人工智能会取代人类吗?要回答这个问题,先了解人类大脑

今天推荐的这本书题为“贪婪的大脑:为何人类会无止境地寻求意义”,是一本科普读物。

我觉得这个题目不太恰当,可能会引起歧义。

这个题目给人的感觉,好像这本书要探讨的问题是:人类不断追求“存在意义”的大脑神经科学原理。

但实际上,这本书所探讨的问题与“意义”的关系不大,而是关于“意识”,关于“人为什么会产生意识”、“意识的生物学基础”等问题。

书中“意义”的概念,我认为解释为“概念”或者“模式”更合适——作者介绍了人的大脑是如何形成关于事物的概念的,以及大脑是如何发现并存储事物的深层结构的。这里的“意义”,千万不要理解成“人生的意义是什么”这个维度上的“意义”。

这本书吸引我是基于以下两点原因:

1、书中简单探讨了能够产生意识的人脑与计算机之间的区别,试图为回答“计算机是否会代替人脑”这一问题提供一些思路。

2、我一直对人如何产生感觉、思想、观念等意识形态十分好奇,这本书用通俗的语言和生动的图示解答了关于意识的疑问。

这本书从进化的角度、意识心理学的角度和意识神经科学的角度解释了“意识是什么”以及“意识是如何产生的”,还介绍了神经科学的最新研究成果。

在关于大脑的科学没有发展起来以前,研究意识问题的一直是哲学家和宗教人士。但他们对意识的看法一直都是片面的:他们要么认为意识是精神的,是独立于物质实体(即我们的身体)的;要么就坚信意识是主观的、纯粹个人的。

“意识独立于身体而存在”这样的观点,在今天看来相当荒谬。即便我们不是脑科学领域的专家,我们也有一些关于大脑的常识,比如不同的脑区负责处理不同的任务,有些脑区负责空间思维,有些脑区负责逻辑运算,有些脑区与人的某些情绪直接相关等等。

当代的脑科学研究也证实了“意识是大脑的产物”。但作者同样也意识到:“大脑的功能比它各部分相加的总和要大得多,而意识可能是大脑最耀眼、最让人着迷的产物。”

01

计算机VS人类大脑

认识到意识是大脑的产物后,摆在我们面前的是一个严峻的问题:如果有一天,计算机可以模拟出大脑产生意识的方式,那么计算机是否能代替人类大脑?换句话说,人类的大脑,仅仅是一台生物计算机吗,还是存在某些特殊的东西,使它区别于一台生物计算机?

回答这个问题面对的首要障碍是,现在还没办法通过科学方法了解到,同样的事物——比如一段音乐、一个画面——在不同人大脑中引起的意识是什么样子。比如,你和我听同一首歌,我们的感受是相同的吗?如果我们对同一样事物的感觉是不同的,那么显然,感觉具有不可穿透性。

反对“计算机可以表现意识”这一看法的专家认为,由于我们的情绪和感觉很难被他人完全复制与理解,因此,计算机不可能准确捕捉到我们的意识——计算机不理解我为什么会在听到蓝调音乐时流泪,为什么会在读到一篇关于恋人的文章时涌起喜悦之感。

人类感觉的复杂之处在于,它们不是孤立的,而是由很多知识相连形成的网络,与我们其它各种各样的经验形式形成对比,并且在感觉发生的这一刻是独一无二的。

以上,是大脑与计算机的区别之一:计算机无法捕捉和表现人类的情绪与感觉。

当然,这一区别成立的前提是目前科技尚未能解开人脑的主观感觉之谜。一旦科学家可以找到证据证明感觉同样具有生物学的基础,证明感觉是大脑神经元按照特定方式运作的结果,那么感觉和情绪的不可穿透性也就不再成立,计算机这个人造大脑也就可以模拟人的感觉了。

大脑与计算机之间的另一个区别是二者的运行方式不同。它们之间的区别是:计算机的运行结构是串行决定性框架,而人脑的运行结构是平行可能性框架

先来解释一下什么是串行结构和平行结构。

想象你的面前有两套多米诺骨牌,一套骨牌排列紧密,轻轻推下第一张,第二张必定会倒下,并且会引发后面一系列骨牌倒下。

另一套骨牌则排列得杂乱无序,一张骨牌倒下后,可能会引发另外三张骨牌倒下,另一张骨牌的摆放位置使得它倒下时只是碰到旁边另外一张,被碰到的骨牌可能会倒下,也不必然。

决定性结构与可能性结构的区别在于,计算机的一个指令必定会导致一个结果;相反,人脑的一个神经元给其他多个神经元发送信息,并不能决定其它神经元一定会被激活,或者说,被激活的神经元只是无数有可能被激活的神经元中的一个。

二者结构的不同,决定了计算机适合在短时间内处理大量简单任务,而人脑更擅长处理少数几个极其复杂的任务。

我们的大脑有850亿个神经元,每个神经元平均与7000个神经元相连,这意味着人脑有600万亿个联结。目前神经科学领域也出现了一些杰出的计算机模型,其特性与人类大脑神经元的生物特性非常接近。最近一项研究结果产生的模型具有100万个神经元,5亿个联结。

从现有计算机模型的神经元和联结的数量看,计算机赶超人类大脑还有相当长的道路。但有的时候,科技的跨越式进步似乎又只有一步之遥。作者没有给出答案,计算机模拟出人脑神经元和联结那种体量的模型大概需要多长时间。

02

意识VS无意识

弄清楚意识与无意识的分工,可以更好的理解意识问题。

考察意识与无意识的分工问题,需要从两个层面理解,一个是学习和信息处理过程中的意识与无意识分工,另一个是决策过程中的意识与无意识分工。

无意识只能处理一些简单的、不具备任何结构的信息。相应地,意识处理复杂的信息,尤其是具有多层次意义或深层模式的信息。

一旦我们掌握了某一技能(如走路、吃饭、开车等),无意识就会接替意识运作。而意识处理新的,有难度的信息。

决策过程意识和无意识的分工似乎更加微妙。

反思我们的日常经验就会发现,很多时候,我们所做的决策并不是理性和深思熟虑的,而是欠考虑的,甚至具有毁灭性。

为什么会出现这种现象?

主要的原因在于,我们生命的轨迹很大程度上由进化决定。

我们吃得过多,是因为自然界通常缺少食物,一旦食物供应充足,将食物囤积起来的欲望会变得很强烈。

我们在生命没有受到任何威胁时还是感到巨大的压力,那是因为我们是在一个危险的世界中为生存努力奋斗。

我们总想出人头地,提高自己的社会地位,原因之一是为了获取更多资源,同时也是为了找到性伴侣。

性对成年人来说是一个主要驱动力,毕竟,我们进化的目的在基因信息中遗传了下来。

通常我们会感到这些决定不是自己能控制的,我们只是在冲动下做的,好像自己只是消极地、被动地做决定。我们甚至会强烈质疑自己的决定,但又感到无能为力。

科学实验的结果也加深了这样的印象:我们的决定是由无意识控制的。

这些研究结果无疑给人的自由意志投下了阴影。

在关于人的非理性行为方面,著名的心理学家、行为经济学家丹尼尔·卡尼曼有比较深入的研究,对人的非理性决策感兴趣的读者可以阅读卡尼曼的代表作《思考,快与慢》。

综合了解学习及决策过程中意识与无意识的分工,我们可以得出关于意识的以下结论:意识的作用是进行重大革新,揭示深层的模式,但在做决定时只是起辅助作用,而不是起支配作用。

03

意识心理学

要了解意识心理学就不能错过3个概念,分别是“注意”、“工作记忆”和“结构性信息”。

“注意”与意识关系密切。我意识到的事情一定是我注意到的事情,而在我注意范围之外的事,即使被处理,也是由无意识处理。‘

“注意”的第一个特性是大脑的过滤器。当大脑面对巨大信息量时,由“注意”决定选择哪些信息进行进一步分析,哪些信息最好不要理会。

“注意”的第二个特性是提升大脑信息处理的功能。当大脑专注于寻找具有某特性的事物时,例如我为写一篇关于“意识”的文章做准备,需要到网上查找关于这个话题的资料,那么这种定向的、受控制的注意能够提高我的信息处理能力和我对事物某些特性的认识。

了解了“注意”的特性和功能,下一个问题是:注意在大脑内是如何运作的?

一种普遍认同的观点是:注意的产生是神经元之间相互竞争的结果。

我们先解释一下“神经元”。神经元是进行信息处理的大脑细胞。每个神经元与其它神经元有几千个输入和输出联结,因此,每个神经元会影响其它神经元的活动,也会受到其它神经元的影响。

神经元的工作具有弹性,一个神经元只有在收到其它神经元发出的信号达到一定数量时,它才会发射信号。

神经元处理信息的过程,并不是像有些人想象的那样——一个神经元负责辨认母亲的面孔,另外一个神经元负责辨认一把锤子等。实际上,信息是散布在神经元网络中的,在由上百万个神经元组成的巨大网络里,神经元通过互相联结产生的力量进行编码。通过神经元的联结与编码,大脑各区域之间可以轻易的进行信息交换。

神经元是如何竞争以引起“注意”的青睐的呢?

我们的感觉首先进行过滤的工作。视觉或感觉信息进入大脑皮层,首先经过过滤。视觉信息中任何一个简单的特征都会激活一组负责一两种基本特性的神经元,这些神经元将相对原始的信息传递给较为复杂的神经元。

每个神经元被不同的感觉激活,都发出最响亮的声音,希望大脑的决策中枢知道它收到的信息。但是如果一些神经元发出的声音与大家熟知的危险有关,或者与当下我所设定的目标有关,那这些神经元就会引起大脑一系列的行动,抢夺到大脑的注意。

经过过滤被大脑注意到的信息,将会进入“工作记忆”。工作记忆是短期记忆的容器,在这里可以对信息进行重整和评估。

△短时记忆也就是工作记忆

工作记忆的存储能力极其有限,只能容纳少数几个对象,很多实验证明这个数量是4个。因此,要想提高工作记忆(也即意识空间)的容量,需要将工作记忆与长期记忆联结起来。

和人类一样,很多动物的工作记忆也只能容纳3-4个对象。但人类有自己的办法去拓展工作记忆的容量。这个方法便是利用记忆“隔间”(又称“组块”)。

一个隔间是指一组信息的集合。如果我们的大脑能够在这组集合化的信息中找到规律或模式,以使我们更好的记忆这组信息,又或者如果这组集合化的信息是我们已经进入长期记忆的知识,比如我曾经记忆过关于“猫科动物”的词条。那么大脑就能将这组信息整体打包放进工作记忆中。此时,工作记忆虽然只有4格空间,但由于每格空间都包含巨大的信息量,因此我们的工作记忆就被极大的扩大和延展了。

说完“注意”和“工作记忆”,最后我们聊一聊“结构性信息”。

寻找“结构性信息”、发现事物表象之下的深层结构,是意识的主要目的和主要兴趣。这是人类大脑和其它动物大脑的最重要区别。

我们渴望发现任何信息的结构,总在积极地寻求模式,还总在寻找生活各个方面的规律,总之我们想通过模式一类的东西,剔除信息中的冗余,将信息量压缩成容量更小却更有用的形式。

想想人类发现的那些物理和数学公式就知道了!

04

意识的神经科学

意识神经科学是研究“大脑的哪些区域与意识的产生有关,这些区域如何相互作用产生经验,神经机制又是如何运作产生意识”的科学。

意识产生最为关键的区域是脑干网状结构,这个区域对意识的作用可以类比于电源对电脑的作用。

丘脑是与意识形成关联更密切的区域,是感知渠道,同时也具有成熟的信息过滤和组织功能。

作者还通过一系列实验结果证明,“前额叶-顶叶网络”是大脑内最抽象、最高级的部分,与工作记忆及注意的运作密切相关。人类大脑很多复杂的任务都能够激活前额叶-顶叶网络,但当人积极寻找新模式时,这部分脑区最为活跃。

△人类大脑皮层的四个部分(四页)

行文至此,我们可以对意识产生的过程做一个完整的描述。如果我看到一朵红色玫瑰,我对玫瑰的体验在1/3秒内就形成了:首先是神经元之间展开激烈竞争,结果使我的注意转向玫瑰。超快速的、和谐的神经元节律从丘脑出发向各个方向传递,使储存在大脑皮层各个专门区域的与红玫瑰有关的神经元各种信息相互融合这个高频率、统一的意识组块同样会向前额叶-顶叶网络传递,于是经验就形成了

作者还介绍了当下最流行的关于意识的理论,分别是“循环过程模型”、“神经元全局工作空间模型”(这是这本书一直讨论的意识观点,是作者比较认可的观点)和“信息整合理论”。感兴趣的读者可以找书来读一读。

《贪婪的大脑》这本书内容驳杂,涉及进化心理学、意识心理学、脑神经科学等各个方面,也将意识问题与心理学探讨的“感觉与知觉”、“学习与后天教养”、“记忆”等课题进行了关联探讨。

我尽量将书中内容做了简化与总结,但限于篇幅以及对这个问题的研究不深,尚不能在这篇文章里全面展现这本书的内容。同时,由于这篇文章采用了简化的写法,以至缺失了很多实验和逻辑推导的过程——而这些过程是本书的精彩看点之一。因此,对意识问题感兴趣的读者们,一定亲自读一读这本书。

最后附几本相关的延伸阅读书目:

《津巴多普通心理学》、《改变心理学的40项研究》

——这两本书可以让你对心理学有个全局观。

《意识与脑:一个还原论者的浪漫自白》、《进化的大脑》

——关于大脑的另外两本科普读物。

《思考,快与慢》

——这本书告诉我们,理性并不可靠。

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