《大脑如何思维》

　　作者：威廉·卡尔文（美）

　　成书时间：1994年

　　推荐版本：上海科学技术出版社1996年版

　　【作者简介】

　　威廉·卡尔文（William H．Calvin），美国华盛顿大学医学院教授、理论神经生物学家。早年曾经在西北大学学习物理，后来转入麻省理工学院和哈佛大学医学院学习神经科学，1966年获得华盛顿大学生理学和生物物理学博士。

　　卡尔文是一位受读者欢迎的科普作家，他在大脑的智力研究方面获得了突出的成果。他提出思维的运作机制的实质是“时空模式”的复制竞争，即一种“达尔文过程”。卡尔文创作的《大脑如何思维》这本中等篇幅的科普作品，生动地论述了许多年来科学家们为之魂萦梦牵的关于人类智力的重大问题：什么是智力的本质？动物的智力如何向人类智力进化？思维是如何进行的？对超人智力能作何展望？在论述的过程中，达尔文的进化观点始终贯穿全书，无论在阐述动物智力进化的过程时，还是在对思维机制的探索中，这一观点都有深刻的体现。

　　卡尔文的主要著作有：《大脑交响乐》、《大脑密码》、《大脑如何思维》等。

　　【内容提要】

　　作者将本书命名为《大脑如何思维》，已经相当直接地点明了书的主题。在这本中等篇幅的科普作品中，进化生物学家、理论神经科学家威廉·卡尔文教授十分详细地论述了很多年来令科学家们普遍热切关注的问题，这些问题是关于人类智力的重大问题，如：什么是智力的本质？动物的智力如何向人类智力进化？思维是如何进行的？对超人智力能作何展望？综观本书的各章节，有一条始终贯穿全书的线索，那就是达尔文的进化观点。无论在阐述动物智力进化的过程时，还是在对思维机制的探索中，这一观点都有深刻的体现。实际上，作者所提出的思维的运作机制的实质是“时空模式”的复制竞争，按作者的说法就是一种“达尔文过程”，这是本书的一个显著特点。

　　在生物学家眼中，达尔文理论被广泛地理解为一种创造性机制。无规则的变异在成千上万年后成型为大自然的特性，而人类却经过了一百多年才意识到这样的复制竞争是多么的强有力。在现代社会里，由于科技的进步，我们要想看到同样的过程，不再需要漫长的等待，因为这个过程已经能在几天或几周的时间尺度上运转，例如免疫反应形成一种更适合的抗体，这种新皮层的达尔文机制在毫秒至分的范围内运转只是再一次改变时间尺度而已；如今人们对这种过程所能完成的任务有了一定的认识，作者认为应该把这种认识从进化生物学和免疫学扩展到思想和行为所实现的时间尺度。并且作者相信目前人类有这个能力。

　　作者前几部分主要讲有些词虽然大家平常也会使用，但这些词具有仅为圈内人所使用的特殊的转义。理由是对所有的人（除了圈内人外）掩饰真正的争议点以避免麻烦，用现代习语来说，就是保持否认的本领。新闻记者们常用的提问内容是：“谁—什么—哪里—何时—为何—如何。”这对于探索智力的奥秘是一种有用的策略，这可以避免不成熟的定义。作者从智力由“什么”构成，何时需要智力开始———因为这词有众多的涵义，有时很容易被搞混。他说，若是几百年以前，甚至在比较宽容的西欧，如果谁敢对精神作一种不加掩饰的机械论的类比，那么一定会闯下大祸。作者认为我们应该承认，朱利恩·拉曼特利（Julien Offory de La Mettriee）在不经意中说的并不全错。这位法国医生（1709—1751年）在1747年曾写过一本名为《人———机器》的小册子，在这本书中他把人的动机比喻为机器中释放能量的弹簧。

　　作者对智力进化过程的问题是怎么看的呢？尤其是在讨论人类的远祖的智力进化时，作者以冰河期的演化来作类比具有重要意义。阿拉斯加的海岸线是考察仍处于活动期冰川最佳场所。冰川湾长约80千米，几百年前它还被冰川填满，现在则挤满了引起交通阻塞的海豹、独木舟和游船。他在描述冰川期气候变化时对论题驾驭自如，通览全书，旁征博引，从科学到哲学，从语言学到人工智能，从进化生物学到神经生物学，反映了在这样广阔的知识领域中他对问题的认识深度。使人不止一次感受到作者宽广的知识背景，

　　作者对智力本质的阐述主要是综合现有科学资料对本书主题的背景材料，并以此为铺垫。在此基础上，作者对这个问题系统地阐述了自己的观点，在此过程中，作者不免也与某些从事意识研究的物理学家发生争论，但作者对这些争论只是偶尔提到。作者认为，任何对智力的解释，必须符合人类洞察不同于地球上的生命的智力所循途径，也必须为这些途径提供启示。换句话说，它必须对人工智能（AI），对增强动物和人类智力提供启示，智力是一种过程，而不是一个位置。它是一种有许多脑区参予的过程，通过这种过程我们探寻新的涵义，这常常是“有意识地”进行的。这也许会有助于发现来自地球外智能的信号。对于“地球外的智能”问题能说的还不多，但作者尝试从行为学的角度作一点展望，这可能会有助于我们思考人工智能和智能的增强。

　　在本书中，作者还论述了这样一个问题，当你驾驭你自己从一个主题转向另一个主题，当你建立和否定不同的可能性时，你的内部精神活动是如何一刻不停地发展的。作者认为，一个人的智力性精神活动是人内部和外部世界的反映，这种反映在不停地变化，你只能控制它的一部分，而别的部分则是不为你的内心所能察觉到的，甚至是不可捉摸的，例如在每晚的几个睡梦阶段中，它几乎完全不受人的控制。这些理解都有助于对这一问题的探索，但作者认为它们都忽视了精神活动的主动性，正是通过这种主动性，你创造、修饰、再创造你自身。这种阐述不仅基于心理学家对智力的研究，更多地来自行为学、进化生物学、语言学和神经科学。在书中，作者还花费一定的篇幅来讨论这样一个问题：解析具有句法的复杂句子所需的思维机构。人类的祖先虽然给我们留下的只有骨头和化石，但是我们可以从我们的远房表亲那里对我们祖先的行为有所了解。黑猩猩和侏儒猩猩使我们能从某一重要的角度来判定语言在智力和意识中所起的作用。许多观察者，包括作者本人，都设想由于某些逻辑结构发生变化，导致人类进化过程中智力的大飞跃，这些结构是一种具有语法的语言所需要的，对其他作业也有用。作者说近年来，人对确定哪些语意在脑中的什么位置处理的研究取得了不少进展。研究者常常发现动词是在大脑额叶，而由于某种原因，专有名称似乎偏爱颞叶前端，而颜色和工具的概念则似乎见于左颞叶后部。

　　作者还从讨论了收敛性和发散性思维问题，这个问题从达尔文过程的角度来讨论。作者曾参加了一个小型的神经生物学会议，是在蒙特里湾（Monterey Bay）举办会议，会议内容肯定显示了收敛性思维———随着对记忆机制研究的深入，所有的专家都试图找到一个正确的答案。每当神经生物学家对记忆贮存机制提出一种解释，听众中就会有人提出运用发散性思维对这一问题所作的几种不同的解释。达尔文进化过程在千万年的时间过程中形成新的物种，而在持续数周的免疫反应中产生新的抗体。同样可以在思维和动作的时间尺度上形成思想。如何将新奇的构思上升为高质量的理论而又有异于用手把一团粘土塑造成一个陶罐呢？那些企图发现科学理论或想写诗的有创造性的人需要发散性思维，或者更普通的，为了弥补多选题考试中的出错也需要这种思维。

　　作者在说明我们的脑是如何（从生理学机械论的角度）对表象进行操作从而引起复制竞争时，是通过把精神过程与其他已知的达尔文过程加以类比来实现的。作者研究了人脑，指出人的大脑包含约1000亿个神经元。像一个幅员广阔的国家一样，大脑存在若干分区，但是这些分区的划分有相当的任意性。在该书中，作者所论述的主题之一是一种宽度约为0．5毫米的六角形的皮层柱。但是这仅仅是神经生理学家和神经解剖学家开始识别的大脑皮层中模块式特化结构的最新一种，这种特化结构的数目正与日俱增。数十年前，神经解剖学家基于分层和细胞大小的差异曾认为，大脑所有神经元组织成约104个布劳德曼（Brodmann）区。生理学家长期以来一直对这些神经解剖学单位在生理学上是否均一持有疑问，他们认为其中的每一个分区都一定有更小的结构，它们体现出功能组构原理。

　　这种竞争可以是达尔文式的，能从杂乱无章中形成一种合理的猜测。把问题化解为大脑密码（就像苹果和橙子包装上用以表示实物的抽象的条型码）和大脑回路（尤其是皮层表层中用以处理“内部邮件”的回路），使我们能对高级智力功能，说以前没说过，甚至展开比喻的翅膀，作迄今为止的最为成功的探索。

　　在最后一章里，作者对以前章节中所讨论的关于智力的各要素作一总结，主要是着重于对某些机制的讨论，如果一种外来的智能或人工智能要在广阔的范围内（从聪敏的猩猩到人类的音乐天才）进行运转就会需要这些机制。最后作者又对任何向超人智力的过渡提出一些告诫，正如象棋红后对爱丽丝提出的关于“竞赛”的告诫那样：想要留在原地你必须不断奔跑。

　　第一种理论把人描述成一架为外界压力所推动的感应机器，剥夺其所有的创造性和自发性。第二种理论赋予人“游戏空间”，创造各种思想，并进行尝试。认识世界，按第一种观点意味着受限于这个空间；按第二种观点，意味着在其中进行探险。

　　作者指出，我们有精神生活，那是因为我们思维活动是动态的达尔文过程，以致我们能每天重新创造我们自身。那种精神生活，现在也许能想像为一种达尔文过程，这种过程是高层次的，几乎达到分层稳定性那些层次顶端，能够实现雷文所论述的自我感觉。这样的深度和多方面的能力的产生，能源来自大脑密码的不断复制，与别人的大脑密码相竞争，以及产生新的变异。

　　作者认为所有科学都希望的一种情况是，抽象化和数学描述一种理论。当某人能以一组定义和公理展示一系列不断推进的推论，肯定会给人以深刻的印象。这成了衡量或解释某种理论的金科玉律。从柏拉图的理想国开始，笛卡尔和康德都试图了解精神是如何用数学的方式运作的。现在的人们最终似乎是处于回答某些这样的问题的门槛上。依目前的情况看，研究者拥有两种比喻：一种是自上而下的比喻，把思想映射于神经元群上；另一种是自下而上的比喻，用来解释思想如何由那些看起来是杂乱无章的神经元集群产生的。但是，新皮层的达尔文机制可以在这两方面都干得不错———如果它确实是其中的创造性机制的话。新皮层的达尔文机制理论似乎是处在恰到好处的解释层次；它并不降到突触或细胞骨架的层次，而是上升至有成千上万个神经元参与的动力学的层次，它们产生的时空模式是运动的前提，即大脑之外世界中的行为的前提。实际上研究者是需要这两种比喻的。此外，这一理论与一个世纪以来脑研究的许多现象是一致的，随着脑活动成像技术和微电极阵列技术的空间和时间分辨率的某种改善，也可以对这一理论加以检验。

　　在作者看来，人们早就该接受詹姆斯关于人们精神活动的观点。但是，许多人，包括科学家在内，仍然对达尔文主义持有一种非真实的观点，认为它仅仅是选择性生存。在这一点上，达尔文也起了一点推波助澜的作用。他把他的理论命名为6要素中的第五点，即自然选择。在本书中作者所做的是把达尔文过程的所有6个要素和其中加速性的那些方面汇集在一起，然后描述能在灵长类新皮层中利用这样的过程的一种特殊的神经机制。因为是机制而并非改进的隐喻，在这一点上，对作者的新皮层对达尔文机制的最有力的支持是，皮层神经解剖学和拖拽振荡子原理与达尔文过程的那6个要素和加速性因素很相吻合。

　　纵观本书，作者在内容上是很有特色的。一方面，作者已特别注意用浅显生动的语言来表述深奥的科学内容。他往往从某些形象的实例开始，循循善诱地把读者逐渐引入到神秘的科学殿堂，这不啻是在作者的引导下随他作一次引人入胜的科学探险。另一方面，作者出色的文彩给人以深刻的印象，这无疑为本书增色不少。在各章的首、尾，以及论述的关键处，作者摘引了不少名家的言论，恰到好处，常有画龙点睛之妙。此外，作者的论述和行文方式还强烈地体现了其独特的个人风格。他对科学问题的剖析常有鞭辟入里的精当之见，他在就智力和意识问题的争论中表现出那种咄咄逼人的气势也带着作者鲜明的性格特点。

　　精彩语录

　　1、近年来，我们对确定在脑中的什么位置处理语义的那些研究取得了不少进展。我们常常发现动词是在大脑额叶，而由于某种原因，专有名称似乎偏爱颞叶前端，而颜色和工具的概念则似乎见于左颞叶后部。但是智力是一种过程，而不是一个位置。它是一种有许多脑区参予的过程，通过这种过程我们探寻新的涵义，这常常是“有意识地”进行的。

　　2、智商肯定是智力的很使人着迷的一个侧面，但它并不把其他方面均囊括其中。我们不应该错误地把智力还原成评分标尺上一个简单的数字，那就像用一种统计数字（如传球成功的百分比）来表征一场足球比赛一样。

　　3、这是达尔文主义的一种表现方式，它使不甚确实的东西逐渐成形。它包括产生许多一定模式的大脑放电的拷贝，让这些拷贝出现某种变异，然后让那些变异体在一个工作空间范围内竞争以取得主导地位。竞争的结局取决于那些放电的时空模式与“道路上的沟沟坎坎”（储存于突触强度中记忆的模式）相契合得有多好……4、每当我们看着冰箱中的残羹剩肴，思忖着为准备晚餐还需要从食品店添置些什么时，我们所表现的智力连最能干的猿都望尘莫及。一流的厨师会把各种配料有趣地组合起来而让我们目瞪口呆，因为我们从来不会想到这些配料竟然会混杂在一起。诗人特别善于词语的排列，这种排列所产生的富有感杂力的涵义使人折服。

　　5、迄今为止，我们实际上需要两种隐喻：一种是自上而下的隐喻，把思想映射于神经元群上；另一种是自下而上的隐喻，用来解释思想如何由那些看起来是杂乱无章的神经元集群产生的。

　　6、确实，我们的文明将在终极的意义上“与造物主比赛”：它正在进化一种比地球上现存的更高明的智能。对于我们来说，有必要变成为一个思虑缜密的造物主，明智地对待世界及其脆弱的本性，敏感地注意到为了站稳脚跟需要做些什么，从而来有效地防止倒退，使我们称之为文明的木屋不至于崩溃。