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时间:2026-09-02 13:19:08 来源:网络整理 编辑:知識
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整個網絡包含 6000 萬個可調整的脸识數字 。到達一個"很少出錯"的别说狀態。之所以叫這個名字,到底測量臉的聪明从手立體形狀,比如 Google 在 2015 年發表的机人 FaceNet,神經網絡的脸识概念在 1940 年代就有了,而今天的别说大型模型 ,沒有邊緣。到底
2012 年的聪明从手突破用了一個聰明的辦法 :用遊戲顯卡(GPU,不是机人咬一口的味道——那它"看到"的是什麽 ?
文字怎麽變成數字?AI 又怎麽"理解"這些數字的意思 ?
下一篇,得先回答一個基本問題:電腦看到的脸识"照片"長什麽樣?
一張照片是由很多個小點組成的,本質上就是别说:右邊的亮度 - 左邊的亮度。一堆線條還不能告訴我們"這是一張臉"。下麵一行全是正數 ,
至於中間那列的係數(-2, 0, 2)比兩側的(-1, 0, 1)更大 ,而是把它們變成"空的"——可以填入任何數值:
? ? ?? ? ?? ? ?一開始 ,數字大的地方 ,經過層層計算,
解決方法是:疊加很多層 。叫"參數" 。什麽是"眼睛" ,叫神經網絡。從左到右顏色在變亮。
反向傳播做的事情是 :從最後的錯誤出發,
這種"很多層檢測器疊加"的結構 ,兩個檢測器都會給出非零結果。把那個數字調小一點
每次調整的幅度都很小(比如 0.001),說明邊緣越明顯 。
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。就要比較左右兩邊的亮度",斜線 、綠色 、也會同時在左右和上下兩個方向上產生亮度差,它照樣能解鎖。但永遠覆蓋不了真實世界的複雜性 。是數字。第一層隻能看到線條,層層加工"的計算結構 。
神奇的事情發生了:那些原本隨機的數字,
那次突破有多震撼?在 ImageNet 圖像識別比賽中 ,而發型屬於臉的外圍,
一個現代的人臉識別模型可能有幾百萬到上億個參數。它不知道什麽是"臉"、就能看到"臉"了。ChatGPT 回答你的那三秒鍾裏究竟在算什麽,就能看到一個個小方塊,發表於 Nature
現在我用一個"檢測器"來掃描它 。
這就是電腦"看到"的東西 。你會看到一個讓我非常震撼的例子 :"國王"減去"男人" ,我一直很好奇 AI 到底是怎麽工作的,
3. 算法
AlexNet 還用了幾個關鍵的技術改進。AlexNet 將錯誤率從同年第二名的 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 ,自己找到了有用的規律。什麽是鼻子 。
你可能會好奇:如果"讓電腦自己學"這個想法這麽好,
最簡單的情況是黑白照片 :純黑是 0,一層一層往回追溯,重複幾百萬次之後 ,結果是負數(有一條從亮到暗的邊緣)
差異越大,
怎麽用呢 ?把檢測器疊放到圖片上 ,
彩色照片稍微複雜一點 :每個像素需要三個數字 ,中間的灰色就是 1 到 254。無數種角度、Graphics Processing Unit,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 。但原理完全一樣——歸根到底還是數字。曲線
什麽是邊緣?就是照片裏顏色突然變化的地方 。層數越多 ,幾千萬個參數反複做計算。算出每一個數字對這個錯誤的"貢獻"有多大 。三角形 、

這個類比最早來自 1943 年 McCulloch 和 Pitts 的論文,就無法判斷對錯,不能告訴你"這是一隻眼睛" 。用普通電腦的 CPU(中央處理器 ,"測量鼻子的位置"
但這些方法都撞上了同一堵牆 :需要人類告訴電腦什麽是"眼睛"、檢測的東西連人類都說不清楚——但它們確實對區分貓和狗有用。
給電腦看 1000 張貓的照片和 1000 張狗的照片 ,它"看到"的是什麽 ?不是一個水果的畫麵,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,
這個困境持續了幾十年 ,打個比方 :所有人都在 74 分左右競爭,每一張都要把所有參數調整一遍。取名 AlexNet(Alex 的網絡) 。
要理解手機怎麽"人臉識別",涵蓋 2 萬多個類別。我產生了一個新的疑問:
AI 能"看"了——圖片在它眼裏是數字矩陣 ,要理解這件事 ,檢測更複雜的東西。會自己變成有意義的檢測器 。斯坦福大學的李飛飛教授團隊發布了 ImageNet 數據集。
電腦沒有被告知"要檢測邊緣" 。這個檢測器會在整張圖片上一格一格地滑動,藍色的強度(也是 0 到 255)。就叫"深度神經網絡",遊戲畫麵需要同時計算屏幕上幾百萬個像素的顏色 ,而顏色在電腦裏是用數字表示的。花了大約 5-6 天 ,
2009 年,
不過你可能發現了 ,後續文章也會持續更新。斯坦福的吳恩達(Andrew Ng)團隊就發表了一篇論文,
在此之前,你拿起手機 ,就能得到每個位置的"邊緣強度"和"邊緣方向"。

這就是 AI 在"看"這件事上卡住了幾十年的地方 。從互聯網上收集的真實場景人臉照片 ,分別表示紅色 、比如,
有的變成了邊緣檢測器(類似 Sobel 算子——電腦自己"發明"了類似的東西)。
整個過程不到一秒 。
找到邊緣之後呢?
1968 年的 Sobel 算子能找到邊緣,逼網絡學到更通用的規律 ,
讓我把完整的過程串起來:
因為口罩遮住了臉的下半部分——嘴巴 、
-1 0 1-2 0 2-1 0 1當它掃描圖片的一個區域時,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,"這是狗" 、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) ,就能找到圖片裏顏色變化的地方。就有 100 萬個像素 。

所以當你拿手機對著自己的臉 ,接近黑色),但疊加四五層之後 ,然後全部加起來。中間有一條從左上到右下的分界線——這就是一條邊緣。電腦的"大腦",就是一組數字組成的小模板——把它疊到圖片上 ,

"標注好"的意思是 :每張圖片都有人告訴你"這是貓"、
這就是"學習"的本質:不是有人教了它規則,找到了邊緣 ,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。讓檢測結果更穩定。汽車
像素 → 邊緣 → 形狀 → 部件 → 整體
每一層都是在上一層的基礎上 ,建議零售價 $499
如果覺得有意思,而是一堆數字。所謂檢測器,訓練出了 AlexNet。反向傳播算法在 1986 年就發表了 。對每個位置都做一次這樣的計算。檢測器提取出來的數字指紋和你錄入時的差太遠了。就 9 個像素,和正確答案對比:
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 ,一種讓深層網絡更容易訓練的數學技巧(叫 ReLU) ,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 ,
就像考試之後對答案:
這是 「AI是怎麽回事」係列的第
1篇。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 ,
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 ,處理一下 、但應該是 0% 。其餘全是 0(暗) 。能識別的東西就越複雜 。
GPU 原本是用來生成(渲染)遊戲畫麵的 。
每個像素都有一個顏色,
假設電腦要判斷一張圖是貓還是狗。是從幾百萬張人臉照片中"學"出來的 。結果的數字越大(不管是正還是負),不過你不需要把這個類比想得太深——它隻是一種"層層傳遞 、但對所有數字同時做這種微調 ,它自己發現了"檢測邊緣有助於區分貓和狗"。完全不需要知道什麽是"臉" 、原理完全一樣,都是黑色線框" loading="lazy">
比如你的臉和背景之間——皮膚是淺色的 ,把形狀變成部件,看一眼屏幕,下巴這些區域的麵部特征被口罩擋住了 ,人臉識別的學習過程完全一樣。結果是 0(沒有邊緣)
- 如果右邊比左邊亮——正數那邊貢獻更大,每張都貼好標簽——"這是貓" 、分給大量網上工人完成的平台) ,所以 GPU 特別擅長"同時做很多簡單的計算" 。把所有檢測器發現的信息都匯集在一起,
有的變成了紋理檢測器。你從來沒想過這件事有什麽特別的 。綜合判斷最終結果) 。如果邊緣是水平的(上下亮度差)呢?很簡單——把檢測器旋轉 90°:
-1 -2 -1 0 0 0 1 2 1看出來了嗎?現在上麵一行全是負數,但眼睛 、數字越大,
一堆數字,他們第一次用數學來描述神經元的工作方式。排成 3×3 :
10 10 1010 10 20010 200 200左上角是深色(數字 10 ,即可訂閱。它有 8 層 。錯了多少 ?差了很多——它說 60% 是貓,
如果我們換一塊顏色完全相同 、想分享給你 。
三個條件——海量數據 、一個三角形在中間,當時售價 499 美元) ,眼睛也是:眼白是淺色的,在 AI 領域有一個專門的名稱,
那些檢測器裏的數字,表情——這些讓一張臉變得獨特的要素。而是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"。算法改進——同時到位 ,五官、為什麽這幾個數字能檢測邊緣 ?先看看它怎麽用,對應位置的數字相乘,直到一個想法改變了一切 :
不要人類來設計檢測器,
2012 年,讓下次更可能猜對
怎麽調整 ?不是隨機亂調,是因為裏麵的某個數字該大一點
電腦會計算:如果某個檢測器裏的某個數字稍微變大一點 ,解鎖。
不過你可能注意過一個奇怪的事:在幾年前 ,所以選擇了這樣的數字組合。
邊緣勾勒出了圖片裏"有東西"的地方。為了建成 ImageNet,
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)。就是"深度學習"。層層疊加
順便說一下這個檢測器的來曆 :Sobel 算子是 1968 年由 Irwin Sobel 和 Gary Feldman 在斯坦福人工智能實驗室的一次演講中提出的,歡迎分享+關注 。接近白色)。但換了個發型 ,這樣就能得到一張新的"邊緣地圖"——原圖中每個位置的數字,歡迎關注我,把邊緣變成形狀,
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
,突然有人考了 85 分。訓練這樣一個模型,是電腦自己從數據裏學出來的。擅長一件一件地處理複雜任務),所以還能匹配上。
疊加:從線條到人臉
但一層檢測器還不夠。然後比較兩組數字有多接近 。結果肯定是亂七八糟的
。我們先用一個更簡單的任務來說明這個過程——區分貓和狗。都不是人類設計的,發現了很多有意思的東西 ,保持
如果猜錯了——調整那 9 個數字,你看,至今已經用了半個多世紀。就能檢測出圖片裏有沒有某種特征。豎線
、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)、而是它從大量的對錯反饋中,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 570,5 次都猜錯才算錯)——領先超過 10 個百分點。你就找到了輪廓、鼻梁這些區域的數字模式沒變,隻用加減乘除,我們來聊這個問題。但也很簡單——本質就是"比較左右兩邊的亮度差"。這些小點叫像素——你把手機照片放大再放大,這個係列就是我的探索筆記 ,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,"這是汽車"。中間一列全是 0。讓電腦自己學。
那為什麽到 2012 年才突然成功?
因為三個條件終於同時湊齊了 :
1. 數據
2009 年 ,


現在你知道手機是怎麽認出你的了 。超過 1400 萬張標注圖片
這個數字的意思是:這裏有一條明顯的邊緣 ,一個很大的正數。包含 5749 個人的 13000 多張照片)上達到了 99.63% 的準確率。隨機填一組數字,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,證明在特定任務上 ,不是圖像 ,為什麽沒有更早實現?
事實上 ,第三層找五官部件 ,
讓我用一個簡化的例子來說明。
重複這個過程幾百萬次。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 ,哪怕是一條 45° 的斜線,參數量更是以億計。AlexNet 的 6000 萬個參數震驚了整個計算機視覺領域 。top-5 錯誤率 15.3%
比如下麵這個 5×5 的小圖:

在電腦裏,AI 為什麽能通過律師考試卻會一本正經地撒謊。一個管上下——就能找到圖片中任意方向的邊緣。
手機不知道什麽是眼睛、說明邊緣越明顯。右邊一列全是正數,GPU 訓練神經網絡比 CPU 快約 70 倍 。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,覺得不錯的話 ,
這就是"深度學習"裏"深度"的含義——很多層檢測器疊加在一起 。這個方法叫"反向傳播",最終的錯誤會變大還是變小?
這需要大量的計算。純白是 255,需要對幾百萬張圖片、它通過層層檢測器從數字中提取特征 。
這就是 AI 的"聰明" :不是真的理解 ,背景可能是深色的,層層提取特征——和我們前麵講的完全一樣)
想象這樣一個過程:

每天早上,這可能要算好幾個月甚至幾年 。什麽是"鼻子" 。戴上口罩,這些技術讓更深的網絡變得可訓練。而不是死記每張圖的細節)。
而關鍵是:每一層的檢測器裏的數字 ,
兩個檢測器配合使用——一個管左右 ,
它錯了。
但文字呢?
當你對 ChatGPT 說"蘋果",叫 Sobel 算子("算子"就是"計算工具"的意思)。數字越小越暗 ,那可能是一張臉"
這就是"訓練" 。再傳給下一個。上百層,於是花了很長時間去拆這個東西——手機為什麽換了發型還能認出你,200 是亮色(接近白色) 。49000 名標注工人來自 167 個國家
但如果我們告訴電腦"正確答案"呢 ?
就像老師批改作業一樣。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 。就是邊緣 。6000 萬參數 ,讓檢測器學會了隻靠眼睛和眉毛區域的特征來識別你 。把兩個結果綜合起來,動輒幾十層 、現在你隻需要知道 :電腦有辦法算出調整的方向和幅度 。
一個邊緣檢測器隻能告訴你"這裏有一條線",
科學家們嚐試了很多方法 :
仔細看這個檢測器的結構:左邊一列全是負數,用它來學習的方法
,
還有一些,瞳孔是深色的,有一個名字,
這個設計很聰明,把部件變成一組代表你這張臉的數字,
假設我們有一小塊圖片,結果是正數(有一條從暗到亮的邊緣)
電腦用隨機檢測器算出一個結果 ,一張 1000×1000 的照片 ,你很快就會明白。圖形處理器)來算。嘴巴(兩條曲線)
先別急著回答。
還記得前麵的 Sobel 算子嗎 ?
-1 0 1-2 0 2-1 0 1這 9 個數字是人類設計的。越大越亮 。手機往往就不認識你了。但核心識別原理——把采集到的數據變成數字 、
讓我用一個具體例子來演示
。對應位置相乘再相加(這個操作的專業名稱叫"卷積",無數種光線
。
有的變成了顏色變化檢測器。
一個人的臉可以有無數種表情 、就是一串能代表你長相特征的數字)
整個過程沒有任何"理解" 。
你可能還記得前麵留下的那個問題 :猜錯的時候 ,這些"正確答案"是電腦學習的前提——沒有答案,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、實際上在做這件事:
所以最終的結果,叫做反向傳播——1986 年由 Rumelhart、
這就是電腦"看"圖片的第一步:找到所有顏色突變的位置 。也就無法調整那些數字 。
但如果讓電腦自己來選呢?
假設我們不再指定這 9 個數字 ,8 層網絡 ,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,別擔心,
Alex Krizhevsky 正是用兩塊遊戲顯卡(NVIDIA GTX 580 ,從 1.6 億張候選圖片中篩選和標注。
2. 算力
訓練一個模型 ,
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。這些可調整的數字,動用了來自 167 個國家的近 5 萬名標注工人 ,
理解了 AI 怎麽"認人"之後 ,判斷"這是不是主人的臉"。那就是像素。變成了"這個位置有沒有邊緣"的數字 。
實際使用時,電腦怎麽知道該把那些數字往大了調還是往小了調 ?
這是整個係統最精巧的部分 ,那些數字就會逐漸穩定下來,這樣就不會被一張照片騙過去 。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、
但電腦隻看到數字啊,這也是邊緣。是因為上一層的某個檢測器輸出偏了
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