空空大脑

罗伯特·爱泼斯坦（Robert Epstein）

马晶晶/译

空空大脑

罗伯特·爱泼斯坦（Robert Epstein）

马晶晶/译

人脑不能处理信息、检索知识或储存记忆。总之，人脑不是计算机。

不管大脑科学家和认知心理学家如何努力，他们都永远不可能在大脑中找到贝多芬第五交响曲的副本——抑或是话语、图片、语法规则或是任何其他环境刺激的副本。人脑当然不会真的空空如也。可是人脑确实没有人们以为它应有的大部分东西——哪怕是像“记忆”这样简单的东西。

人们这种关于大脑的浅薄见解有着深刻的历史原因，可是上个世纪40年代计算机问世让人更摸不清头绪了。半个多世纪以来，心理学家、语言学家、神经科学家以及其他研究人类行为的专家学者们一直坚称人脑像计算机一样运转。

想想婴儿的大脑就知道这种想法有多无知了。由于物种进化，新生儿和所有其他哺乳类动物的幼崽一样，一出生就已做好与这个世界打交道的准备。虽然他们还无法看清这个世界，但会特别关注人脸，很快就能认出自己的母亲。相较于其他声音，他们对话语更敏感，还能区分不同的基本话语。毋庸置疑，社交是我们与生俱来的本事。

一名健康的婴儿会有数十种反射——这些是对特定刺激的本能反应。宝宝的头会转向触碰其脸颊的物体，吮吸含在嘴里的东西，沉入水中时屏住呼吸，还会抓住手里的东西不放，力气大到足以支撑自身的重量。也许更为重要的是，新生儿天生具备强大的学习机制，现学现用，不管外界怎么变化，他们与这个世界的互动交流愈来愈好。

感知、反射与学习机制——我们生而有之，细想一下还真不少。如果我们出生时缺了其中任何一项能力，那么想要活下来就会困难得多。

可是还有一些不是我们天生就有的：信息、数据、规则、软件、知识、词汇、表示、算法、程序、模型、内存、图像、处理器、子程序、编码器、解码器、符号和缓冲区。我们不仅先天就不具备这些能让数字计算机智能运作的设计元素，在后天成长中也发育不出来。

人类不能存储词汇或这些词汇的使用规则，也不能创造视觉刺激物的表达，将其存储在短时记忆的缓存区，然后将这些表达转换到长期记忆存储器上。人类也不能从存储寄存器上检索信息、图像或词汇。这些事计算机无所不能，可有机生命体就做不到。

计算机真的是在处理信息——如数字、字母、单词、公式和图像。首先将信息编制成计算机语言，即用0和1两个位（比特）编成一组单元（字节）。我的电脑8比特就是一个字节，某些比特组合代表字母d，另一组合代表字母o，再一组合代表字母g，三个比特组合放在一起就是“dog”（狗）这个单词。一张图像——比如说我的电脑桌面猫咪亨利的照片——是用百万个按特殊方式排列组合的字节来表示（即兆字节），周边有一些特殊符号告诉计算机这是一张图像而非一个单词。

计算机真的是将这些排列组合移动至各个时刻在电子元件上的物理储存区。有时计算机也会复制排列组合，有时以各种方式变换排列组合——例如，当我们更正文本中的错误或修图时。计算机移动、复制、运转这些数据的规则也被储存在计算机里。这些规则合称为“程序”或“算法”。运行一组算法能为我们效力（如买股票或是网上约会），也就是所谓的“应用”——即现在大多数人说的“app”。

请原谅我啰嗦了一堆信息处理技术，但有一点仍要说清楚：计算机的确运行的是符号表示（symbolic representations）。计算机确实存储、提取然后处理，也的确有物理内存。其每一步都在算法的引导之下进行，无一例外。

而另一方面，人类则不是这样——过去从不曾，以后也绝不会。既然如此，怎么就有如此多的科学家谈论人类智力时将人类看作计算机呢？

人工智能专家乔治·萨卡达杰斯（George Sarkadakis）在其2015年出版的《另一个自己》（In Our Own Image）一书中，介绍了过去两千多年来六种解释人类智力的比喻。

最早的一个比喻见于《圣经》（The Bible），认为人生于尘土，然后耶和华神吹了一口灵气。这个“灵”就是人类智力——至少文法上说得通。

公元前3世纪，水利工程出现使得用水利模型解释人类智力极为盛行，认为在人体内流动的液体——“体液”——可以解释人类的生理和心理活动。在长达1600多年里，水力比喻极大地阻碍了医学实践的发展。

直到16世纪，由弹簧和齿轮驱动的自动机的问世，最终给了人们新的启迪，如伟大的思想家勒内·笛卡尔（René Descartes）坚称人是精密仪器。17世纪英国哲学家托马斯·霍布斯（Thomas Hobbes）认为思维发源于大脑中细小的机械运动。到了18世纪，人们发现了电与化学，这又引出了新的人类智力理论——还是一个比喻。19世纪中叶，德国物理学家赫尔曼· 冯·赫姆霍兹（Hermann von Helmholtz）有感于通讯进步，将人脑比作电报。

每种比喻都反映出各个时代最先进的思想。可想而知，上个世纪40年代计算机技术出现没几年人脑就被看成计算机，大脑如同硬件，人类思维则是软件。1951年心理学家乔治·米勒（George Miller）出版著作《语言与交际》（Language and Communication），成为了开创如今通称“认知科学”的标志性事件。米勒提出可以运用信息理论、运算和语言学的概念细致地分析精神世界。

这种观念最终呈现在薄薄的《计算机与人脑》（The Computer and the Brain）一书中，数学家约翰·冯·诺依曼（John von Neumann）直言不讳地指出人类神经系统的运转就是“表面数字式的”。尽管他自己也承认人们对大脑在人类推理与记忆中所起到的作用知之甚少，他仍找出了当时的计算机部件与人脑结构之间的种种相似之处。

计算机技术与大脑研究不断进步，推动了人类智力跨学科研究的兴起发展，影响不小。其中心思想是人类如同计算机是信息处理器。现在成百上千的研究人员、几十亿的研究基金都投入其中，海量的相关专业文献与主流期刊著作层出不穷。雷·库兹韦尔（Ray Kuizweil）2013年出版的《人工智能的未来——解释人类思维的奥秘》（How to Create a Mind ： The Secret of Human Revealed）阐述了该观点，推演了大脑的“算法”，大脑 “处理数据”的方式，甚至大脑结构与集成电路的表面相似之处。

如今关于人类智力比喻占主导地位的是信息处理（IP，information process），并得到了普通民众与专家学者的认同。几乎任何一篇研究人类智能行为的文章必提该比喻，就好像在一些特定时代和文化下，所有谈及人类智能行为的文章都不离神灵。毫无疑问，当今世界普遍认为信息处理这个比喻合情合理。

可是信息处理比喻终究不过是一个新的比喻而已——人们遇到无法理解的事情，为了弄懂它就会编故事。如之前那些比喻一般，有一天人们也会摒弃这个比喻——要么有新比喻取而代之，要么终于有了正解。

一年多前，我访问了一家全球最负盛名的研究机构，向该机构的研究人员请教如何不用信息处理这个比喻来解释人类智能行为。他们回答不出来。之后我通过邮件往来再次委婉提出了这个问题，几个月过去了他们仍旧无法回答。他们意识到了这个问题，并没有忽视此次发问而认为其不值一提。可就是不能绕开信息处理的比喻。换言之，信息处理比喻“很黏人”。其表述和思想深入人心，以致我们逃不出这个思维定式，阻碍了人类的思考。

至于信息处理比喻不合逻辑之处很容易澄清。这个比喻建立在伪三段论上——两个合理前提得出一个错误结论。大前提：所有计算机都能智能运行。小前提：所有计算机都是信息处理器。错误结论：所有能够智能运行的实体都是信息处理器。

姑且不论形式语言理论，仅仅因为计算机是信息处理器就认定人类必定是信息处理器，这种想法愚不可及。以后几乎可以肯定的是，就像今天我们认为水力和机械比喻愚昧可笑，以后当人们最终摒弃信息处理比喻，历史学家亦会如此看待。

如果信息处理比喻如此可笑，为何又如此棘手呢？是什么阻碍我们不能像扫去前行道路上拦路的树枝那样，将其弃之一边呢？有没有能让我们扔掉这根差劲的知识拐杖来解释人类智力的方法呢？长期以来人们极度依赖这根特殊拐杖，我们又付出了多大的代价？毕竟几十年里在各个领域，信息处理比喻引导着不计其数的研究者出书立著，思考探讨。代价为何？

过去这些年来，我在课堂上多次布置了一个练习：首先我让一名学生画一张一美元纸币的图案——我要求“越详细越好”——画在教室前面的黑板上。当学生画好后，我用一张纸遮住，从钱包里抽出一张一美元面值的纸币，让学生再画一次。学生画完后，我拿掉遮盖第一张画的纸，让全班说说两张画有何不同。

也许各位从未见过这样的演示，又或许这样凭空想象结果有点困难，我请了一名在我进行实验的机构实习的学生金贤（Jinny Hyun）画了这两幅画。下图是她“凭记忆”（from memory可表示凭记忆也可表示来自内存——译注）画的（注意此处的比喻）：

然后下面这一张是之后她对照着一美元钞票画的：

金贤同学当时很惊讶，可能各位读者也一样，不过这个很有代表性。大家可以看到，与照着钞票画相比，凭记忆画出来的与实物相去甚远，哪怕之前金贤之前看过千百回一美元纸币。

问题出在什么地方？在我们脑海中的“存储寄存器”中不是“存储”了关于一美元的“表示”吗？难道我们不可以直接“检索”然后照着画吗？

显然是不行的，就算再过1000年，神经科学也无法找到大脑中存储的一美元纸币的表示。原因很简单：找错地儿了。

大量的大脑研究表明，事实上即便是最单调的记忆任务也要用到大脑多重的、有时是大片的区域。人在大喜大悲时，百万个神经元变得活跃起来。2016年，多伦多大学的神经心理学家布莱恩·莱文（Brian Levine）等人对飞机失事幸存者进行研究，乘客回想空难时“杏仁核、内侧颞叶、前后正中线以及视觉皮质”的神经活动变得更活跃。

有些科学家提出特定的记忆存储在单个神经元中，这极其荒谬。要真是这样，这种论断会让记忆问题更难以解答：那么记忆是怎么储存在脑细胞里的，又储存在脑细胞哪个地方呢？

那么当金贤凭记忆画美钞的时候到底发生了什么呢？要是金贤之前从未看到过一美元纸币，她的第一张画就不可能与第二张有所相似。既然之前看过美钞，画出来的画又有不同。确切来说，她的大脑有所改变，使她能想象出美钞的样子——即重复回忆（re-experience）看见一张美钞，至少某种意义上如此。

两幅草图不同之处提醒了我们，想象某样事物（即眼前看不到实物）远远不及真切看到实物那样准确无误。所以我们更擅长识别而不是回想。当我们再记起（rememorari源于拉丁语，re表示“再，又”，memorari 表示“注意”）某事时，我们会重温那次经历；可是当我们识别某物时，只需知道曾有过这样的感知经历就可以了。

或许读者会对此次演示提出异议。金贤之前确实看过美钞，但是她并没有特意去“记住”那些细节。有人可能会说要是她记住了细节，说不定不需要参考实物就可以画出像第二张那样的图像来。就算真是这样，金贤的大脑中也不可能“存储”美钞的图像。不过是她有了准备可以画得更准确，就像是通过不断练习，钢琴家能够不背曲谱就能弹奏协奏曲。

通过这个简单的练习，我们可以开始不用任何比喻搭建人类智能行为的理论框架——大脑并非空空如也，至少没有那些信息处理比喻的成见。

当我们经历世事时，种种经历会改变我们。值得特别一提的是以下三种经历：（1）我们观察周围发生的一切（他人言行、音乐之声、前人教导、书本知识、银幕画面）；（2）我们置身于各种不重要的刺激（如警报声）与重要的刺激（如警车的出现）的双重影响中；（3）我们因特定行为而受到奖惩。

如果人们能随着各种经历做出相应改变，那么我们能活得更好——背诗或唱歌，听从教导，对不重要刺激的反应能像重要刺激的反应那样，不做会受到惩罚的事情，多做会被奖励的事情。

尽管标题使人产生误解，没人知道在人们学会某首歌或背下某首诗后大脑如何改变，哪怕一丝一毫。无论歌曲还是诗歌都没有“存储”在大脑里。大脑只是有序地改变，使我们在某些条件下能够唱这首歌或背这首诗。一旦需要表现，歌曲也好诗歌也罢，都绝不是从大脑中“检索”出来的，正如我用手指轻敲桌面的手指动作也不是“检索”而来。我们不过是唱歌或背诵而已——无需检索。

几年前，我曾访问过哥伦比亚大学的神经科学家埃里克·坎德尔（Eric Kandel）——他发现了海兔（海蜗牛）神经元突触在学习之后产生化学变化，因而获得诺贝尔奖。我问他我们要多久才能弄明白人类记忆机制。他不假思索答道：“一百年。”我没有问他是否觉得信息处理比喻延缓了神经科学进步，但是部分神经科学家确实开始思考以前不考虑的事情了——即比喻并非必不可少。

少数认知科学家——著名的有辛辛那提大学的安东尼·舍梅罗（Anthony Chemero）于2009年出版了《激进的具身认知科学》（Radical Embodied Cognitive Sicence）——现在彻底摒弃了人脑如同计算机运作的观点。现在的主流观点则是人类就像计算机，通过运算精神表示来认识世界，然而舍梅罗和其他科学家用另一种方式来理解智能行为——有机体与客观世界的直接互动。

信息处理说与某些人宣称的“反表示”（anti-represnetational）观点在人体机能方面存在显著差异，我最喜欢举的例子用了两种不同的方式来解释棒球手如何接球的——现任教于亚利桑那州大学的迈克尔·麦克贝思（Michael McBeath）和其同事在1995年《科学》（Science）发表的文章对此作了完美解答。信息处理说要求棒球手估计棒球飞行的各种初始条件——击打力度、飞行轨迹角度等诸如此类，然后建立内模分析棒球可能的飞行路径，再利用该模型不断及时引导和调整动作来接住球。

要是我们真的是计算机，那一切问题都迎刃而解，不过麦克贝思及其同事给出了一个更简单的说明：球手要接住球只需不断移动使得棒球始终在本垒板和周围环境的视线范围之内［准确来说就是“线性光学轨迹”（linear optical trajectory）］。这个可能听上去有点复杂，实际上极其简单，根本不需要运算、表示和算法。

英国利兹贝克特大学的两位意志坚定的心理学教授——安德鲁·威尔逊（Andrew Wilson）和塞布丽娜·戈龙加（Sabrina Golonka）——收集了连同棒球的例子在内的很多可以跳出信息处理框架且简单直观的例子。多年来他们发博客自称，有“使人类行为科学研究更条理清楚、更易懂的方法……与主流认知神经科学方法意见相左”。可是，这样远成不了气候。主流认知科学仍旧对信息处理比喻来者不拒，甚至有些全球最具影响力的思想家大胆预测人类未来立足于合理的比喻。

未来学家库兹韦尔、物理学家史蒂芬·霍金（Stephen Hawking）和神经科学家兰德尔·科恩（Randal Koene）等在内都曾预言，由于人类意识犹如计算机软件，不久之后就能实现将人类意识载入计算机，在计算机电路中人类智力突破极限，甚至很有可能永生。2014年上映的反乌托邦电影《超验骇客》（Transendence）就是取材于这个概念，主演约翰尼·德普（Johnny Depp）就是一名库兹韦尔式的科学家，将精神载入网络——给人类带来灾难性后果。

幸运的是，由于信息处理比喻一点都不合理，我们也就不必担心人类精神在网络空间发狂；可惜，我们也就不能通过载入精神实现永生不死。这不仅仅是由于大脑中没有意识软件，还有一个更深层次的问题——暂且叫做“唯一性问题”吧——让人既振奋又忧愁。

由于大脑中既没有“内存条”也没有刺激的“表示”，而且我们只需令大脑变化契合个人经历即可行走世间，且也没有理由认为任何两个有着相同经历的人会有着同样的变化。假如你和我欣赏了同一场演奏会，当我听了贝多芬第五交响曲后大脑的变化绝不会与你的相同。不管是什么样的变化，都建立在已有的独一无二的神经结构上，每个结构一生不断发展变化，绝无雷同。

正如巴特利特勋爵（Sir Frederic Bartlett）在《记忆》（Remembering）一书中解释的那样，为什么没有两个人能分毫不差地复述听到的同一个故事。为什么日子一久两人的复述逐渐相去甚远。没有所谓的故事的“副本”；相反，每个人都会在听到的故事基础上进行改动——改动到当他们之后被要求复述故事时（有些时候距离巴特利特第一次给他们讲故事已过去数天、数月甚至数年）——他们能某种程度上重复回忆听到的故事，尽管不一定能复述得很好（参见前面第一幅美钞的画图）。

在我看来这点让人精神为之一振，因为这就意味着我们个人都是真正独一无二的，不仅仅是先天基因构造，历经岁月之后我们大脑的改变亦是如此。同时这也令人沮丧，因为这使得神经科学家的任务无比艰巨。无论什么样的经历，有序改变都涉及一千个，一百万个神经细胞甚至是整个大脑，而每个大脑的改变模式千变万化。

更糟糕的是，即便我们能够粗略了解人脑860亿个神经细胞，然后在计算机上模拟这些神经细胞的状态，这个巨型排列组合脱离了大脑本体也毫无意义。也许这是信息处理比喻最恶劣的影响了，带歪了我们对人体机能的思考。当计算机存储数据分毫不差的副本时——即使断电副本也能长久不变——而人脑只能在人活着的时候保存我们的智力。人脑没有开关。要么大脑一直运转，要么就是我们消亡。还有正如神经生物学家史蒂芬·罗斯（Steven Rose）在《未来大脑》（The Future of the Brain）中指出，定格人脑此刻当下的浮光掠影也许根本没用。除非我们能知晓大脑主人的完整人生历程——也许还要知晓其成长的社会背景。

想想这个问题有多难。要理解大脑如何留存人类智力的基本原理，我们也许要先了解所有860亿个神经细胞的当下状态和其100万亿次的联通，不仅仅是神经细胞相互联系的不同强度，也不仅仅是每个连接点的1000多个蛋白质状态，还有大脑当下活动对整个系统的影响。再加上每个大脑的唯一性，以及每个人的生活经历不可复制，兰德尔的预测听上去似乎过于乐观了。［最近《纽约时报》（New York Times）专栏中，神经科学家肯尼思·米勒（Kenneth Miller）认为要花数个世纪才能弄清楚基本的神经元联系。］

与此同时，人们为大脑研究募集了大量资金，有些项目建立在错误观念和无法兑现的承诺上。最近一桩神经科学的惊天谎言是2013年由欧盟发起的人类大脑项目（Human Brain Project），涉及资金高达13亿美元，《科学美国人》（Scientific American）对此事曾有相关报导。亨利·马克拉姆（Henry Markram）巧舌如簧，说服人们相信他可以在2023年前用超级计算机模拟出整个人脑，并且该模型能彻底治疗阿尔茨海默病（老年痴呆）和其他神经紊乱疾病，欧盟官员资助了该项目，几乎不设上限。不到两年时间，整个项目陷入“脑瘫”，马克拉姆也被下课。

我们是有机体，而非计算机。别纠结了！让我们着手认识自己，但不要因不必要的成见而驻足不前。信息处理比喻已盛行了半个世纪，几乎没有衍生多少真知灼见。是时候按下“删除”键了。

原文标题：The Empty Brain