那么,大脑究竟会怎么做呢?它会专注于最紧急、最令人焦虑、最令人困惑的问题:那些它没有预料到的问题。大脑并不是每时每刻都会吸收所有新奇的信息,就好像这些信息是它之前从未见到过的事物似的,相反,它只会专注于“新闻”:事物有什么不同,有什么变化,哪些是它没有预料到的。大脑要么预测每样事物都会保持不变,要么预测事物会以可预见的方式发生变化,如果它所预测的事情没有发生,就会产生错误的信号。只要预测是正确的,对大脑来说就没有“新闻”可言。但如果信号与预测相冲突——你的沙发上有一只大狗(你并没有一只狗)——预测错误的信号就出现了,大脑将尽最大努力,以最快速度设想发生了什么偏差(所谓的狗其实只是弄皱了的毛毯)。这一过程不仅处理得很快,而且很轻松——它节省了神经带宽,因为它只利用了它所需要的信息——这种做法从动物生存的角度来讲是很有利的。 然而,如何将自上而下的行为预测和自下而上的信号发射整合起来,却并不那么容易。当预测错误的信号出现时,大脑不得不权衡两种相互竞争的事态解释:预测的事态和新信息下的事态。它应该相信哪个解释?它的先验能力(让它可以进行预测的能力)过去被证明是值得信赖的,然而,有时眼见不一定为实。它应该基于新信息相信自己的先验预测吗?(沙发上有一只狗——就在那里!)还是拒绝新信息,因为该信息很有可能是错误的?(狗不可能无中生有地出现在房间里。)大脑需要做的就是判断这种先验预测有多大可能是正确的,新的感知信息有多大可能是正确的,最后在综合两种可能性的基础上得出最终答案。 在克拉克看来,预测处理描述了大脑、身体和世界是如何持续互动的,而这种互动是人们在无意识中以一种非常流畅顺滑而又十分协调的方式完成的。为此他写了一本书,名叫《在不确定性中冲浪》(Surfing Uncertainty),冲浪是他对生活的一种比喻:是的,朝你迎面而来的海浪既凶猛、冰冷,又十分危险,但如果你一次次尝试着冲浪,与浪共舞,而不是遇浪则退,并相信你会战胜挑战,你就会放下自我,感受到与世界融为一体的那种快乐。
Surfing Uncertainty封面
克拉克是用他乐观的个性来看待预测处理理论的。但一个强调认知不确定性的理论,即大脑必须推测外界发生了什么而非直接吸收外界信息,并不必然是一个统一的理论。相反,在另一个对预测处理理论感兴趣的哲学家、莫纳什大学教授雅各布·霍威(Jakob Hohwy)看来,该理论强调了大脑要理解外部世界有多么困难。克拉克将大脑视为是在轻装前行,只吸收“新闻”,只吸收能指导下一步行为的信息,但霍威则把大脑看成是重型的心智装备,只能处理转瞬即逝的视线或感知。他为一本即将出版的新书《安迪·克拉克及其批评者》(Andy Clark and His Critics)写了一篇文章,其中他提出了与克拉克的快乐冲浪相反的比喻:不死僵尸。大脑就像是被关在了棺材里的吸血鬼。 “很多人都觉得,我们离与世界融为一体还差得很远。”霍威写道,“我们被世界包围,而我们还不知道该如何处理感官信息。我们总是在怀疑自己,不断退缩,试图搞清楚发生了什么。对很多人而言,当然也包括我自己,我们都很熟悉一种感觉,那就是社会焦虑。我们一直在从他人的行为中推测行为背后的理由,也即是他人内心的想法,但这些想法隐藏在他人的大脑之中,因此预测是一件非常困难的事情。很多人总是想知道,我冒犯那个人了吗?他们喜欢我吗?他们正在想些什么?我理解他们的意图吗?”对克拉克而言,心智最显而易见的特点是,它的认知方式非常迅捷,而且能完全适应身体需求;但霍威则注意到,大脑经常犯错。“我对精神疾病进行了大量的思考。”他写道,“我们忘了很多人都有这样那样的精神疾病,它们通常被认为是因为大脑内部的运作模式失去了自身的稳定性。1%的人患有精神分裂症,10%的人患有抑郁症,还有人患有自闭症。大脑系统崩溃的频率比我们所认为的要更高。” ···· 2008年,克拉克在《新科学家》(New Scientist)上发表了一篇文章,介绍了据称是关于大脑的统一理论。该理论涉及他一直在思考的预测处理理论,但还涉及更大范围的内容,不仅解释了认知和感知,还解释了由单一机制所产生的行为。克拉克发现,他的新理论已经被伦敦大学学院的教授卡尔·弗里斯顿(Karl Friston,全世界论文被引用次数最多的神经科学家)认可。在神经影像实验中,弗里斯顿设计了一种统计方法来分析大脑行为,但他只是将做神经影像实验看成是自己的日常工作:他只在周末思考关于神经生物学的理论问题。弗里斯顿把他的理论称为“自由能量原理”(the free-energy principle)。弗里斯顿所谓的“自由能量”大约等同于克拉克所谓的预测偏差;弗里斯顿相信,大脑需要将自由能量最小化,或者将预测偏差最小化,大脑所做的一切都是为了达到这个目的。 克拉克与弗里斯顿碰了面,并进行了交流。之前,在周末的时候,弗里斯顿一个人在办公室做了大量的理论思考。他的办公室位于女王广场,装修风格参照了詹姆斯·邦德电影中的M办公室——地球仪、摆了几个香槟杯的鸡尾酒桌、挂毯和覆盖了方巾的沙发。他从来没从哲学角度思考过认知科学。“直到我遇到了安迪,”他后来写道,“我才明白什么是哲学。我知道哲学很美妙,就像国家公园、诗歌、乡村游园、历史以及其他事物一样,能丰富我们的生活。然而,我从没真正理解过哲学的科学意义。” 但弗里斯顿开始意识到,他很不擅长解释自己的理论。他尝试过,但没人理解他。心理学家和神经科学家不能理解他,因为他们不懂数学——想帮他们都帮不了,而数学家也不理解他。从纽约到墨尔本,有好几所大学组织过读书会和研讨会,试图理解弗里斯顿的自由能量原理,但不可避免地均以失败告终。不可能理解弗里斯顿的理论甚至逐渐成为一种网络文化现象(meme)。一个在西北大学教书的人工智能学者在网上发表了一篇题为“如何阅读卡尔·弗里斯顿(用原始的古希腊文)”的文章。一个名为“Farl Kriston”的推特账户,在一开始的几个月里,引用了弗里斯顿的一些令人费解的话,如“接下来,我们推测,将模型证据最大化的迫切性是(可能是同义反复)不证自明的”,之后的推文则完全像是胡言乱语,如“我想是什么就是什么,不然我为什么那么想?”(译者注:这句推文其实化用了说唱歌手Eminem的歌《The Way I am》里的歌词。) 然而,由于将预测处理与他更早之前对具身认知(认知的进化是为了身体和伴随着身体而展开的)的思考联系了起来,克拉克对弗里斯顿的自由能量原理特别感兴趣。弗里斯顿相信,将预测偏差最小化——大约等同于将自由能量最小化——导致身体产生了动作。的确,这种身体行为理论听起来有点奇怪。大脑是如何让一只胳膊移动的?它预测胳膊将要移动。拥有自我感受的感知器官发出了狂乱的错误信号给肌肉,告诉它胳膊不会移动;肌肉通过让胳膊运动解决了这一相互冲突的情况,于是让大脑的预测最终变正确了。 在克拉克看来,将身体动作整合进预测处理的心智世界循环是讲得通的,但他对这一理论是否能解释所有心智现象是心存疑虑的。弗里斯顿并不满足于只为人类大脑构建统一理论,他还把他的原理应用到动物、甚至植物身上。他说,在他很小的时候,他就对“融合和简化着迷”:他不仅对神经科学,还对数学和物理学着迷。克拉克则相反,他的世界观来自于进化生物学,生命被视为混乱、临时的过程,随着时间的推移由一点一滴的材料拼凑而成,一个系统进化成另一个系统,并一路伴随着冗余和杂乱。他对简化并不感兴趣,他甚至怀疑简化论——他凭直觉认为,简化论不可能是正确答案。 克拉克认为,根本问题在于,他就像一个肮脏的流浪汉,而弗里斯顿则像一个有洁癖的君子。克拉克喜欢多样、丰富、充裕。这不仅仅是因为他相信生物就像是从很多拼凑而成的魔法袋中蹦出来的,他还非常喜欢这种事物存在的方式。然而,弗里斯顿的观点把他拉向了简化论——他现在已经准备接受这样一种看法:预测处理是一种高级的精巧机制,消除了生物意义上的混乱。但他绝不会像弗里斯顿那样妄图构建一个优雅的理论。克拉克告诉弗里斯顿,从性情上讲,弗里斯顿更像冷峻的哲学家W.V.Q.蒯因(W. V. O. Quine)。弗里斯顿从未听说过蒯因,于是克拉克解释说,蒯因曾经针对那些不必要的复杂理论说过这样一句话:“从很多方面来讲,人口稠密的地球是很讨厌的,它冒犯了我们对美的感受,我们喜欢沙漠的简洁之美。” ···· 如果不从字面上去理解“预测”这个词,弗里斯顿的身体行动理论——为了让胳膊移动,你的大脑必须预测你的胳膊将会移动——听起来就没那么怪异了。弗里斯顿所谓的预测不是对未来的猜测,而更像是一种投射——大脑理解世界的一种方式。投射可以是对正在发生的事情的一种推测,也可以是一种想象的场景,一种幻觉。大脑想象胳膊正在移动,构想胳膊正在移动,通过这种幻觉的力量,导致胳膊真的发生了运动。当然,有时现实并不配合:有时胳膊瘫痪了,或者被熊咬住了。在那种情况下,大脑将被迫通过压制先前的预测来应对预测偏差,至少承认感知到的信息是正确的,胳膊不可能移动了。 “为了生存,大脑不得不做两件事:它必须驱动身体满足自身的需要,它必须形成对世界的理解,并且这种理解还要足够真实,才能指导对世界的理解和行为。
从神经科学的角度看,幻觉理论听上去像是怪异的弗洛伊德学说,然而,自由能量原理与弗洛伊德之间的关系正是弗里斯顿自己所探究的问题。曾经有位来自苏黎世的年轻神经科学家克里斯托弗·马泰斯(Christoph Mathys)到他的实验室工作。马泰斯在实验室呆了6个月之后,弗里斯顿偶然发现,他还是一个训练有素的精神分析学家。马泰斯从来没有提及这件事——精神分析学对于神经科学家而言并不是很要紧的知识。但事实上,促使马泰斯来到实验室的一个原因就是,他意识到弗洛伊德关于心智的理论与弗里斯顿的自由能量原理有极大的相似之处,并意识到两者之间有历史的渊源。 马泰斯知道,亥姆霍兹的无意识干预理论——源自于他童年时看见钟楼上像玩偶一样的人的经历——是弗里斯顿感知理论的先声,他知道弗洛伊德也受到了亥姆霍兹的影响。(在到达伦敦之后,马泰斯立即拜访了位于汉普斯特德的弗洛伊德生前最后的居所,他很惊讶地发现,在弗洛伊德那张很有名的沙发正上方的架子上,有一本亥姆霍兹所写的关于生理光学的手册复印本。)马泰斯向弗里斯顿提到了他的自由能量原则与弗洛伊德理论之前的相似性,并认为他们的理论在亥姆霍茨那里都有体现。弗里斯顿开始对精神分析产生兴趣。他找到那些比他更了解弗洛伊德的学者,并与他们一起就他的理论与精神分析学的关系写了好几篇论文。 弗洛伊德版本的自由能量(他也用了同样的词)与弗洛伊德的激发理论很相似:一种神经系统想要释放被迫激发起来的心理能量。“兴奋的累积,”他在《梦的解析》中写道,“被认为是一种痛苦……而兴奋的释放则被认为是一种快乐。”想要释放自由能量的迫切性是一个人产生行为(来回移动、寻求性满足、工作)的驱动力。弗里斯顿版本的自由能量(预测偏差)初听上去像是只与认知有关的理论,就像弗洛伊德版本初听上去像是只与性有关的理论,但从根本上讲,它们都与生存有关。换句话说,预测偏差最小化比它听上去的意义更为重大。当大脑努力做到预测偏差最小化时,它不仅仅是在试图降低正在发生的行为的不确定性,它还在努力解决幻觉与现实之间的冲突——更准确地讲,让现实变得更像幻觉。为了生存,大脑不得不做两件事:它必须驱动身体满足自身的需要,它必须形成对世界的理解,并且这种理解还要足够真实,才能指导对世界的理解和行为。自由能量正是驱使大脑做这两件事的动力所在。 ···· 也许是因为克拉克与神经科学家之间的合作太紧密,他偏离自己研究生涯开始的领域已经相当之远了——1980年早期,他从认知科学领域开始了自己的职业生涯,并对AI产生了兴趣。“那个时候,我非常认同机器功能主义。”他说,“我原以为心智和智能是非常高阶的抽象产物,是否具有与之相对应的低阶结构完全不重要。”从符号主义AI到联接主义,从联接主义再到具身认知,再到现在的预测处理,一路走来的每一步都让他越来越远离那种将认知看成是一种与身体无关的语言的观念,并逐渐把认知看成是由动物身体的特殊结构——它的胳膊、大腿和充满神经元的大脑——所产生的东西。他已经走得太远,以至于现在碰到了一个问题:如果认知说到底是一种动物行为,那么人工智能究竟能走多远? 他知道机器人学家罗德尼·布鲁克斯最近也开始质疑整个AI事业的核心假设:心智可以由机器产生。布鲁克斯提出了一种理由,认为AI系统和机器人将在某种复杂程度上遇到天花板。这一理由便是,AI和机器人都是由错误的材料构成的——也即是说,机器人不是由肉体构成的,这一事实的重要性是他之前没有意识到的。克拉克不知道该怎样回答这个问题。一方面,他肯定不再是一个机器功能主义者:他不再相信心智只是一种软件,可以在不同材料的硬件上产生出来。另一方面,他又不相信,或者说不愿意相信,心智只能由柔软的生物组织产生。他对意识延展论注入了太多心血——对脑机融合、对半机械人的奇妙未来抱有太多的期待——以至于难以将它舍弃。 从某种意义上讲,正是大脑本身的一些构造特点,让他一开始提出了意识延展论:意识不是由一个不可分割的整体事物(比如大脑)所产生的,而是由数百万个准独立的事物(比如神经元)紧密协作产生的,而每一个这样的事物都是一个独立的存在。“生命真是太有趣了。”克拉克说,“我们的生命似乎是由一层又一层的系统构成的,最小的系统是单个细胞,它也有大量属于自己的微弱智能,如果你愿意这么去看待它的话——它们可以照顾好自己,它们有自己的使命。也许,在由这些微小的事物构造成人的过程中,还存在着巨大的灵活性,这些事物可以有能力保护自己,组织自己。我越来越对这样一种观点持开放态度:生命的某些基本特征的确是理解人类心智的关键所在。我以前并不这么认为,我曾经认为,你可以从中途开始,制造出你想要的一切东西。”翻译:王培审校/编辑:EON原文:https://www.newyorker.com/magazi ... f-andy-clarkLarissa MacFarquhar
《纽约客》作家,《Lingua Franca》资深编辑,《巴黎评论》顾问编辑,为《Artforum》、《The Nation》、《新共和国》和《纽约时报书评》等撰稿,著有《Strangers Drowning: Impossible Idealism, Drastic Choices, and the Urge to Help》。
深读
1# 人工智能我们能够量化机器意识吗?2# 心灵哲学“原”来如此:意识竟然也由原子组成?3# 神经科学心灵时间的数学原理4# 认知科学大脑空空如也?Messages from the unseen world_神经现实 | 大脑 心智 认知
神经现实是公益的科普翻译小组,致力于译介神经科学、认知科学和精神病学等领域内的深度文章和最新研究,以专业态度和前沿视角开拓科学传播这一领域。点击“阅读原文”,进一步了解我们。