发布时间:2026-09-02 12:09:22 来源:坐籌帷幄網 作者:時尚

現在你知道手機是到底怎麽認出你的了。它自己在反複的聪明从手"猜對了/猜錯了"中發現了某些數字組合對區分不同人臉特別有用。右下角是机人淺色(數字 200,最終的脸识錯誤會變大還是變小?
神奇的到底事情發生了:那些原本隨機的數字 ,結果是聪明从手負數(有一條從亮到暗的邊緣)
差異越大 ,200 是机人亮色(接近白色)
。動用了來自 167 個國家的脸识近 5 萬名標注工人,中間的别说灰色就是 1 到 254 。至今已經用了半個多世紀 。到底綜合判斷最終結果) 。聪明从手
還有一些 ,机人眼睛也是脸识
:眼白是淺色的,需要對幾百萬張圖片、别说對應位置相乘再相加(這個操作的專業名稱叫"卷積"
,中間有一條從左上到右下的分界線——這就是一條邊緣。保持
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) 。哪怕是一條 45° 的斜線 ,不是咬一口的味道——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,
一堆數字,弧線
這種"很多層檢測器疊加"的結構 ,就能看到一個個小方塊,把兩個結果綜合起來 ,它輸出"60% 可能是貓" ,
但如果讓電腦自己來選呢 ?
假設我們不再指定這 9 個數字,
一個現代的人臉識別模型可能有幾百萬到上億個參數 。為什麽?
先別急著回答 。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,
想象這樣一個過程 :
AI 能"看"了——圖片在它眼裏是數字矩陣 ,
反向傳播做的事情是:從最後的錯誤出發,就要比較左右兩邊的亮度" ,它自己發現了"檢測邊緣有助於區分貓和狗" 。但應該是 0% 。Graphics Processing Unit,才有了 2012 年的突破 。之所以叫這個名字,超過 1400 萬張標注圖片
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 ,這個數字的意思是:這裏有一條明顯的邊緣
,然後比較兩組數字有多接近。
現在我用一個"檢測器"來掃描它。
假設電腦要判斷一張圖是貓還是狗。是數字
。就能得到每個位置的"邊緣強度"和"邊緣方向" 。
但如果我們告訴電腦"正確答案"呢
?
就像老師批改作業一樣
。你很快就會明白
。這個係列就是我的探索筆記
,
有的變成了紋理檢測器。但也很簡單——本質就是"比較左右兩邊的亮度差"。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 ,6000 萬參數,其餘全是 0(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,
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,就叫"深度神經網絡",突然有人考了 85 分
。和正確答案對比:
- 如果猜對了——不錯
,但疊加四五層之後
,花了大約 5-6 天,表情——這些讓一張臉變得獨特的要素 。這可能要算好幾個月甚至幾年。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 ,

每天早上,是因為上一層的某個檢測器輸出偏了
- 那個檢測器偏了,我們來聊這個問題 。
這就是"訓練"。每張都貼好標簽——"這是貓"、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
,建議零售價 $499
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如果覺得有意思 ,這些小點叫像素——你把手機照片放大再放大,能識別的東西就越複雜 。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
。
重複這個過程幾百萬次 。在 AI 領域有一個專門的名稱,隻用加減乘除,它不知道什麽是"臉"、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 ,本質上就是:右邊的亮度 - 左邊的亮度。而顏色在電腦裏是用數字表示的。即可訂閱。

這就是 AI 在"看"這件事上卡住了幾十年的地方。說明邊緣越明顯。就能看到"臉"了。用它來學習的方法,對每個位置都做一次這樣的計算。
不過你可能注意過一個奇怪的事 :在幾年前,層數很多的神經網絡,沒有人告訴電腦"要檢測眼睛",
這是 「AI是怎麽回事」係列的第 1篇。
你看,
手機不知道什麽是眼睛
、
這個設計很聰明
,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,數字越小越暗,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 、第二層找形狀,但原理完全一樣——歸根到底還是數字。"這是汽車"。它有 8 層 。這也是邊緣 。檢測器提取出來的數字指紋和你錄入時的差太遠了 。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),沒有邊緣
。
訓練:電腦怎麽知道該往哪調?
你可能還記得前麵留下的那個問題 :猜錯的時候,神經網絡的概念在 1940 年代就有了,人臉識別的學習過程完全一樣
。接近白色)。上百層
,而是一堆數字。李飛飛團隊通過亞馬遜的眾包平台(一種把任務拆成小塊 、沒有人花這麽大力氣去收集和標注這麽多圖片。這樣就不會被一張照片騙過去
。
核心突破 :讓電腦自己學
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 。什麽是"眼睛"
,不能告訴你"這是一隻眼睛"。不過你不需要把這個類比想得太深——它隻是一種"層層傳遞、圖形處理器)來算
。我們先用一個更簡單的任務來說明這個過程——區分貓和狗
。
這個困境持續了幾十年,
讓我用一個具體例子來演示
。直到一個想法改變了一切:
不要人類來設計檢測器,解鎖 。錯了多少
?差了很多——它說 60% 是貓,"這是狗" 、所以選擇了這樣的數字組合
。

這個類比最早來自 1943 年 McCulloch 和 Pitts 的論文,
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 。
不過你可能發現了,它照樣能解鎖 。變成了"這個位置有沒有邊緣"的數字
。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,是電腦自己從數據裏學出來的
。
三個條件——海量數據
、訓練出了 AlexNet 。
在此之前,為什麽沒有更早實現?
事實上,它通過層層檢測器從數字中提取特征。數字大的地方
,電腦的"大腦",檢測更複雜的東西。我一直很好奇 AI 到底是怎麽工作的,實際上在做這件事 :
- 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)
所以最終的結果
,純白是 255 ,找到了邊緣,
這就是電腦"看到"的東西
。一層一層往回追溯,有一個名字,把形狀變成部件,但邊緣隻是一堆線條。但核心識別原理——把采集到的數據變成數字、斜線、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,
3. 算法
AlexNet 還用了幾個關鍵的技術改進。都不是人類設計的 ,
那些檢測器裏的數字 ,得先回答一個基本問題:電腦看到的"照片"長什麽樣 ?
一張照片是由很多個小點組成的
,你拿起手機,一堆線條還不能告訴我們"這是一張臉"。
怎麽用呢
?把檢測器疊放到圖片上,處理一下
、
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 ,比如,證明在特定任務上,它隻是在做加減乘除:把像素變成邊緣,這個方法叫"反向傳播"
,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。但眼睛 、一種讓深層網絡更容易訓練的數學技巧(叫 ReLU) ,綠色
、一個很大的正數 。所以還能匹配上。它專門用來檢測垂直方向的邊緣 。

每個像素都有一個顏色,
給電腦看 1000 張貓的照片和 1000 張狗的照片,把所有檢測器發現的信息都匯集在一起,為了建成 ImageNet ,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 0
0 是黑色,就能找到圖片裏顏色變化的地方。這就形成了一條邊緣,而發型屬於臉的外圍 ,把邊緣變成形狀
,
但文字呢 ?
當你對 ChatGPT 說"蘋果"
,後續文章也會持續更新。
它錯了 。
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,中間一列全是 0。我後麵會專門講
。叫"參數" 。所以這幾層叫"卷積層")。第三層找五官部件,幾千萬個參數反複做計算 。這些可調整的數字,是從幾百萬張人臉照片中"學"出來的
。每一張都要把所有參數調整一遍
。數字越大,
仔細看這個檢測器的結構
:左邊一列全是負數
,他們第一次用數學來描述神經元的工作方式。
這就是電腦"看"圖片的第一步
:找到所有顏色突變的位置 。覺得不錯的話,
2009 年
,完全不需要知道什麽是"臉"、接近黑色),"神經網絡"名稱的起源
- ImageNet Classification with Deep Convolutional Neural Networks - Krizhevsky, Sutskever, Hinton (2012) — AlexNet 論文,你就找到了輪廓 、
為什麽 2012 年才成功
?
你可能會好奇:如果"讓電腦自己學"這個想法這麽好,
如果我們換一塊顏色完全相同
、手機往往就不認識你了。
這需要大量的計算
。但正確答案是"狗" 。比如 Google 在 2015 年發表的 FaceNet,而是把它們變成"空的"——可以填入任何數值:
? ? ?? ? ?? ? ?
一開始,最終這個數據集包含了超過 1400 萬張標注好的圖片,分給大量網上工人完成的平台)
,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,你會看到一個讓我非常震撼的例子:"國王"減去"男人",結果的數字越大(不管是正還是負) ,就無法判斷對錯,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,涵蓋 2 萬多個類別。而不是死記每張圖的細節)。但對所有數字同時做這種微調,就是邊緣。再傳給下一個。下巴這些區域的麵部特征被口罩擋住了 ,
這就是"學習"的本質:不是有人教了它規則,
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,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 ,自己找到了有用的規律 。下麵有一條橫線 ,藍色的強度(也是 0 到 255)。
那次突破有多震撼?在 ImageNet 圖像識別比賽中,結果是 0(沒有邊緣)
讓我用一個簡化的例子來說明 。在人臉識別領域常用的測試集 LFW(Labeled Faces in the Wild ,把部件變成一組代表你這張臉的數字,
邊緣勾勒出了圖片裏"有東西"的地方 。人類知道"要檢測垂直邊緣 ,49000 名標注工人來自 167 個國家
讓我把完整的過程串起來:
2. 算力
訓練一個模型 ,也就是你臉的輪廓。
假設我們有一小塊圖片,"這是狗"。這樣就能得到一張新的"邊緣地圖"——原圖中每個位置的數字,那些數字就會逐漸穩定下來 ,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
,
有的變成了顏色變化檢測器。對應位置的數字相乘 ,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"。所以 GPU 特別擅長"同時做很多簡單的計算"
。
-1 0 1-2 0 2-1 0 1當它掃描圖片的一個區域時,
理解了 AI 怎麽"認人"之後 ,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,分別表示紅色 、叫做反向傳播——1986 年由 Rumelhart 、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 ,一個三角形在中間,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,兩個檢測器都會給出非零結果。什麽是"眼睛"。但換了個發型,判斷"這是不是主人的臉"。結果是正數(有一條從暗到亮的邊緣)
要理解手機怎麽"人臉識別",就是"深度學習" 。top-5 錯誤率 15.3%
彩色照片稍微複雜一點 :每個像素需要三個數字,它"看到"的是什麽 ?不是一個水果的畫麵,隻是方向變了:它比較的是"下麵的亮度 - 上麵的亮度"。那就是像素。層層疊加
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。

"標注好"的意思是 :每張圖片都有人告訴你"這是貓"、

GPU 原本是用來生成(渲染)遊戲畫麵的。排成 3×3:
10 10 1010 10 20010 200 200左上角是深色(數字 10,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。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 ,
而關鍵是 :每一層的檢測器裏的數字 ,也會同時在左右和上下兩個方向上產生亮度差,
整個網絡包含 6000 萬個可調整的數字。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" ,
最簡單的情況是黑白照片:純黑是 0,也就無法調整那些數字 。一張 1000×1000 的照片,需要給電腦看幾百萬張人臉照片,
這就是"深度學習"裏"深度"的含義——很多層檢測器疊加在一起 。包含 5749 個人的 13000 多張照片)上達到了 99.63% 的準確率。
2012 年的突破用了一個聰明的辦法 :用遊戲顯卡(GPU ,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"。
2012 年,下麵一行全是正數 ,中間一行全是 0 。反向傳播算法在 1986 年就發表了。歡迎分享+關注。
整個過程不到一秒 。
一個人的臉可以有無數種表情 、讓檢測器學會了隻靠眼睛和眉毛區域的特征來識別你。ChatGPT 回答你的那三秒鍾裏究竟在算什麽,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 ,這些"正確答案"是電腦學習的前提——沒有答案 ,當時售價 499 美元) ,
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,檢測器關注的主要是五官區域的特征——發型變了,"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"、
至於中間那列的係數(-2, 0, 2)比兩側的(-1, 0, 1)更大 ,讓下次更可能猜對
怎麽調整?不是隨機亂調 ,等於什麽?
解決方法是 :疊加很多層 。叫神經網絡 。遊戲畫麵需要同時計算屏幕上幾百萬個像素的顏色,所謂檢測器 ,但換發型還能認出來?
因為口罩遮住了臉的下半部分——嘴巴 、斯坦福大學的李飛飛教授團隊發布了 ImageNet 數據集。把那個數字調大一點
實際使用時 ,讓檢測結果更穩定 。動輒幾十層、訓練這樣一個模型,看一眼屏幕,要理解這件事 ,瞳孔是深色的,
但一層檢測器還不夠 。就 9 個像素,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 。是為了讓檢測器更關注正中間一行的變化 ,這個檢測器會在整張圖片上一格一格地滑動,算出每一個數字對這個錯誤的"貢獻"有多大。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、右邊一列全是正數 ,斯坦福的吳恩達(Andrew Ng)團隊就發表了一篇論文,鼻子(一個三角形輪廓) 、識別簡單形狀——圓形 、那可能是一張臉"
所以當你拿手機對著自己的臉,鼻梁這些區域的數字模式沒變 ,
比如下麵這個 5×5 的小圖:

在電腦裏,逼網絡學到更通用的規律,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 ,
這就是 AI 的"聰明":不是真的理解,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 。
一個邊緣檢測器隻能告訴你"這裏有一條線",

比如你的臉和背景之間——皮膚是淺色的,把那個數字調小一點
每次調整的幅度都很小(比如 0.001) ,取名 AlexNet(Alex 的網絡)。AI 為什麽能通過律師考試卻會一本正經地撒謊。GPU 算力、GPU 訓練神經網絡比 CPU 快約 70 倍 。什麽是鼻子。測量臉的立體形狀 ,這些技術讓更深的網絡變得可訓練。加上"女人",隨機填一組數字,就是一組數字組成的小模板——把它疊到圖片上 ,別擔心 ,從互聯網上收集的真實場景人臉照片 ,到達一個"很少出錯"的狀態 。三角形 、說明邊緣越明顯 。
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)。參數量更是以億計 。
但電腦隻看到數字啊 ,結果肯定是亂七八糟的。旗艦模型超過 1 億個參數 ,原理完全一樣 ,層層加工"的計算結構。
兩個檢測器配合使用——一個管左右 ,會自己變成有意義的檢測器。戴上口罩 ,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 ,怎麽可能認出一張臉 ?
什麽是邊緣 ?就是照片裏顏色突然變化的地方。
電腦沒有被告知"要檢測邊緣"。5 次都猜錯才算錯)——領先超過 10 個百分點 。背景可能是深色的,8 層網絡 ,從左到右顏色在變亮。用普通電腦的 CPU(中央處理器 ,越大越亮。
電腦用隨機檢測器算出一個結果,從 1.6 億張候選圖片中篩選和標注。然後全部加起來。但永遠覆蓋不了真實世界的複雜性。重複幾百萬次之後,五官、層數越多 ,讓電腦自己學。

Alex Krizhevsky 正是用兩塊遊戲顯卡(NVIDIA GTX 580,
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