识别与追踪记录的任务中解放出来,推动了动物行为学研究进展。

相关论文信息[3]

旷视科技开发过一款通过鼻纹识别狗的程序。

世界各地的多家科技公司尝试过识别黑猩猩、海豚、马、狮子、鸡、奶牛、猪、熊等各式各样的动物,取得了不同程度的成功。

2021 年,日本北海道实验了“对熊进行面部识别来精确打击曾经袭击人的熊”。

参考

  1. ^ DOI: 10.1126/sciadv.aaw0736
  2. ^ https://doi.org/10.1016/j.biocon.2020.108414
  3. ^ https://doi.org/10.1016/j.isci.2020.101412

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