知识地图，心中宇宙

魏忠

1991年，Beyond乐队的《不再犹豫》单曲热遍中华，其中的歌词“谁人定我去或留，定我心中的宇宙，只想靠两手向理想挥手”特别感动我。在那个年代，只带200元钱独闯深圳的我，听到这首歌后，心弦像被拨动了一般。

这首单曲是Beyond乐队考察非洲难民区后有感而作的一首脍炙人口的歌曲，现在想来之所以歌曲写得这么好，是因为黄氏兄弟从小也成长在类似的环境中。从小七个兄弟姐妹的黄家驹和黄家强成长在劳工家庭，当他们看到非洲的难民后，大脑中的艺术细胞空前活跃，于是便铸就了这首不朽的歌曲。

黄家驹能写这么好的一首曲子，是因为他有着与非洲难民类似的成长经历，而我之所以听到这首歌泪流满面，是因为我那时正巧有着初闯深圳、到处躲避城管和四处寻找免费住处的切实感受。用皮亚杰教育学原理来讲，我们具有共同的“图式”；用建构主义理论来解释，我们头脑中有了相同的建构。

只是，在1991年时，大家都认为人之所以具有类似的情感和经验是由于大脑经过训练，从来不会有人想到，事实上这和大脑的结构有着密切的关系。

2014年，诺贝尔生理学和医学委员会宣布，将当年的诺贝尔医学和生理学奖授予三位科学家：约翰·奥基弗、梅-布里特·莫泽和爱德华·莫泽，以表彰他们对大脑定位系统机理的突破性研究。

How do we know where we are？ How can we find the way from one place to another？ And how can we store this information in such a way that we can immediately find the way the next time we trace the same path？ This year's Nobel Laureates have discovered a positioning system， an "inner GPS" in the brain that makes it possible to orient ourselves in space， demonstrating a cellular basis for higher cognitive function.（我们如何知道我们在哪儿？我们如何从一个地方找到另一个地方？我们如何存储此类信息，以便于我们下次能够迅速找到同一条道路？本年度（2014年）的诺贝尔奖得主发现了一种大脑定位系统——内部GPS，可以指导我们的空间定位，为更高级的认知功能提供了细胞基础。）

约翰·奥基弗的贡献在于，他早在1971年就发现，当受训过的老鼠经过一个特定的迷宫时，老鼠大脑不同部分的神经细胞活跃度与迷宫的地图位置有确定的关联关系。而梅-布里特·莫泽和爱德华·莫泽在20年后的实验中，找到了这种活跃的神经细胞，即网格细胞。也就是说，动物的定位原理在于，大脑中这种处于不同大脑位置的网格细胞映射了动物接收到的地理位置系统，如鸽子之所以不迷路，是因为鸽子大脑中有一条由网格细胞组成的路。

约翰·奥基弗、梅-布里特·莫泽和爱德华·莫泽的发现解决了哲学家和科学家几个世纪以来一直争论不休的问题，即大脑如何对我们周围的空间产生地图，以及如何通过这个系统在复杂的环境中导航。如果我们的想象力再丰富一些，就会发现三位科学家还解决了建构主义理论中的“图式”，以及再往深一些研究的“思维模式”。人们能否学会一些东西，以及智商相同的人学习同一知识效果迥异，取决于他们大脑中已有的图式是否能够映射到新知识。

春秋时期，相马大师伯乐将相马经写成书，并通过几个特征来识别好马。结果伯乐的儿子找了一个完全符合好马条件的“瘌蛤蟆”。于是，哭笑不得的伯乐说“这马太爱跳了，不好驾驭”，这就是成语“按图索骥”的由来。人们学习知识，如果不经过训练，在大脑中就不能形成立体的图式，从而导致就事论事，拿着概念套，这就是我们常说的书呆子。这也说明，很早人们就意识到，如果按照图纸找马就不会有很大的偏差。而为什么不同的人对同一个概念有完全不同的理解呢？生物学家揭示，人的大脑和计算机完全不同，人们是按照自己大脑中的历史经验（神经突触）的回路以及不同功能的大脑细胞的映射来理解问题的，因而如果加入“图”就能够非常容易地矫正人脑的概念。这里所说的图，不仅仅是地理意义上的图。

宋代的“禹迹图”清晰地记载了大禹治理水的华夏版图，可惜的是，事实上大禹并没有发明横纵直角坐标的地图（图是宋代的），大禹年代所处的时期是通过河流流域的线坐标（如山海经中的往东、往西几百里的表述），以及制作九鼎的方位坐标来定位的，这样就造成了后世的一个遗憾，即《山海经》中所描述的地理位置与现实中国版图很难匹配。但马王堆汉墓中出土的中国目前最早的地图，由于标注了河流和山脉，历史地理学家则很快就能够发现平南王府就在湖南蓝天县。

人们对《尚书·禹贡》中的“禹傅土、堕山、刊木、奠高山大川”有着不同的理解。联系历史，有的学者给出了现代的解释：大禹视察了全部国土，治理了洪水，勘定了九州疆界，命名了高山大川。而现代的有关信息的词汇表达，就是大禹画出了中国第一个地理信息系统。

事实上，地图和大脑中的逻辑图一样，都是现实的逻辑投射到大脑不同位置的网格细胞而已。中国教育鼓励人们学习的方式是“读万卷书、走万里路”，其实这就是在书和路之间做灵魂的旅行，最后找到人脑中的“心中的宇宙”。

各种各样的图，在信息社会逐渐成为大家沟通的语言和数据科学展现的最重要的方式。古代的克里米亚战争，著名的统计学家和护士南丁格尔给司令官画了一张著名的极地图，很快地说服了司令官建立战地医院。而2014年匹兹堡大学的一位教授，将美国200多年的所有传染病画成一张图，极有力地说明了疫苗在传染病中的作用，而且通过改图能够查询到几百年来美国任何一个流行病细节的数据。

由于人的聪明程度不同，建构不同，要想说服别人，语言、文字也许是最蹩脚的使者，图形才是忠实的使者。洋洋洒洒几万字的语言和文字，很可能使人思维混乱，但一张简单的图，即使一字不识的老人也能马上发现问题。因此，随着制图技术的发展，地理信息绘图系统将会逐渐成为信息系统最重要的工具。

而教育就是构建学生头脑中的信息模板和建构，但是我们的教育远不如现实吸引学生。中国的微信用户已超过6.5亿，手机用户也大致在同一个数量级。智能手机中的地理信息系统和位置传感器大量普及，使得摇一摇就能发现附近的美女，摇一摇就能找到附近的美食，相信教育很快也会进入到一个地图时代。

目前，暨南大学药学院、上海中医药大学正在建设的知识地图，已经能够让学生通过智能手机很快地了解校园中的实验仪器、设备和楼层。事实上，只要经费允许，我们可以设想的最终场景是只要摇一摇就能够发现附近的教授、知识点、历史文化和图书。如果我们将社会的历史、地理、文化和科技数据叠加在地图上，则可以轻松地发现附近的中考成绩、名师、历史文化人物、历史故事等。这样的地理信息系统，能够将图书馆堆积的图书、文化馆死去的文字、博物馆藏在地下室中的文物、教育考试院躺在库房的学生成绩以及学校利用率很低的实验设备快速链接，从而为学习者提供一个心中宇宙与历史、地理、科技的链接。

从1998年开始，互联网进入了搜索模式，而十几年后的今天，它将逐渐地进入地图模式。人类的学习，除了因功利化学习而得到的畸形学习技巧外，主动性学习越来越受到人们的认可，而各种信息叠加在不同的地理图层的知识地图，则逐渐成为热点。最初的叠加是我们现实社会的地理位置、地名、距离、评价等现实信息。随着应用的深入，原始的低价值、低密度的历史知识、专业知识，则会逐步得到更广阔的应用，呈现出大数据的优势，而基于地理信息系统和信息图的学习和教育系统，必将成为一个热点及重要的学习手段。

教育很快就要进入一个地图时代。