在哪識別說AI到底聰明機人臉起從手
讓我把完整的到底過程串起來 :
- 采集麵部數據 :手機用攝像頭和傳感器采集你的麵部信息 ,它照樣能解鎖
。聪明从手這些小點叫像素——你把手機照片放大再放大,机人比如,脸识AlexNet 將錯誤率從同年第二名的别说 26.2% 直接降到了 15.3%(這裏的"錯誤率"叫 top-5 錯誤率——給電腦 5 次機會猜圖片內容,

每個像素都有一個顏色 ,動輒幾十層、聪明从手而是机人從海量數據中找到了反複出現的模式——比如"眼睛區域的像素通常呈現這樣的數字組合" 。完全不需要知道什麽是脸识"臉"、
有的别说變成了顏色變化檢測器。動用了來自 167 個國家的到底近 5 萬名標注工人 ,這就是聪明从手電腦"看"圖片的第一步 :找到所有顏色突變的位置。結果是机人 0(沒有邊緣)
- 如果右邊比左邊亮——正數那邊貢獻更大 ,從左到右顏色在變亮。脸识而顏色在電腦裏是别说用數字表示的。
仔細看這個檢測器的結構 :左邊一列全是負數 ,能識別的東西就越複雜。
那些檢測器裏的數字,沒有人花這麽大力氣去收集和標注這麽多圖片 。右邊一列全是正數,比如 Google 在 2015 年發表的 FaceNet,GPU 訓練神經網絡比 CPU 快約 70 倍 。發表於 Nature
- ImageNet: A Large-Scale Hierarchical Image Database - Deng, Dong, Socher, Li, Li, Fei-Fei (2009) — ImageNet 數據集論文 ,就是邊緣 。結果是正數(有一條從暗到亮的邊緣)
- 如果左邊比右邊亮——負數那邊貢獻更大
,等於什麽?
參考資料
- Sobel operator - Wikipedia — Sobel 算子由 Irwin Sobel 和 Gary Feldman 於 1968 年在斯坦福人工智能實驗室提出
- A logical calculus of the ideas immanent in nervous activity - McCulloch & Pitts (1943) — 第一個神經元數學模型,這樣就能得到一張新的"邊緣地圖"——原圖中每個位置的數字,中間一列全是 0 。為了建成 ImageNet ,讓下次更可能猜對
- 右邊像素的亮度 × 正數(加分)
- 左邊像素的亮度 × 負數(減分)
- 中間像素 × 0(不影響結果)
怎麽調整?不是隨機亂調 ,就能檢測出圖片裏有沒有某種特征。所以這幾層叫"卷積層") 。鼻梁這些區域的數字模式沒變,
實際使用時,這個檢測器也是 9 個數字:
-1 0 1-2 0 2-1 0 1這個檢測器有個名字 ,數字大的地方 ,

GPU 原本是用來生成(渲染)遊戲畫麵的 。你能看出來這是一個十字形嗎?——中間一橫一豎的數字是 200(亮),5 次都猜錯才算錯)——領先超過 10 個百分點。李飛飛團隊通過亞馬遜的眾包平台(一種把任務拆成小塊、是從幾百萬張人臉照片中"學"出來的。右下角是淺色(數字 200,以及一種防止網絡"死記硬背"訓練數據的方法(叫 Dropout——隨機"關掉"一部分檢測器 ,
重複這個過程幾百萬次 。神經網絡研究的先驅 Geoffrey Hinton 的學生 Alex Krizhevsky 用這種"多層疊加"的方法做了一個圖像識別程序 ,

每天早上 ,你從來沒想過這件事有什麽特別的。
為什麽這個檢測器能工作?
你可能會好奇:
-1, 0, 1, -2, 0, 2, -1, 0, 1這幾個數字是怎麽來的?為什麽這樣排列就能檢測邊緣 ?讓我解釋一下它的邏輯。"這是狗"、
一個邊緣檢測器隻能告訴你"這裏有一條線",結果的數字越大(不管是正還是負),三角形 、
神奇的事情發生了 :那些原本隨機的數字,接近黑色),貓臉 、就能看到一個個小方塊 ,什麽是"眼睛"。把兩個結果綜合起來,
那次突破有多震撼 ?在 ImageNet 圖像識別比賽中,越大越亮。幾千萬個參數反複做計算 。叫"參數" 。但邊緣隻是一堆線條 。
讓我一步一步算給你看 :
圖片: 檢測器:10 10 10 -1 0 110 10 200 -2 0 210 200 200 -1 0 1對應位置相乘 ,實際上在做這件事:所以最終的結果 ,這就形成了一條邊緣 ,
一個人的臉可以有無數種表情 、

這個類比最早來自 1943 年 McCulloch 和 Pitts 的論文 ,豎線、鼻子(一個三角形輪廓)、到達一個"很少出錯"的狀態 。49000 名標注工人來自 167 個國家
- Large-scale Deep Unsupervised Learning using Graphics Processors - Raina, Madhavan, Ng (2009) — GPU 訓練神經網絡比 CPU 快約 70 倍
- NVIDIA GeForce GTX 580 - VideoCardz — GTX 580 於 2010 年 11 月發布,
讓我用一個簡化的例子來說明 。嘴巴(兩條曲線)
- 第四層檢測器
:把部件組合成整體——人臉、有一個名字,其餘全是 0(暗)。隻是方向變了:它比較的是"下麵的亮度 - 上麵的亮度"。
整個網絡包含 6000 萬個可調整的數字 。純白是 255 ,也就是你臉的輪廓。我們先用一個更簡單的任務來說明這個過程——區分貓和狗 。
電腦眼中的照片
要理解手機怎麽"人臉識別",就能找到圖片裏顏色變化的地方。訓練出了 AlexNet。從互聯網上收集的真實場景人臉照片,
比如下麵這個 5×5 的小圖 :

在電腦裏,然後比較兩組數字有多接近。後續文章也會持續更新 。後 3 層負責把前麵提取到的所有信息匯總起來做最終判斷(叫"全連接層"——你可以把它想象成"匯總投票",
這就是"學習"的本質:不是有人教了它規則,然後全部加起來 。每張都貼好標簽——"這是貓"、
不過你可能注意過一個奇怪的事 :在幾年前,表情——這些讓一張臉變得獨特的要素。瞳孔是深色的,一個三角形在中間 ,怎麽可能認出一張臉 ?
第一個線索:邊緣
什麽是邊緣?就是照片裏顏色突然變化的地方 。但對所有數字同時做這種微調,沒有邊緣的區域呢?
圖片: 檢測器:100 100 100 -1 0 1100 100 100 -2 0 2100 100 100 -1 0 1計算:(100×-1) + (100×0) + (100×1) +(100×-2) + (100×0) + (100×2) +(100×-1) + (100×0) + (100×1)= -100 + 0 + 100 + -200 + 0 + 200 + -100 + 0 + 100= 0結果是 0。五官、我們得先搞清楚一個更基本的問題 :手機到底是怎麽"人臉識別"的?
答案要從一個讓人意外的事實說起——
你的手機看到的不是一張臉,都是黑色線框" loading="lazy">
比如你的臉和背景之間——皮膚是淺色的,那些數字就會逐漸穩定下來 ,隻用加減乘除 ,才有了 2012 年的突破 。綜合判斷最終結果) 。不是圖像 ,錯了多少?差了很多——它說 60% 是貓,是數字 。我們來聊這個問題 。弧線
- 第三層檢測器
:把形狀組合成部件——眼睛(兩條弧線圍成的橢圓)、我一直很好奇 AI 到底是怎麽工作的 ,
有的變成了紋理檢測器 。LFW 準確率 99.63% - Labeled Faces in the Wild — LFW 人臉識別測試集官方頁麵
- Learning representations by back-propagating errors - Rumelhart, Hinton, Williams (1986) — 反向傳播算法的奠基論文,它怎麽找到邊緣?
答案讓我很驚訝:隻用簡單的加減乘除就能做到。現在一些新手機即使戴口罩也能解鎖——那是因為廠商後來專門用大量戴口罩的照片重新訓練了模型,
它錯了 。但疊加四五層之後,遊戲畫麵需要同時計算屏幕上幾百萬個像素的顏色 ,它輸出"60% 可能是貓",
最簡單的情況是黑白照片:純黑是 0 ,
2009 年 ,歡迎分享+關注 。找到了邊緣 ,
所以當你拿手機對著自己的臉,數字越小越暗,
就像考試之後對答案 :
- 最終結果錯了
- 是因為最後一步的某個數字偏了
- 那個數字偏了
,檢測更複雜的東西
。側臉怎麽辦?戴帽子怎麽辦?隻露出半張臉怎麽辦?
你怎麽可能把所有情況都寫成規則 ?
規則越寫越多,對應位置的數字相乘,檢測器關注的主要是五官區域的特征——發型變了,把那個數字調大一點
- 如果變大——反過來,包含 5749 個人的 13000 多張照片)上達到了 99.63% 的準確率
。不能告訴你"這是一隻眼睛"。我後麵會專門講
。想分享給你
。也就無法調整那些數字
。把邊緣變成形狀 ,訓練這樣一個模型,你拿起手機,GPU 算力、
這是 「AI是怎麽回事」係列的第
1篇 。在 AI 領域有一個專門的名稱,它就是這樣一張表格:0 0 200 0 0 0 0 200 0 0200 200 200 200 200 0 0 200 0 0 0 0 200 0 00 是黑色,這樣就不會被一張照片騙過去 。層層疊加
- 提取特征 :最後一層輸出一組數字——你可以把它理解為你這張臉的"數字指紋"(專業術語叫"特征向量","神經網絡"名稱的起源
- ImageNet Classification with Deep Convolutional Neural Networks - Krizhevsky, Sutskever, Hinton (2012) — AlexNet 論文,它"看到"的是什麽?不是一個水果的畫麵,之所以叫這個名字 ,你很快就會明白
。人臉識別的學習過程完全一樣
。讓檢測器學會了隻靠眼睛和眉毛區域的特征來識別你。為什麽這幾個數字能檢測邊緣
?先看看它怎麽用,這個檢測器會在整張圖片上一格一格地滑動,擅長一件一件地處理複雜任務) ,但換了個發型,中間有一條從左上到右下的分界線——這就是一條邊緣。而是把它們變成"空的"——可以填入任何數值
:
? ? ?? ? ?? ? ?一開始,
但電腦隻看到數字啊,第一層隻能看到線條,
電腦用隨機檢測器算出一個結果,會自己變成有意義的檢測器。需要對幾百萬張圖片 、本質上就是:右邊的亮度 - 左邊的亮度 。結果肯定是亂七八糟的。而是一堆數字。是因為它的工作方式有點像人腦中的神經元——每個神經元接收信號、神經網絡的概念在 1940 年代就有了,
這就是 AI 的"聰明":不是真的理解 ,
一個新的問題
理解了 AI 怎麽"認人"之後,即可訂閱 。
電腦沒有被告知"要檢測邊緣"。
在此之前,涵蓋 2 萬多個類別 。然後全部相加 :(10×-1) + (10×0) + (10×1) +(10×-2) + (10×0) + (200×2) +(10×-1) + (200×0) + (200×1)= -10 + 0 + 10 + -20 + 0 + 400 + -10 + 0 + 200= 570
結果是 570 ,
反向傳播做的事情是 :從最後的錯誤出發 ,證明在特定任務上,

- 如果左右兩邊顏色一樣——正數和負數互相抵消,都不是人類設計的,
而關鍵是 :每一層的檢測器裏的數字,背景可能是深色的,下巴這些區域的麵部特征被口罩擋住了,第三層找五官部件 ,但應該是 0%。
回到手機人臉識別

現在你知道手機是怎麽認出你的了。一層一層往回追溯 ,AlexNet 的 6000 萬個參數震驚了整個計算機視覺領域 。
整個過程不到一秒。所以 GPU 特別擅長"同時做很多簡單的計算" 。
如果我們換一塊顏色完全相同、算出每一個數字對這個錯誤的"貢獻"有多大。手機往往就不認識你了 。第二層找形狀 ,就是一組數字組成的小模板——把它疊到圖片上,自己找到了有用的規律 。再傳給下一個。對應位置相乘再相加(這個操作的專業名稱叫"卷積",也會同時在左右和上下兩個方向上產生亮度差 ,
這種"很多層檢測器疊加"的結構 ,就是一串能代表你長相特征的數字)
- 比較:把這個數字指紋和你第一次錄入時存下的數字指紋做比較
- 判斷 :如果兩組數字足夠接近——解鎖
- 如果左右兩邊顏色一樣——正數和負數互相抵消,都不是人類設計的,
整個過程沒有任何"理解" 。
2. 算力
訓練一個模型,一堆線條還不能告訴我們"這是一張臉"。參數量更是以億計。
至於中間那列的係數(-2, 0, 2)比兩側的(-1, 0, 1)更大,
疊加 :從線條到人臉
但一層檢測器還不夠。說明邊緣越明顯。手機"看到"的是這樣的東西:
142 98 87 134 156 178 ... 78 45 52 89 123 145 ...134 167 189 201 178 156 ...... (幾百萬個數字)手機要做的事情是:看這幾百萬個數字,層數很多的神經網絡,而是有一套精巧的方法能算出每個數字該往大了調還是往小了調 。
但文字呢?
當你對 ChatGPT 說"蘋果","這是汽車" 。讓電腦自己學。無數種角度、戴上口罩,但也很簡單——本質就是"比較左右兩邊的亮度差" 。什麽是"鼻子"。下麵一行全是正數 ,每一張都要把所有參數調整一遍。但核心識別原理——把采集到的數據變成數字 、它通過層層檢測器從數字中提取特征 。最終這個數據集包含了超過 1400 萬張標注好的圖片 ,不過你不需要把這個類比想得太深——它隻是一種"層層傳遞、一個很大的正數 。歡迎關注我,覺得不錯的話,

怎麽用呢
?把檢測器疊放到圖片上,分別表示紅色、建議零售價 $499 如果覺得有意思,叫神經網絡。它隻是在做加減乘除
:把像素變成邊緣,AI 為什麽能通過律師考試卻會一本正經地撒謊。至今已經用了半個多世紀。識別簡單形狀——圓形 、它不知道什麽是"臉"、訂閱
你看 ,這些"正確答案"是電腦學習的前提——沒有答案,同步更新在個人博客和微信公眾號
微信搜索"我沒有三顆心髒"或者掃描二維碼 ,為什麽沒有更早實現?
事實上,
Alex Krizhevsky 正是用兩塊遊戲顯卡(NVIDIA GTX 580,圖形處理器)來算。一張 1000×1000 的照片 ,算法改進——同時到位 ,
- 如果上下顏色一樣——結果是 0(沒有水平邊緣)
- 如果下麵比上麵亮——結果是正數(有一條水平邊緣)
兩個檢測器配合使用——一個管左右 ,沒有人告訴電腦"要檢測眼睛" ,用普通電腦的 CPU(中央處理器,
從邊緣到形狀:AI 卡了幾十年
找到邊緣之後呢 ?
1968 年的 Sobel 算子能找到邊緣 ,判斷"這是不是主人的臉"。在人臉識別領域常用的測試集 LFW(Labeled Faces in the Wild,結果是負數(有一條從亮到暗的邊緣)
差異越大,但原理完全一樣——歸根到底還是數字。而發型屬於臉的外圍 ,就無法判斷對錯 ,打個比方:所有人都在 74 分左右競爭,現在你隻需要知道 :電腦有辦法算出調整的方向和幅度 。處理一下 、
但如果讓電腦自己來選呢 ?
假設我們不再指定這 9 個數字 ,重複幾百萬次之後 ,所以還能匹配上 。就叫"深度神經網絡",比如:
0.1 -0.3 0.50.2 0.1 -0.40.3 0.2 0.1用這個隨機檢測器去掃描圖片,但眼睛 、它自己發現了"檢測邊緣有助於區分貓和狗"。其中前 5 層做的就是我們前麵演示的操作——用檢測器在圖片上滑動 、那就是像素 。叫做反向傳播——1986 年由 Rumelhart、

"標注好"的意思是:每張圖片都有人告訴你"這是貓"、
-1 0 1-2 0 2-1 0 1當它掃描圖片的一個區域時,
現在可以回答文章開頭的那個問題了 :為什麽戴口罩手機就不認識你,要理解這件事 ,
3. 算法
AlexNet 還用了幾個關鍵的技術改進。把所有檢測器發現的信息都匯集在一起,
科學家們嚐試了很多方法 :
- 有人試著寫規則:"如果有兩個圓形在上麵 ,就能得到每個位置的"邊緣強度"和"邊緣方向"。人類知道"要檢測垂直邊緣 ,top-5 錯誤率 15.3%
- AlexNet - Wikipedia — AlexNet 架構細節與參數量
- FaceNet: A Unified Embedding for Face Recognition and Clustering - Schroff, Kalenichenko, Philbin (2015) — Google 的人臉識別模型,解鎖。這個方法叫"反向傳播" ,超過 1400 萬張標注圖片
- The data that transformed AI research — and possibly the world - Quartz — ImageNet 的建設過程,
三個條件——海量數據、一個管上下——就能找到圖片中任意方向的邊緣。突然有人考了 85 分。用它來學習的方法,數字越大 ,把形狀變成部件 ,
這需要大量的計算 。中間一行全是 0 。
2012 年的突破用了一個聰明的辦法 :用遊戲顯卡(GPU ,
而訓練神經網絡恰好也是這種活——對幾百萬個數字做大量簡單的乘法和加法。層層加工"的計算結構。
但你可能已經發現了一個問題 :這個檢測器隻能找到垂直方向的邊緣(左右亮度差)。變成了"這個位置有沒有邊緣"的數字。
這個設計很聰明 ,原理完全一樣 ,
一堆數字,
這個數字的意思是:這裏有一條明顯的邊緣 ,藍色的強度(也是 0 到 255) 。綠色、旗艦模型超過 1 億個參數 ,
這就是"訓練" 。
彩色照片稍微複雜一點:每個像素需要三個數字 ,對每個位置都做一次這樣的計算。Hinton 和 Williams 發表在《Nature》(全球最權威的科學期刊之一)上的一篇論文奠定了這個方法的基礎。它專門用來檢測垂直方向的邊緣。而今天的大型模型,這些可調整的數字,Graphics Processing Unit,所謂檢測器,

這就是 AI 在"看"這件事上卡住了幾十年的地方 。變成幾百萬個數字(說明一下 :現代手機的人臉解鎖不隻靠普通攝像頭——比如 iPhone 的 Face ID 會用紅外線在你臉上投射上萬個不可見的小點,沒有邊緣。他們第一次用數學來描述神經元的工作方式 。斜線 、是為了讓檢測器更關注正中間一行的變化,曲線
- 第二層檢測器
