大腦新皮質(zhì)分6層，共包含300億個(gè)神經(jīng)元，它們又組成了3億個(gè)模式識(shí)別器。這些模式識(shí)別器按層級關(guān)系組織，它們是思想的語言和思維模式識(shí)別理論的基礎(chǔ)。只有具備自聯(lián)想能力和特征恒常性能力，大腦新皮質(zhì)才能識(shí)別模式。思維模式分兩種：無目標(biāo)思維和導(dǎo)向式思維，做夢就是無目標(biāo)思維實(shí)例。

大腦是一種生理組織，而且是一種錯(cuò)綜復(fù)雜的織物組織，與我們所知的宇宙中的其他任何事物都不同。但是，就像其他生理組織一樣，它是由細(xì)胞構(gòu)成的。確切地講，這些細(xì)胞是高度專業(yè)化的細(xì)胞，但控制它們的原理和控制其他所有細(xì)胞的原理是一樣的。人們能夠檢測、記錄和解釋這些細(xì)胞的電學(xué)信號和化學(xué)信號，也能夠識(shí)別它們的化學(xué)成分。同時(shí)，人們還能夠描述構(gòu)成大腦織物神經(jīng)纖維網(wǎng)的關(guān)系?？傊?，人們能夠研究大腦，就像研究腎臟一樣。

大衛(wèi)·休伯爾

假設(shè)有一臺(tái)機(jī)器，它的構(gòu)造使它能夠思考、感覺以及感知；假設(shè)這臺(tái)機(jī)器被放大但是仍然保持相同的比例，因此你可以進(jìn)入其中，就像進(jìn)入一間工廠。假設(shè)你可以在里面參觀訪問，你會(huì)發(fā)現(xiàn)什么呢？除了那些互相推動(dòng)和移動(dòng)的零部件以外，什么都沒有，你永遠(yuǎn)都不會(huì)發(fā)現(xiàn)任何能夠解釋感知的東西。

戈特弗里德·萊布尼茨

分層模式

在前面的章節(jié)中，結(jié)合不同的上下文，我多次介紹了那些簡單的實(shí)驗(yàn)和觀察資料。從這些觀察資料中得出的結(jié)論必然會(huì)束縛我的那些關(guān)于“大腦必須做什么”的解釋，就像19世紀(jì)初期和晚期進(jìn)行的那些關(guān)于時(shí)間、空間以及質(zhì)量的簡單實(shí)驗(yàn)必然會(huì)束縛青年大師愛因斯坦關(guān)于“宇宙怎樣運(yùn)行”的思考。在接下來的論述中，我也會(huì)論述一些關(guān)于神經(jīng)系統(tǒng)科學(xué)的基礎(chǔ)的觀察資料，并嘗試避開那些尚存在爭論的細(xì)節(jié)部分。

首先，讓我解釋一下為什么這一節(jié)會(huì)專門論述大腦新皮質(zhì)。我們都知道，大腦新皮質(zhì)負(fù)責(zé)以分層方式處理信息模式。沒有大腦新皮質(zhì)的動(dòng)物（主要是非哺乳動(dòng)物）基本上無法理解層次體系。能夠理解和改變現(xiàn)實(shí)社會(huì)的內(nèi)在層次性是哺乳動(dòng)物獨(dú)有的特征，因?yàn)橹挥胁溉閯?dòng)物才擁有這種最新進(jìn)化的大腦結(jié)構(gòu)。大腦新皮質(zhì)負(fù)責(zé)感官知覺，認(rèn)知從視覺物體到抽象概念的各項(xiàng)事物，控制活動(dòng)，以及從空間定位到理性思考的推理以及語言——主要就是我們所說的“思考”。

人類的大腦新皮質(zhì)，也就是大腦最外層，其實(shí)是一個(gè)較薄的二維結(jié)構(gòu)，厚度約為2.5毫米。嚙齒類動(dòng)物的大腦新皮質(zhì)大約郵票大小，表面光滑。靈長類動(dòng)物在進(jìn)化中的收獲是，大腦頂部的其余部分出現(xiàn)復(fù)雜的褶皺，伴隨有深脊、凹溝以及褶痕，它們擴(kuò)大了大腦皮質(zhì)的表面積。因?yàn)橛辛诉@些復(fù)雜的褶皺，大腦新皮質(zhì)成為人類大腦的主體，占其重量的80%。智人擁有一個(gè)巨大的前額，為擁有更大的大腦新皮質(zhì)奠定了基礎(chǔ)；而我們的額葉則是處理與高層次概念有關(guān)的更為抽象模式的場所。

這種薄薄的結(jié)構(gòu)主要包括6層，編號Ⅰ（最外層）到Ⅵ。來自Ⅱ?qū)雍廷髮拥纳窠?jīng)元軸突投射到大腦新皮質(zhì)的其他部位。Ⅴ層和Ⅵ層的軸突則主要建立起大腦新皮質(zhì)外部與丘腦、腦干和脊髓的聯(lián)系。Ⅳ層的神經(jīng)元接收來自大腦新皮質(zhì)外部神經(jīng)元的突觸（輸入）聯(lián)系，特別是來自丘腦的。不同區(qū)域的層數(shù)稍有不同。處于皮質(zhì)運(yùn)動(dòng)區(qū)的Ⅳ層非常薄，因?yàn)樵谠搮^(qū)域它很少接收源自丘腦、腦干或者脊髓的輸入信息。然而，枕骨腦葉（大腦新皮質(zhì)中負(fù)責(zé)視覺處理的部分）還有另外3個(gè)子層，也被視為隸屬Ⅳ層，因?yàn)橛写罅枯斎胄畔⒘魅朐搮^(qū)域，包括源自丘腦的。

一項(xiàng)關(guān)于大腦新皮質(zhì)的重要發(fā)現(xiàn)是：其基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)出現(xiàn)了超乎尋常的一致性。首先意識(shí)到這一點(diǎn)的是美國神經(jīng)系統(tǒng)科學(xué)家弗農(nóng)·蒙卡斯?fàn)枺╒ernon Mountcastle）。1957年，蒙卡斯?fàn)柊l(fā)現(xiàn)了大腦新皮質(zhì)的柱狀組織。1978年，他進(jìn)行了一次觀察，這次觀察對于神經(jīng)科學(xué)的意義，就相當(dāng)于1887年反駁以太存在說的邁克爾遜—莫利實(shí)驗(yàn)對于物理學(xué)的意義。蒙卡斯?fàn)枌Υ竽X新皮質(zhì)顯著的不變結(jié)構(gòu)進(jìn)行了描述，假定它是由不斷重復(fù)的單一機(jī)制構(gòu)成，還提議將皮層柱（cortical column）作為基本單位。上述不同區(qū)域某些層厚度的區(qū)別只是由各區(qū)域所負(fù)責(zé)處理的互聯(lián)性的差異造成的。

蒙卡斯?fàn)柤俣ㄆべ|(zhì)柱中存在微小柱狀體，但這一假定引發(fā)了爭議，因?yàn)檫@種更小的結(jié)構(gòu)沒有明顯的界定?？墒?，大量的實(shí)驗(yàn)揭示，皮層柱的神經(jīng)元結(jié)構(gòu)中確實(shí)存在重復(fù)的單元。我的觀點(diǎn)是，這種基本單位是模式識(shí)別器，同時(shí)也是大腦新皮質(zhì)的基本成分。與蒙卡斯?fàn)栮P(guān)于微小柱狀體的觀點(diǎn)不同，我認(rèn)為這些識(shí)別器沒有具體的物理分界，它們以一種相互交織的方式緊密相連，所以皮層柱只是大量識(shí)別器的總和。在人的一生中，這些識(shí)別器能夠彼此相連，所以我們在大腦新皮質(zhì)中看到的（模塊的）復(fù)雜連通性不是由遺傳密碼預(yù)先設(shè)定的，而是為反映隨著時(shí)間的推移我們學(xué)到的模式而創(chuàng)造的。我將細(xì)致論述這一論點(diǎn)，我認(rèn)為這就是大腦新皮質(zhì)的組織方式。

應(yīng)當(dāng)指出，在我們進(jìn)一步研究大腦新皮質(zhì)結(jié)構(gòu)之前，在合適的層面上建立新系統(tǒng)是很重要的。盡管化學(xué)理論建立在物理學(xué)的基礎(chǔ)上，并且完全源自物理學(xué)，但在實(shí)際運(yùn)用中，用物理學(xué)解決化學(xué)問題會(huì)顯得很呆板，也行不通，所以化學(xué)才建立了自身的規(guī)律和模式。與之相似，我們得以從物理學(xué)中推論出熱力學(xué)定律。我們曾經(jīng)將一定數(shù)量的微粒稱為氣體，而非簡稱為一堆微粒，當(dāng)時(shí)，解釋粒子間相互作用的物理學(xué)方程式不適用，但熱力學(xué)定律卻適用。生物學(xué)同樣也有其自身的規(guī)律和模式。單一的胰島細(xì)胞十分復(fù)雜，在分子的層面上進(jìn)行模仿更是如此；但若就胰島素和消化酶調(diào)節(jié)的水平對胰臟運(yùn)作的模型進(jìn)行模仿，就簡單很多。

相同的原理也適用于對大腦的理解和展示。在分子水平上對大腦進(jìn)行反向操縱，展示其相互作用，的確是必不可少而且極具意義的。但是我們這一努力的目標(biāo)是從本質(zhì)上完善這個(gè)模式，以說明大腦是怎樣處理信息，并產(chǎn)生認(rèn)知意義的。

美國科學(xué)家赫伯特·西蒙（Herbert A.Simon）作為人工智能領(lǐng)域的創(chuàng)建者之一而聞名于世，他用適當(dāng)抽象且極富才情的語言描繪了理解復(fù)雜系統(tǒng)的問題。1973年，在描述他發(fā)明的基本認(rèn)知存儲(chǔ)器（elementary perceiver and memorizer，以下簡稱EPAM）時(shí)，他寫道：“假設(shè)你決定要把神秘的EPAM程序弄懂。我可以為你提供兩個(gè)版本。一個(gè)是人工智能程序書中的版本——包含慣例和子慣例的整個(gè)結(jié)構(gòu)……或者，我可以提供一個(gè)機(jī)器語言版本的EPAM，它是經(jīng)過完整的轉(zhuǎn)化之后的……我想我不必詳盡地說明兩個(gè)版本中哪一個(gè)能提供最簡潔、最意味深長、最合法的描述……我也不會(huì)向你推介第三種……不能向你提供程序的版本，但可以提供計(jì)算機(jī)（被視為物理系統(tǒng)）按照EPAM運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)必須遵守的是電磁方程式和界定條件。那是最簡單也最易理解的?！?/p>

人類的大腦新皮質(zhì)中約有50萬個(gè)皮質(zhì)柱，每個(gè)皮質(zhì)柱占據(jù)約2毫米高、0.5毫米寬的空間，其中包含約6萬個(gè)神經(jīng)元，因此大腦新皮質(zhì)中總共有大約300億個(gè)神經(jīng)元。一項(xiàng)粗略的評估表明，皮質(zhì)柱中的每個(gè)識(shí)別模式包含大約100個(gè)神經(jīng)元，因此，大腦新皮質(zhì)大約共3億個(gè)識(shí)別模式。

當(dāng)我們在考慮這些識(shí)別單元如何發(fā)揮作用的時(shí)候，我首先會(huì)說連從哪里開始討論都是一個(gè)很復(fù)雜的問題。在大腦新皮質(zhì)中，所有的事情都是自然而然地發(fā)生的，因此很難找到整個(gè)過程的起點(diǎn)和終點(diǎn)。我將會(huì)不斷地提到一些我還沒來得及解釋但隨后會(huì)重新討論的現(xiàn)象，請大家諒解。

雖然人類只擁有簡單的邏輯處理能力，但卻擁有模式識(shí)別這一強(qiáng)大的核心能力。為了進(jìn)行邏輯性思考，我們需要借助大腦新皮質(zhì)，而它本身就是一個(gè)最大的模式識(shí)別器。大腦新皮質(zhì)并不是實(shí)現(xiàn)邏輯轉(zhuǎn)換最理想的機(jī)制，但卻是唯一能幫助我們進(jìn)行邏輯思考的武器。我們將人類下國際象棋的方法與典型的電腦程序下國際象棋的方法進(jìn)行比較。1997年，電腦“深藍(lán)”憑借每秒分析2億個(gè)棋盤局面（代表不同的攻守序列）的邏輯分析能力，擊敗了人類的國際象棋冠軍加里·卡斯帕羅夫（Garry Kasparov）——現(xiàn)在這項(xiàng)任務(wù)由幾臺(tái)個(gè)人計(jì)算機(jī)就可以完成。當(dāng)卡斯帕羅夫被問及每秒能分析多少個(gè)棋盤局面的時(shí)候，他的回答是一個(gè)都不到。那么他為什么還能和“深藍(lán)”對弈呢？答案就是人類擁有很強(qiáng)的模式識(shí)別能力。然而，我們需要對這個(gè)能力進(jìn)行訓(xùn)練強(qiáng)化，這可以解釋為什么不是所有人都能玩大師級的國際象棋。

卡斯帕羅夫?qū)W習(xí)了大約10萬個(gè)棋盤局面，這是一個(gè)真實(shí)的數(shù)據(jù)。因此，我們估計(jì)，一個(gè)精通某一特定領(lǐng)域的人大約掌握了10萬個(gè)知識(shí)點(diǎn)。莎士比亞創(chuàng)作戲劇用到了10萬個(gè)詞義（涉及29000個(gè)不同的單詞的多種組合）。涵蓋人類醫(yī)學(xué)知識(shí)的專家系統(tǒng)表明，一個(gè)人類醫(yī)學(xué)專家通常掌握了大約10萬個(gè)其所在領(lǐng)域的知識(shí)塊。從這個(gè)專家系統(tǒng)里識(shí)別某一知識(shí)塊并非易事，因?yàn)槊慨?dāng)某一個(gè)具體的知識(shí)點(diǎn)被檢索過后，就會(huì)呈現(xiàn)略微不同的面貌。

掌握了這些知識(shí)之后，卡斯帕羅夫下棋時(shí)，就會(huì)將他所精通的10萬個(gè)棋盤局面同時(shí)與其眼前的局面相比較。所有的神經(jīng)元在同一時(shí)間一起運(yùn)作——思考“模式”。但這并不意味著它們在同時(shí)“激活”（如果真是如此的話，我們可能會(huì)摔倒在地），而是在進(jìn)行處理的時(shí)候考慮“激活”的可能性。

大腦新皮質(zhì)可以存儲(chǔ)多少種模式呢？我們需要將冗余現(xiàn)象作為一個(gè)因素進(jìn)行考慮。例如，一個(gè)你喜歡的人的臉并不是只存儲(chǔ)一次，而是按順序存儲(chǔ)數(shù)千次。其中很多次都是在重復(fù)相同的圖像，但大多數(shù)情況下展示的是不同的視角，包括不同的燈光效果、不同的表情等。這些重復(fù)的模式都不是以圖像本身的形式存儲(chǔ)（即，二維陣列的像素），它們是作為功能列表存儲(chǔ)起來的，而模式的組成元素本身就是模式。下面我們將更加細(xì)致地描述這些功能的層級關(guān)系以及它們的組織方式。

如果一個(gè)專家的核心知識(shí)大約為10萬個(gè)知識(shí)“點(diǎn)”（即模式），每個(gè)知識(shí)點(diǎn)的冗余系數(shù)約為100，這就要求我們存儲(chǔ)1000萬個(gè)模式。專家的核心知識(shí)以更為普遍、更為廣泛的專業(yè)知識(shí)為基礎(chǔ)，因此層級模式的數(shù)量可增加到3000萬到5000萬。我們?nèi)粘＿\(yùn)用到的“常識(shí)”的知識(shí)量甚至更大，實(shí)質(zhì)上，與“書中智慧”相比，“街頭智慧”對大腦新皮質(zhì)的要求更高。把這項(xiàng)包含進(jìn)去，再考慮到約為100的冗余系數(shù)，總量預(yù)計(jì)將超過1億個(gè)模式。需要注意的是，冗余系數(shù)并非固定的——極其常見模式的冗余系數(shù)高達(dá)幾千，而一個(gè)全新的現(xiàn)象的冗余系數(shù)也許小于10。

如下文將討論的，我們的程序和行動(dòng)中也包含了模式，同樣也存儲(chǔ)在大腦皮質(zhì)區(qū)域內(nèi)，所以我預(yù)測人類大腦新皮質(zhì)的總?cè)萘坎⒎侵挥袛?shù)億個(gè)模式。這個(gè)粗略的統(tǒng)計(jì)與我在上文中做出的約有3億個(gè)模式識(shí)別器的估計(jì)緊密相關(guān)，所以每個(gè)大腦新皮質(zhì)模式識(shí)別器的功能是處理一個(gè)模式的一次迭代（即大腦新皮質(zhì)中大多數(shù)模式的多重冗余副本中的一個(gè)副本）是很合理的。據(jù)我們估測，人腦所能處理的模式數(shù)量與生理模式識(shí)別器數(shù)量處于同一量級。應(yīng)當(dāng)在此指出的是，我所說的“處理”一個(gè)模式，其實(shí)是指我們利用這個(gè)模式能做的所有事：學(xué)習(xí)、預(yù)測、確認(rèn)以及執(zhí)行（要么進(jìn)一步思考，要么借助一種生理運(yùn)動(dòng)模式）。

3億個(gè)模式處理器聽起來也許是一個(gè)大數(shù)字，它也確實(shí)足以讓智人發(fā)展出口頭語言和書面語言、所有的工具，以及其他各種各樣的創(chuàng)造。這些發(fā)明都是在原有發(fā)明基礎(chǔ)上產(chǎn)生的，這也使得技術(shù)的信息含量呈指數(shù)級增長，正如我在庫茲韋爾定律中所描述的一樣。其他的物種都沒能做到這一點(diǎn)。正如我曾討論過的，其他一些物種，如黑猩猩，確實(shí)有理解、形成語言的基本能力，也能使用原始工_具。畢竟，它們也有大腦新皮質(zhì)。但由于其形態(tài)較小，特別是額葉較小，所以能力有限。人類大腦新皮質(zhì)的大小超過了閾值，所以我們能創(chuàng)造出更有力的工具，包括讓我們理解自身智慧的工具。最終我們的大腦，結(jié)合它所發(fā)明的技術(shù)，將使我們創(chuàng)造出人造大腦新皮質(zhì)，它包含的模式處理器將遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過3億個(gè)。為何不是10億呢？或者10000億？

模式結(jié)構(gòu)

我在此介紹的圍繞思維的模式識(shí)別理論是建立在大腦新皮質(zhì)中模式識(shí)別模塊進(jìn)行的模式識(shí)別的基礎(chǔ)上。這些模式（以及模塊）是按照層級關(guān)系進(jìn)行組織的。接下來我會(huì)討論這個(gè)觀點(diǎn)的智力來源，包括我在20世紀(jì)80年代和90年代做的層級模式識(shí)別工作和杰夫·霍金斯（Jeff Hawkins）與迪利普·喬治（Dileep George）在21世紀(jì)初提出的大腦新皮質(zhì)模型（如圖3—1所示）。

圖3—1　大腦新皮質(zhì)模式識(shí)別模塊

每個(gè)模式（由大腦新皮質(zhì)中約為3億個(gè)模式識(shí)別器中的某一個(gè)進(jìn)行識(shí)別）由3部分組成。

第一部分是輸入，包括構(gòu)成主要模式的低層次模式。不需要對每個(gè)低層次模式進(jìn)行重復(fù)描述，因?yàn)槊總€(gè)高層次模式都為它們注明了出處。例如，許多關(guān)于詞語的模式包含字母“A”。但不是每一個(gè)模式都要重復(fù)描述字母“A”，只要用相同的描述就可以了。我們可將它想象為一個(gè)網(wǎng)絡(luò)指針。存在一個(gè)關(guān)于字母“A”的網(wǎng)頁（即一種模式），包含字母“A”的單詞的所有網(wǎng)頁都會(huì)與“A”頁鏈接。不同的是，大腦新皮質(zhì)用實(shí)際的神經(jīng)連接代替網(wǎng)頁鏈接。源自“A”模式識(shí)別器的軸突連接到多個(gè)樹突，一個(gè)軸突表示一個(gè)使用“A”的單詞。另外，還要記住冗余系數(shù)：不止存在一個(gè)關(guān)于“A”的模式識(shí)別器。所有這樣的“A”模式識(shí)別器都能向與“A”合并的模式識(shí)別器發(fā)送信號。

第二部分是模式的名稱。在語言世界里，高層次模式就是簡單的詞語“APPLE”。盡管我們是直接利用大腦新皮質(zhì)進(jìn)行理解并處理語言的每個(gè)層面，但它包含的大多數(shù)模式本身并非語言模式。在大腦新皮質(zhì)中，一個(gè)模式的名稱就是每個(gè)模式處理器中出現(xiàn)的軸突^[1]；軸突激活后，相應(yīng)的模式也就被識(shí)別了。軸突的激活就是模式識(shí)別器叫出模式的名稱：“嗨，伙計(jì)們！我剛剛看到書寫體的詞語‘APPLE’了。”

第三部分是高層次模式的集合，它其實(shí)也是模式的一部分。對于字母“A”，就是所有包含“A”的詞語，這些也與網(wǎng)頁鏈接一樣。處于某一層的每個(gè)被識(shí)別的模式觸發(fā)下一層，于是該高層次模式的某一部分就展現(xiàn)出來了。在大腦新皮質(zhì)中，這些鏈接由流入每個(gè)皮質(zhì)模式識(shí)別器中神經(jīng)元的生理樹突^[2]呈現(xiàn)出來。記住，每個(gè)神經(jīng)元能接受來自多個(gè)樹突的輸入信息，但只會(huì)向一個(gè)軸突輸出。然而，該軸突反過來卻可向多個(gè)樹突輸出。

舉一些簡單的例子。圖3—2的簡單模式就是形成印刷體字母模式的一小部分。

圖3—2　“A”的3個(gè)冗余（不完全相同）模式輸向包含“A”的高層次模式

需要注意的是，每一個(gè)層次包含一個(gè)模式。這樣的話，圖形是模式，字母是模式，詞語也是模式。每個(gè)這類模式都有一組輸入信息、識(shí)別模式的處理程序（以模塊內(nèi)發(fā)生的輸入為基礎(chǔ)），還有一次輸出（輸向相鄰的更高層次的模式識(shí)別器）。

西南至北部中間連線

東南至北部中間連線

水平橫梁

最左垂直線

向上凹進(jìn)

底部水平線

頂部水平線

中部水平線

上部環(huán)形區(qū)域

以上模式都是相鄰更高層次的模式的組成部分，相鄰更高層次也就是一種被稱為印刷體字母的范疇（不過大腦新皮質(zhì)中沒有這種正式的分類，實(shí)際上，并不存在正式的分類）。

“A”：

組成“A”的兩種不同模式，還有更高層次上的兩種不同模式（“APPLE”和“PEAR”），“A”是其中一部分。

“P”：

此模式是更高的層次模式“P”的組成部分。

“L”：

此模式是更高的層次模式“L”的組成部分。

“E”：

此模式是更高的層次模式“E”的組成部分。

這些字母模式向被稱為“詞語”的更高層次模式輸出。（“詞語”這個(gè)詞是人類語言的一種分類，大腦新皮質(zhì)只將其視為模式。）

“APPLE”：

大腦皮質(zhì)的不同區(qū)域都有同一層級的模式識(shí)別器，它們負(fù)責(zé)處理物體的真實(shí)圖像（與印刷體不同）。如果你正盯著一個(gè)真實(shí)的蘋果，低層次識(shí)別器會(huì)察覺到彎曲的邊緣和表面顏色模式，從而導(dǎo)致模式識(shí)別器激活軸突，實(shí)際上就是說：“嗨，伙計(jì)們！我剛剛看到一個(gè)真實(shí)的蘋果。”而其他的模式識(shí)別器會(huì)察覺到聲音頻率的組合，進(jìn)而導(dǎo)致聽覺皮質(zhì)中的模式識(shí)別器激活軸突：“我剛剛聽到了口語詞‘APPLE’?！?/p>

別忘了冗余系數(shù)——對于每一種形式的“蘋果”（書面語的、口語的、視覺化的），我們擁有的模式識(shí)別器不止一個(gè)，至少有數(shù)百個(gè)。冗余不僅能增加成功識(shí)別每個(gè)蘋果實(shí)例的概率，還能處理現(xiàn)實(shí)世界中蘋果的復(fù)雜多樣。對于蘋果這個(gè)對象來說，會(huì)有許多處理各種形態(tài)蘋果的模式識(shí)別器：不同視角、顏色、光線、形狀，還有品種。

還要記住，上述層級關(guān)系是概念層級關(guān)系，這些識(shí)別器并非真的放置在彼此之上。由于大腦新皮質(zhì)的結(jié)構(gòu)很薄，實(shí)際上僅有一個(gè)模式識(shí)別器處于上層。模式識(shí)別器之間的連接關(guān)系創(chuàng)造了概念層級。

思維模式認(rèn)知理論的一個(gè)重要特征是，每個(gè)模式識(shí)別模塊如何完成識(shí)別。模塊中存儲(chǔ)的是每個(gè)輸入樹突的分量，它表明了輸入對于識(shí)別的重要程度。模式識(shí)別器為激活設(shè)立了一個(gè)閾值（表明該模式識(shí)別器已成功識(shí)別它所負(fù)責(zé)的模式）。不是每個(gè)輸入模式都要在模式識(shí)別器激活時(shí)出現(xiàn)。即使存在輸入缺失，只要不太重要，識(shí)別器仍會(huì)激活，但假如很重要的輸入缺失的話，它就不大可能被激活了。被激活時(shí)，識(shí)別器實(shí)際上是在說：“我所負(fù)責(zé)的模式大概都來了。”

模式識(shí)別模塊的成功識(shí)別絕不只是計(jì)算激活的輸入信號（即使是對重要參數(shù)加權(quán)的計(jì)算）。每個(gè)輸入的數(shù)值也會(huì)產(chǎn)生影響。對于每個(gè)輸入，有一個(gè)參數(shù)表示預(yù)計(jì)的數(shù)值大小，另一個(gè)參數(shù)表示數(shù)值的變化程度。要弄清楚它的運(yùn)作機(jī)制，可以假設(shè)我們有一個(gè)負(fù)責(zé)識(shí)別口語詞“steep”的模式識(shí)別器。該口語詞有4個(gè)音：［s］，［t］，［E］和［p］。［t］音位就是“舌齒輔音”，是當(dāng)空氣切斷上齒的接觸時(shí)，舌頭發(fā)出的聲音。慢慢地將［t］音位清晰地發(fā)出來基本上是不可能的。［p］音位是“爆破輔音”或者“閉塞音”，它是由于聲帶突然阻塞（［p］就是被雙唇阻塞），空氣無法通過而產(chǎn)生的聲音。它發(fā)音也很快。元音［E］是由聲帶和張開的嘴共振產(chǎn)生的。因?yàn)樗龋踭］［p］那樣的輔音持續(xù)的時(shí)間更長些，所以就被當(dāng)成“長元音”。但它的持續(xù)時(shí)間也是多變的。［s］音位是我們所知的“嘶聲輔音”，是由空氣通過緊閉的上下齒邊緣發(fā)出來的。一般來說，它的持續(xù)時(shí)間比［E］這樣的長元音要短，但也多變（換言之，你可以將［s］發(fā)得很快，也可將其拖長）。

在語音識(shí)別工作中，我們發(fā)現(xiàn)：為了識(shí)別語音模式，需要編碼這類信息。例如，詞語“step”和“steep”非常相似。盡管“step”中的［e］音位與“steep”中的［E］音位元音上有些區(qū)別（它們有著不同的共振頻率），但根據(jù)這些經(jīng)?；煜脑魠^(qū)別這兩個(gè)詞并不可靠。更為可靠的區(qū)分方法是，與“steep”中的［E］相比，“step”中的［e］要短些。

對于每個(gè)輸入，我們可以用兩個(gè)數(shù)字為這類信息編碼：預(yù)計(jì)的數(shù)值大小和該數(shù)值的變化程度。在“steep”中，［t］和［p］的預(yù)計(jì)持續(xù)時(shí)間都非常短，預(yù)計(jì)變化程度也非常小（即我們并不期望聽到長音［t］和［p］）。［s］的預(yù)計(jì)持續(xù)時(shí)間短，但變化程度也大一些，因?yàn)樗赡芡祥L。［E］的預(yù)計(jì)持續(xù)時(shí)間長，變化程度也非常大。

在語音識(shí)別的例子中，“數(shù)值大小”參數(shù)指的是持續(xù)時(shí)間，但時(shí)間僅是其中一個(gè)可能維度。在字符識(shí)別中，我們發(fā)現(xiàn)類似的空間信息對于識(shí)別印刷體字母很重要（例如字母“i”上面的點(diǎn)應(yīng)比其下面的部分小得多）。在更高的抽象層次中，大腦新皮質(zhì)將模式和所有的連續(xù)統(tǒng)^[3]一起來處理，例如吸引力的水平、諷刺、快樂、沮喪，還有其他無窮無盡的感覺。我們可以從復(fù)雜多樣的連續(xù)統(tǒng)中找到一些相似點(diǎn)，就像當(dāng)初達(dá)爾文把地質(zhì)峽谷的物理尺度與物種變異程度聯(lián)系起來一樣。

在人的大腦中，這些參數(shù)都源自大腦自身的經(jīng)驗(yàn)。我們并非天生就有音位知識(shí)，不同語言的音位系統(tǒng)區(qū)別很大。每個(gè)模式識(shí)別器的習(xí)得參數(shù)，都來源于眾多的模式實(shí)例。（因?yàn)椋性S許多多的模式實(shí)例才能把該模式輸入的預(yù)計(jì)數(shù)值分布確定下來。）在某些人工智能系統(tǒng)中，這些類型的參數(shù)是由專業(yè)人員手工編碼而成的（例如，向我們說明不同音位預(yù)計(jì)持續(xù)時(shí)間的語言學(xué)家）。我在研究中發(fā)現(xiàn)，讓人工智能系統(tǒng)從訓(xùn)練數(shù)據(jù)中自行找出這些參數(shù)（與大腦處理的方式相似）是一條更好的途徑。這就是說，將人類專家的直覺設(shè)為系統(tǒng)首選（即參數(shù)的初值），然后讓人工智能系統(tǒng)利用真實(shí)語音實(shí)例的獲取過程自動(dòng)對這些估計(jì)值進(jìn)行完善。

模式識(shí)別模塊所做的是計(jì)算概率（基于以往所有的經(jīng)驗(yàn)），實(shí)際上，它負(fù)責(zé)識(shí)別的模式由其有效輸入來表示。如果某個(gè)低層次模式識(shí)別器被激活（意味著低層次模式被識(shí)別出），那么與模塊相對應(yīng)的輸入就是有效的。每個(gè)輸入也是對已監(jiān)測到數(shù)值大小的編碼（如短暫的持續(xù)時(shí)間或者物理量值或者其他連續(xù)變量等維度），這樣在計(jì)算模式總體概率時(shí)，模塊就可以對該數(shù)值大小進(jìn)行比較（與每個(gè)輸入已設(shè)定的參數(shù)值進(jìn)行比較）。

假設(shè)已經(jīng)知道（1）輸入（每個(gè)輸入都有一個(gè)觀測值）和（2）每個(gè)輸入已設(shè)定的參數(shù)值（預(yù)計(jì)的數(shù)值大小和數(shù)值大小的變化程度）以及（3）每個(gè)輸入的重要性參數(shù)，那么大腦如何計(jì)算模式展現(xiàn)的總體概率呢（該模塊負(fù)責(zé)識(shí)別的）？20世紀(jì)80年代和90年代，為獲取這些參數(shù)并利用它們識(shí)別層級模式，我和其他人首倡了一種叫作分層隱馬爾可夫模型的數(shù)學(xué)方法。我們將該項(xiàng)技術(shù)應(yīng)用到人類語音識(shí)別和自然語言的理解當(dāng)中。我會(huì)在第7章中做進(jìn)一步的描述。

再回到識(shí)別的流程：從模式識(shí)別器的一個(gè)層次到下一個(gè)層次。從上面的舉例中，我們看到：信息沿著概念層級向上流動(dòng)，從基本的字母特征到字母再到詞語。識(shí)別會(huì)繼續(xù)向上流動(dòng)到短語，再到更為復(fù)雜的語言結(jié)構(gòu)。如果我們向上再推進(jìn)幾個(gè)層次，就會(huì)涉及更高層次的概念，如諷刺和嫉妒。盡管各個(gè)模式識(shí)別器同時(shí)運(yùn)作，在概念層級中，也得花費(fèi)些時(shí)間才能向上推進(jìn)。穿過每個(gè)層級所需的處理時(shí)間為數(shù)百分之一秒或幾十分之一秒。實(shí)驗(yàn)表明，識(shí)別一般的高層次模式，如一張臉，要花費(fèi)至少1/10秒。如果扭曲很明顯，則要花費(fèi)長達(dá)1秒的時(shí)間。如果大腦運(yùn)作是連續(xù)的（就像傳統(tǒng)電腦一樣）并且按照序列運(yùn)行每個(gè)模式識(shí)別器，在繼續(xù)向下一個(gè)層次推進(jìn)時(shí)就必須考慮每個(gè)可能的低層次模式。因此，通過每個(gè)層次就需要經(jīng)歷數(shù)百萬個(gè)循環(huán)。那就是我們在電腦上模仿這些程序時(shí)實(shí)際發(fā)生的情況。但請記住，電腦處理的速度比我們的生理電路要快數(shù)百萬倍。

在此需要重點(diǎn)注意的是，信息不僅會(huì)沿著概念層級向上推進(jìn)，也會(huì)向下傳遞。事實(shí)上，信息向下傳遞甚至更為重要。例如，我們從左至右閱讀，早已看到并識(shí)別了“A”、“P”、“P”還有字母“L”，“APPLE”識(shí)別器就會(huì)預(yù)測下一位置上可能看到的是“E”。它就會(huì)向下傳遞信號到“E”識(shí)別器，也就是說：“請注意，你可能馬上就會(huì)看到‘E’模式，請留意它的出現(xiàn)?！比缓?，“E”識(shí)別器就會(huì)調(diào)整其閾值，識(shí)別出“E”的可能就更大。所以，如果接下來出現(xiàn)的是有些像“E”的圖象，但模糊不清，正常情況下無法識(shí)別，“E”識(shí)別器也可能會(huì)因?yàn)轭A(yù)期因素而指示看到的確實(shí)是“E”。

因此，大腦新皮質(zhì)的工作就是對預(yù)計(jì)會(huì)碰到的事物進(jìn)行預(yù)測。想象未來是我們擁有大腦新皮質(zhì)的一個(gè)主要原因。在最高的概念層次，我們在不斷預(yù)測——下一個(gè)經(jīng)過這扇門的人將是誰，某個(gè)人接下來會(huì)說什么，轉(zhuǎn)過彎我們將看到什么，我們行動(dòng)的可能結(jié)果，等等。這類預(yù)測在大腦新皮質(zhì)層級結(jié)構(gòu)的每個(gè)層次中不斷發(fā)生。我們之所以經(jīng)常無法識(shí)別出人、事或詞語，是因?yàn)楫?dāng)時(shí)確定的預(yù)期模式閾值太低。

除積極信號外，還有消極信號或抑制信號，它們的意思是說，某一特定的模式不太可能存在。這些信號可能來源于較低的概念層次（例如，在排隊(duì)結(jié)賬時(shí)，通過對胡子的識(shí)別，我就可以排除看到的人是我妻子的可能），或者更高層次（例如，我知道我妻子在外旅游，所以在排隊(duì)結(jié)賬的人不可能是她）。當(dāng)模式識(shí)別器收到抑制信號時(shí)，它會(huì)提升閾值，但模式仍然可能被激活（所以如果排隊(duì)結(jié)賬的真是她，我仍會(huì)認(rèn)出來）。

流向大腦新皮質(zhì)模式識(shí)別器的數(shù)據(jù)本質(zhì)

接下來，我們來討論模式的數(shù)據(jù)是什么樣的。如果模式是一張臉，數(shù)據(jù)就至少存在兩個(gè)維度。我們不能說必須先是眼睛，然后是鼻子，等等。對于大多數(shù)聲音來說也是這樣。一個(gè)音樂片段至少要有兩個(gè)維度，可能同時(shí)存在不止一個(gè)樂器或者聲音發(fā)聲。此外，復(fù)雜樂器的一個(gè)音符，例如鋼琴，就包含多個(gè)頻率。一個(gè)人的嗓音同時(shí)包含隨著發(fā)音能量水平不同而產(chǎn)生的許多個(gè)不同頻帶，所以任何時(shí)刻的聲音都可能很復(fù)雜，而且會(huì)隨著時(shí)間的推移變得更加復(fù)雜。觸覺輸入也是二維的，因?yàn)槠つw是二維的感知器官，這種模式可能會(huì)隨著時(shí)間這個(gè)第三維度的影響而改變。

所以，似乎大腦新皮質(zhì)模式處理器的輸入如果不是三維的模式，就一定是二維模式。然而，在大腦新皮質(zhì)結(jié)構(gòu)中，我們看到模式輸入只是一維列表。我們建立人工模式識(shí)別系統(tǒng)（例如語音識(shí)別和視覺識(shí)別系統(tǒng)）的所有工作都證明，我們能（并且已經(jīng)做到）用這些一維列表展現(xiàn)二維或三維現(xiàn)象。我會(huì)在第7章中描述這些方法是如何發(fā)揮作用的，但現(xiàn)在我們可以認(rèn)為每個(gè)模式處理器的輸入是一維列表，盡管模式本身反映出來的也許不止一維。

在這一點(diǎn)上，我們需要考慮到我們已經(jīng)能夠識(shí)別的模式（例如，某只狗或一般概念上的“狗”，一個(gè)音符或一段音樂）實(shí)際上是同一機(jī)制，該機(jī)制就是我們記憶的基礎(chǔ)。我們的記憶其實(shí)是按列表模式組織的（其中每個(gè)列表值是皮質(zhì)層次結(jié)構(gòu)中的另一個(gè)模式），我們已經(jīng)獲取了該列表，并在受到適當(dāng)?shù)拇碳r(shí)進(jìn)行識(shí)別。事實(shí)上，記憶存儲(chǔ)在大腦新皮質(zhì)中的目的就是為了被識(shí)別。

唯一的例外存在于可能概念層次的最低一級，其中模式的輸入數(shù)據(jù)代表具體的感官信息（例如，源于視神經(jīng)的圖像數(shù)據(jù)）?？墒钱?dāng)它到達(dá)皮質(zhì)時(shí)，就連這個(gè)最低模式層次也已明顯地轉(zhuǎn)化為基本模式。組成記憶的模式列表是按時(shí)間先后順序排列的，而且我們也只能按照這個(gè)順序留下記憶，反向記憶對我們來說很難。

一段記憶需要另一個(gè)想法或另一段記憶觸發(fā)。當(dāng)我們認(rèn)識(shí)一個(gè)模式時(shí)，就能經(jīng)歷這種觸發(fā)機(jī)制。當(dāng)我們感知到“A”、“P”、“P”還有“L”時(shí)，“APPLE”模式就預(yù)測我們將看到“E”，并觸發(fā)預(yù)期的“E”模式。在看到之前，我們的皮質(zhì)就會(huì)“設(shè)想”看到“E”。如果皮質(zhì)中這個(gè)特定的交流引起了我們的注意，我們就會(huì)在看到之前，甚至在從未看到的情況下，想著“E”。相似的機(jī)制則會(huì)觸發(fā)過去的記憶。通常會(huì)有一整串這樣的鏈接。雖然我們對觸發(fā)舊記憶的記憶（即模式）有某種程度的意識(shí)，但記憶（模式）卻沒有語言或圖像標(biāo)簽。這就是為何過去的記憶會(huì)突然跳進(jìn)我們的意識(shí)中。這些記憶已經(jīng)塵封多年，并且一直未被激活，它們需要一個(gè)觸發(fā)因素，就像網(wǎng)頁需要鏈接激活一樣。同樣，就像一個(gè)沒有其他網(wǎng)頁鏈接的網(wǎng)頁被孤立一樣，記憶也會(huì)被孤立。

我們的思想可以由定向模式或發(fā)散模式激活，它們都使用相同的皮質(zhì)鏈接。在發(fā)散模式中，我們讓鏈接自行運(yùn)作，并不試圖將它們引導(dǎo)至某一特定方向。某些形式的冥思（就像我練習(xí)的超覺冥思）就是建立在隨心所欲的基礎(chǔ)上，夢也有這種特點(diǎn)。

在定向思考中，我們嘗試通過一個(gè)較有次序的過程逐步回想起一段記憶（例如，一個(gè)故事）或是解決一個(gè)問題。這也涉及在大腦新皮質(zhì)中逐步通過列表，但是發(fā)散思維中結(jié)構(gòu)化程度較低的慌張行為也伴隨有這個(gè)程序。因此，我們思維里的所有內(nèi)容非常無序，這就是詹姆斯·喬伊斯（James Joyce）在他的小說《意識(shí)流》（Stream of Consciousness）中闡述的現(xiàn)象。

在生活中，當(dāng)你思考記憶、故事或模式的過程時(shí)，不論是與散步時(shí)是否可能遇到一位推著嬰兒車的婦女帶著孩子有關(guān)，還是與你與伴侶如何相遇的情節(jié)有關(guān)，你的記憶都是由一個(gè)序列的模式組成的。因?yàn)檫@些記憶沒有貼上詞語、聲音、圖像、視頻的標(biāo)簽，所以當(dāng)你盡力回想某一件重要的事情時(shí)，實(shí)際上，你要在頭腦中重建圖像，因?yàn)檎鎸?shí)的圖像不存在。

即使我們?nèi)ァ伴喿x”某個(gè)人的思想，并且實(shí)際觀察他大腦新皮質(zhì)中的真實(shí)情況，依然很難對其記憶進(jìn)行解讀——我們到底是要單純觀察存儲(chǔ)在大腦新皮質(zhì)中等待觸發(fā)的模式，還是要看那些已經(jīng)被觸發(fā)且當(dāng)前正作為有效的想法而被體驗(yàn)的模式呢？我們看到的將是數(shù)百萬模式識(shí)別器同時(shí)被激活的場面。1/100秒過后，我們又將看到一組不同數(shù)量的被激活的模式識(shí)別器。每個(gè)這樣的模式又將變?yōu)橐涣衅渌Ｊ?，這列模式中的每一個(gè)又將變?yōu)榱硗庖涣心Ｊ?，如此繼續(xù)下去，直到轉(zhuǎn)化成最低層次的最基本模式為止。如果不把所有層次的所有信息都復(fù)制到皮質(zhì)中，就很難解讀出這些高層次模式的意義。因此，只有考慮到較低層次攜帶的所有信息，大腦新皮質(zhì)中的模式才有意義。此外，同層次以及更高層次的其他模式在解讀特定模式時(shí)也是相關(guān)聯(lián)的，因?yàn)樗鼈兡芴峁┍尘靶畔?。因此，真正的思想閱讀需要的不僅僅是監(jiān)視人腦中相關(guān)軸突的激活情況，也要從本質(zhì)上連同所有的記憶一起，檢查整個(gè)大腦新皮質(zhì)，才能理解這些激活究竟是什么意思。

當(dāng)我們經(jīng)歷自身的想法和記憶時(shí)，我們“知道”其中的意味，但這種意味并不是易于言表的想法和記憶。如果我們想與人分享，就必把它們轉(zhuǎn)化成語言。這個(gè)任務(wù)也需要大腦新皮質(zhì)，借助我們?yōu)槭褂谜Z言而習(xí)得的模式識(shí)別器來完成——該識(shí)別器通過模式訓(xùn)練得來。語言本身高度層級化，而且通過進(jìn)化利用大腦新皮質(zhì)層級化的本質(zhì)，反過來反映出了現(xiàn)實(shí)世界的層級本質(zhì)。人類天生就有認(rèn)識(shí)語言層級結(jié)構(gòu)的能力，諾姆·喬姆斯基（Noam Chomsky）在論述大腦新皮質(zhì)結(jié)構(gòu)的反映時(shí)就曾提到這一點(diǎn)。在2002年與人合著的論文中，喬姆斯基在說明人類獨(dú)特的語言才能時(shí)引用了“遞歸”特征。根據(jù)喬姆斯基的說法，遞歸是把小的部分拼湊成大塊，再將該大塊作為另外一個(gè)結(jié)構(gòu)的部分，并反復(fù)繼續(xù)這一過程的能力。這樣我們就能以一組有限的詞語造出結(jié)構(gòu)復(fù)雜的句子和段落。盡管喬姆斯基并沒有由此明確指向大腦結(jié)構(gòu)，但他描述的正是大腦新皮質(zhì)所具備的能力。

在很大程度上，哺乳動(dòng)物的低等物種會(huì)利用它們的大腦新皮質(zhì)應(yīng)對其特殊生活方式中的挑戰(zhàn)。人類則更多地通過發(fā)展皮質(zhì)，獲得其他處理口頭和書面語言的能力。有一些人獲取的技能比其他人更好。如果我們把某個(gè)故事說了很多遍，我們就可能開始認(rèn)識(shí)到語言的序列，它將故事描述成一系列分割的序列。即使這樣，我們的記憶也不是嚴(yán)格意義的詞語序列，而是語言結(jié)構(gòu)序列，每次講故事我們都需要將之轉(zhuǎn)化為具體的詞語序列。那就是我們每次分享同樣的故事時(shí)總會(huì)有些變化的原因（除非我們將確切的詞語作為模式獲?。?。

這些對詳細(xì)具體思考過程的描述，我們也要逐個(gè)考慮冗余問題。就像我提過的那樣，我們并沒有一個(gè)能夠代表生活中重要實(shí)體的模式，不論這些實(shí)體是感官內(nèi)容、語言概念還是事件的記憶。每個(gè)重要的模式——處于每個(gè)層次中，都會(huì)重復(fù)多次。其中一些重復(fù)是簡單重復(fù)，但還是有許多代表不同的視角和觀點(diǎn)。這就是我們能從不同方向、在不同的燈光條件下識(shí)別熟悉臉龐的一個(gè)主要原因。層級結(jié)構(gòu)向上的每個(gè)層次都有大量的冗余，允許與該概念保持一致的、一定變化程度的存在。

所以，如果我們檢查你看著某個(gè)喜歡的人時(shí)的大腦新皮質(zhì)，我們將看到模式識(shí)別器的每個(gè)層次都有大量軸突激活（見圖3—3），從原始的感官模式的基本層次一直上升到許多不同的、代表那個(gè)人圖像的模式。我們也會(huì)看到代表其他場景的大量激活，例如那個(gè)人的動(dòng)作，她說的話等。因此，正如它表現(xiàn)的那樣：這種經(jīng)歷比較單純的、有次序沿著層級結(jié)構(gòu)的旅程更豐富。

圖3—3　電腦模擬的大腦新皮質(zhì)中大量模式識(shí)別器同時(shí)被激活的場景

但是，上升到模式識(shí)別器層級的基本模式仍然有效，其中每個(gè)更高的概念層次代表一個(gè)更為抽象、更為完整的概念。向下的信息流更為重要，因?yàn)樽R(shí)別模式被激活的每層都會(huì)向相鄰低層級模式識(shí)別器傳遞預(yù)測信息——接下來可能會(huì)遇見什么。人類經(jīng)歷的豐富多彩是大腦新皮質(zhì)中數(shù)以百萬計(jì)的模式識(shí)別器在同時(shí)考慮輸入的結(jié)果。

在第5章中，我會(huì)討論從觸覺、視覺、聽覺，以及其他感覺器官向大腦新皮質(zhì)傳遞的信息流。這些早期的輸入由負(fù)責(zé)相關(guān)類型感覺輸入的皮質(zhì)區(qū)域進(jìn)行處理（新皮質(zhì)的不同區(qū)域都有極大的可塑性，但各自反映的功能卻基本一致）。大腦新皮質(zhì)的每個(gè)感覺區(qū)域中最高概念之上的概念層級關(guān)系仍然適用。（概念層級在大腦新皮質(zhì)的每個(gè)感覺區(qū)域最高概念之上仍能發(fā)揮作用。）皮質(zhì)聯(lián)合區(qū)將來自不同感覺器官的輸入綜合在一起。當(dāng)我們聽到某種可能與我們的妻子發(fā)出的聲音類似的聲音時(shí)，接著就發(fā)現(xiàn)某些表明她在場的跡象，我們并沒有進(jìn)行復(fù)雜的邏輯推理，而是從這些感覺識(shí)別的綜合中，察覺到妻子的出現(xiàn)。我們綜合所有相關(guān)的感覺和知覺線索——也許還有她的香水味，作為多層級的感覺。

皮質(zhì)聯(lián)合區(qū)之上的概念層級中，我們能處理更為抽象的概念，如感知、記憶和思考。在最高層次中，我們可以識(shí)別“這是有趣的、她長得漂亮或者那很諷刺等”模式。我們的記憶也包含這些抽象識(shí)別模式。例如，我們也許會(huì)回憶起和某人散步，然后他說了一些趣事，引得我們大笑，盡管我們也許不記得那個(gè)笑話的內(nèi)容了。那段回憶的記憶序列只是記錄了幽默的感覺，而沒有記錄趣事的確切內(nèi)容。

在上一章我曾提到，盡管我們對模式的識(shí)別沒有達(dá)到對其進(jìn)行描述的程度，但往往卻能夠完成識(shí)別。例如，我相信我能從一堆女人的照片中挑出我今天早些時(shí)候見過的那個(gè)女人的照片，盡管我并不能描繪出她的形象，也不能描述她的具體特征。在這種情況下，我對她的記憶是一系列特定高層次特征。這些特征并沒有附屬的語言或圖像標(biāo)簽，也不是具有像素的照片，所以我想著她時(shí)，并不能描述她究竟長什么樣?？墒?，如果我看到她的圖片，我就能處理那張能夠引發(fā)與我第一次看到她時(shí)識(shí)別相同的高層次特征的圖片。我由此能夠確定特征相符，也就能自信地挑出她的照片。

即使我只在散步時(shí)見過她一次，我的大腦新皮質(zhì)中也可能早已經(jīng)形成多個(gè)她的模式的副本。然而，如果我在某一段時(shí)期不去想她，這些模式識(shí)別器將再分配給其他的模式。那就是為何隨著時(shí)間的推移記憶會(huì)變得模糊：因?yàn)槿哂嗔繒?huì)逐漸減少直到某些記憶逐漸消失。但是，既然我在此寫到我記住的那個(gè)女人，也就不那么容易忘記她了。

自聯(lián)想和恒常性

我在上一章曾討論過，怎樣在整個(gè)模式并不完整且被扭曲的情況下識(shí)別出一個(gè)模式。第一項(xiàng)能力叫作自聯(lián)想：將一個(gè)模式與其自身的某一部分聯(lián)系起來的能力。模式識(shí)別器的結(jié)構(gòu)本來就支持這項(xiàng)能力。

來自低層次模式識(shí)別器的每個(gè)輸入都流向一個(gè)高層次模式識(shí)別器，每個(gè)連接關(guān)系有一個(gè)“權(quán)重”，表示模式中特定因素的重要性。因此，模式中的因素越重要，在考慮該模式是否應(yīng)該觸發(fā)進(jìn)行“識(shí)別”時(shí)所占的權(quán)重就越大。林肯的胡須、貓王的鬢角和愛因斯坦著名的舌頭姿勢可能在我們認(rèn)識(shí)這些標(biāo)志性人物面容的模式中占很大權(quán)重。模式識(shí)別器計(jì)算概率時(shí)會(huì)考慮到權(quán)重參數(shù)。因此，如果一個(gè)或更多的元素缺失，總概率就會(huì)變低，盡管仍然可能達(dá)到閾值。就像我指出的那樣，總概率的計(jì)算（模式出現(xiàn)）比簡單計(jì)算加權(quán)和要復(fù)雜得多，因?yàn)檫€要考慮數(shù)值大小參數(shù)。

如果模式識(shí)別器接收到了來自高層次模式識(shí)別器的信號——該模式是“預(yù)期的”，那么閾值就會(huì)有效降低（即使之易于完成）。或者，這樣一個(gè)信號只是簡單地添加到加權(quán)輸入總量當(dāng)中，這樣就可以補(bǔ)償缺失的因素。這在每個(gè)層級都會(huì)發(fā)生，以致一個(gè)模式即便有多個(gè)特征缺失，例如一張臉與底層相距多個(gè)層次，也可以被識(shí)別。

在多個(gè)方面發(fā)生改變的情況下仍能識(shí)別模式的能力稱為特征恒常性，主要有4個(gè)處理方法。第一個(gè)方法是在大腦新皮質(zhì)接收到感覺數(shù)據(jù)之前對其進(jìn)行整體變換。我們將在后文專門討論來自眼睛、耳朵以及皮膚的感覺數(shù)據(jù)的傳遞過程。

第二個(gè)方法利用了皮質(zhì)模式記憶中的冗余。我們獲得了針對每個(gè)模式的許多不同視角和觀點(diǎn)，特別是對于重要的事項(xiàng)。因此許多變化都是分別存儲(chǔ)和處理的。

第三個(gè)方法是合并兩個(gè)列表。一個(gè)列表有一組我們已習(xí)得的變換，我們也許會(huì)將之應(yīng)用到某一列模式當(dāng)中。另外，皮質(zhì)也可能會(huì)將這列可能的改變應(yīng)用到另一個(gè)模式。這就是我們對隱喻和明喻這類語言現(xiàn)象的理解方式。

例如，我已認(rèn)識(shí)到某些音位（語言的基本音）在口語中也許會(huì)缺失，例如“goin”。如果我們認(rèn)識(shí)一個(gè)口語新詞，例如“driving”，即便它的一個(gè)音位缺失，我們也能識(shí)別該詞語。盡管我們之前從未見過該詞語的這一形式，但我們已熟悉某些音位被忽略的現(xiàn)象。此外，我們也許了解某些藝術(shù)家喜歡強(qiáng)調(diào)（通過放大）一張臉的某些元素，例如鼻子。所以雖然這張臉經(jīng)過了這種修飾，而且即使我們之前并未見過，我們?nèi)阅茏R(shí)別出我們熟悉的一張臉。特定的藝術(shù)修飾注重特別的特征，而這些特征能被基于模式識(shí)別的大腦新皮質(zhì)識(shí)別。正如前面提到過的那樣，這恰恰就是諷刺畫的基礎(chǔ)。

第四個(gè)方法源于尺寸參數(shù)，借助于這些參數(shù)，單個(gè)模塊可以包容多個(gè)模式實(shí)例。例如，我們聽到過詞語“steep”很多次。正在識(shí)別這個(gè)口語詞的特定模式識(shí)別模塊能編碼多個(gè)實(shí)例，因?yàn)椋跡］的發(fā)音持續(xù)時(shí)間預(yù)期發(fā)生變化的可能性很大。如果所有的詞語（包含［E］）模塊都有相似的現(xiàn)象，這種變化就能在［E］自身的模塊中被編碼。可是，包含［E］（或其他音位）的不同詞語會(huì)有不同程度的預(yù)期可變性。例如，詞語“peak”就不可能有像詞語“steep”那樣拉長的［E］音位。

學(xué)習(xí)

難道我們不是自己創(chuàng)造的地球上擁有至高無上地位的繼承人？每日都為他們的組織增添美和優(yōu)雅，每日都賦予他們更優(yōu)秀的技能和越來越多的自制力與自動(dòng)能力。還有什么比智慧更好呢？

塞繆爾·巴特勒

大腦的主要活動(dòng)是進(jìn)行自我改造。

馬文·明斯基，《心智社會(huì)》

到目前為止，我們已檢查了如何識(shí)別（感覺的、知覺的）模式以及如何回憶模式序列（對于事物、人，以及事件的記憶）。然而，我們的大腦新皮質(zhì)中并不是生來就充滿這些模式。在大腦創(chuàng)建之時(shí)，大腦新皮質(zhì)還是尚未開墾的處女地。它有學(xué)習(xí)的能力，因此也就有了建立模式識(shí)別器之間聯(lián)系的能力，但這些聯(lián)系都是從經(jīng)驗(yàn)中獲得的。

這個(gè)學(xué)習(xí)的過程甚至在我們出生之前就開始了，與大腦生長的實(shí)際生理過程同時(shí)發(fā)生。一個(gè)月時(shí)，胎兒已有了大腦，但本質(zhì)上是爬行動(dòng)物的大腦，因?yàn)樘涸谧訉m中經(jīng)歷了生物進(jìn)化的高速再創(chuàng)造。懷孕6到9個(gè)月時(shí)，胎兒的大腦成為具備人類大腦新皮質(zhì)的人類大腦。這時(shí)，胎兒正在接收感受，大腦新皮質(zhì)正在學(xué)習(xí)。他能聽到聲音，特別是母親的心跳，這可能是音樂有節(jié)奏這一特點(diǎn)普遍存在于人類文化中的一個(gè)原因。至今發(fā)現(xiàn)的每種人類文明都將音樂作為其文化的一部分，這與其他藝術(shù)形式不同，例如繪畫藝術(shù)。另外，音樂的節(jié)拍也與我們的心率接近。當(dāng)然，音樂節(jié)拍會(huì)改變——否則音樂就不能讓我們對它保持興趣，但是心率也會(huì)改變。過于規(guī)則的心跳是心臟患病的一個(gè)征兆。在孕后26周，胎兒的眼睛半張著，到孕后28周時(shí)，胎兒的眼睛大部分時(shí)間都是完全睜開的。在子宮內(nèi)也許沒什么可看的，但隨著大腦新皮質(zhì)開始進(jìn)行工作，子宮內(nèi)的小孩已經(jīng)開始知悉白天黑夜的區(qū)別。

不過，盡管新生兒能夠在子宮中獲得一些經(jīng)驗(yàn)，但仍然是有限的。大腦新皮質(zhì)也可以向舊腦學(xué)習(xí)（第5章的一個(gè)主題），但嬰兒出生時(shí)通常還有很多東西要學(xué)習(xí)——從基本的原始聲音和形態(tài)到隱喻和諷刺的一切事物。

學(xué)習(xí)對人類智力而言十分重要。如果我們要完整地塑造和模擬人類大腦新皮質(zhì)（就像藍(lán)腦計(jì)劃［the Blue Brain Project］正嘗試的那樣）以及它要運(yùn)行的其他大腦區(qū)域（例如海馬體和丘腦），能做的實(shí)在不多——就像一個(gè)剛出生的嬰兒不能做什么一樣（除了變得可愛，當(dāng)然，這是很重要的生存適應(yīng)行為）。

學(xué)習(xí)和識(shí)別同時(shí)發(fā)生。我們很快開始學(xué)習(xí)，并且只要我們獲得一個(gè)模式，就馬上開始對其進(jìn)行識(shí)別。大腦新皮質(zhì)不斷嘗試?yán)斫庀蚱涑尸F(xiàn)的輸入。如果一個(gè)特定層次不能完全處理并識(shí)別模式，就會(huì)被發(fā)送到相鄰更高層次。如果所有層次都不能成功識(shí)別某個(gè)模式，該模式就會(huì)被視為新模式。將一個(gè)模式歸類為新模式并不意味著它必須方方面面都是新的。如果我們正欣賞某個(gè)藝術(shù)家的畫作，并看到貓臉上有個(gè)大象的鼻子，雖然我們能識(shí)別每個(gè)明顯的特點(diǎn)，但還是會(huì)注意到這種組合模式是某種新穎的事物，并可能會(huì)記住它。大腦新皮質(zhì)的高概念層次能理解背景，例如，這幅圖是某個(gè)藝術(shù)家的作品，我們正在參加那個(gè)藝術(shù)家的新畫展開幕式，還會(huì)記錄貓一象臉中不尋常的模式組合，但也會(huì)收集背景的細(xì)節(jié)作為另外的記憶模式。

新記憶，如貓-象臉，存儲(chǔ)在一個(gè)有效的模式識(shí)別器中。在這個(gè)過程中，海馬體將發(fā)揮作用——我們將在下一章節(jié)中討論已知的實(shí)際生理機(jī)制。為了我們的大腦新皮質(zhì)模型，未被識(shí)別的模式作為新模式被存儲(chǔ)起來，并且恰當(dāng)?shù)嘏c低層次模式聯(lián)系起來，正是低層次模式形成了這些模式。例如，存儲(chǔ)貓一象臉有幾種不同的方式：新穎的臉部布局會(huì)被存儲(chǔ)，還有背景記憶，包括藝術(shù)家、情景，也許還有我們剛看到時(shí)發(fā)笑的事實(shí)。

成功識(shí)別的記憶也許會(huì)導(dǎo)致新模式的創(chuàng)造，以實(shí)現(xiàn)更大的冗余。如果模式未被完整識(shí)別，就可能被當(dāng)成反映被識(shí)別內(nèi)容的不同視角而被存儲(chǔ)起來。

那么，決定存儲(chǔ)哪些模式的整體方法是什么呢？在數(shù)學(xué)方面，問題可作如下闡述：我們?nèi)绾尾拍芾糜行У哪Ｊ酱鎯?chǔ)限制，最好地展現(xiàn)已有的輸入模式？然而，允許存在一定量的冗余是有意義的，但用重復(fù)的模式填滿整個(gè)可用的存儲(chǔ)區(qū)域（即整個(gè)大腦新皮質(zhì)）就不實(shí)際了。因?yàn)檫@樣就不允許模式有足夠的多樣性。我們經(jīng)歷了無數(shù)次像口語詞中［E］音位這樣的模式。它是聲音頻率的簡單模式，在我們的大腦新皮質(zhì)中占有重要的冗余。我們可以用［E］音位重復(fù)的模式來填滿整個(gè)大腦新皮質(zhì)。然而，若存在一個(gè)有用冗余的限制，像這樣常見的模式就會(huì)受到限制。

名為“線性規(guī)劃”的優(yōu)化問題有一個(gè)數(shù)學(xué)解決方案，它求解有限資源（在這里是數(shù)量有限的模式識(shí)別器）的最佳分配，有限資源也代表系統(tǒng)訓(xùn)練過的所有情形。線性規(guī)劃是為一維輸入的系統(tǒng)設(shè)計(jì)的，而用線性輸入串代表每個(gè)模式識(shí)別模塊的輸入最理想。在軟件系統(tǒng)中，我們可以利用這個(gè)數(shù)學(xué)方法，盡管真實(shí)大腦在很大程度上被物理聯(lián)系束縛，但仍可以在模式識(shí)別器之間調(diào)整，因此該方法仍然可行。

這個(gè)最佳方案的重要含義是，一般經(jīng)驗(yàn)會(huì)被識(shí)別但并不會(huì)產(chǎn)生永久記憶。至于散步，我經(jīng)歷過各個(gè)層次的數(shù)百萬個(gè)模式，從基本的視覺邊緣和陰影到事物，如我經(jīng)過的燈柱、郵箱、人、動(dòng)物和植物。

基本上，我所經(jīng)歷的都不是獨(dú)一無二的，而且我早已識(shí)別過的模式都已達(dá)到最佳水平的冗余。結(jié)果，這次散步我沒什么可回憶的。到我再散步幾次時(shí)，我僅存的一點(diǎn)記憶也可能被新模式覆蓋了——除了我現(xiàn)在記得的這次散步，因?yàn)槲乙褜懴聛砹恕?/p>

既適用于我們的大腦新皮質(zhì)也適用模擬大腦新皮質(zhì)的一條重要原則是很難同時(shí)學(xué)習(xí)多個(gè)概念層次。實(shí)質(zhì)上，我們只能同時(shí)學(xué)習(xí)一個(gè)或者至多兩個(gè)概念層次。只有學(xué)習(xí)過程相對穩(wěn)定，我們才能繼續(xù)學(xué)習(xí)下一個(gè)層次。我們也許還要繼續(xù)對較低層次的學(xué)習(xí)進(jìn)行微調(diào)，但重點(diǎn)是接下來的抽象層次。這既適用于生命的開始階段，像新生兒努力接受基本形態(tài)，也適用于生命的以后階段，像我們努力學(xué)習(xí)新事物。每次都是一個(gè)復(fù)雜的層次。

我們在大腦新皮質(zhì)的機(jī)器模擬中也發(fā)現(xiàn)了相同的現(xiàn)象。可是，如果每次每層向它們呈現(xiàn)的是越來越抽象的材料，機(jī)器也只能做到像人類那樣的學(xué)習(xí)（盡管沒有那么多的概念層次）。

一個(gè)模式的輸出能反饋到一個(gè)較低層次的模式或者這個(gè)模式本身，這就賦予了人腦強(qiáng)大的遞歸能力。模式的因素可以是基于另一個(gè)模式的決策點(diǎn)。這對組成動(dòng)作的列表特別有用——例如，如果牙膏沒了就要拿另一個(gè)來。每個(gè)層次都存在這樣的條件句^[4]。每個(gè)試過在電腦上編程的人都知道，條件句對于描述一個(gè)行動(dòng)過程來說至關(guān)重要。

思想的語言

夢為負(fù)擔(dān)過重的大腦充當(dāng)安全閥。

西格蒙德·弗洛伊德，《夢的解析》

大腦：一個(gè)被認(rèn)為是用于思考的裝置。

安布羅斯·比爾斯，《魔鬼字典》

總結(jié)至今為止我們獲得的大腦運(yùn)作方式，請參考圖3—1。

a）樹突進(jìn)入代表模式的模塊。即使模式似乎具有二維或三維特點(diǎn)，它們?nèi)杂梢痪S信號序列代表。模式必須按模式識(shí)別器的（連續(xù)的）順序出現(xiàn)，才能被識(shí)別。每個(gè)樹突最終和處于較低概念層次的模式識(shí)別器的一個(gè)或多個(gè)軸突聯(lián)系起來，而該模式識(shí)別器已識(shí)別的一個(gè)較低層次模式成為這一模式的一部分。對于每個(gè)這樣的輸入模式而言，也許存在許多較低層次模式識(shí)別器，能產(chǎn)生較低層次模式已識(shí)別過的信號。識(shí)別模式的必要閾值也許能夠達(dá)到，即使并非所有輸入都發(fā)出信號。模塊計(jì)算它所負(fù)責(zé)模式的出現(xiàn)概率。計(jì)算過程考慮“權(quán)重”和“規(guī)格”參數(shù)（見［f］）。

（要注意，一些樹突將信號傳遞進(jìn)模塊，另一些則從模塊中傳遞出來。如果向該模式識(shí)別器的所有輸入樹突都發(fā)送信號——低層次模式已被識(shí)別（除了一兩個(gè)），那么該模式識(shí)別器會(huì)往下層的模式識(shí)別器傳遞信號（這些下層模式識(shí)別器正在識(shí)別那些未被識(shí)別的低層模式），表明這種模式極有可能被識(shí)別，低層模式識(shí)別器應(yīng)當(dāng)注意它的出現(xiàn)。

b）當(dāng)這個(gè)模式識(shí)別器識(shí)別模式（所有或者大多數(shù)被激活的輸入樹突信號）時(shí)，該模式識(shí)別器的軸突（輸出）也會(huì)被激活。反過來，這個(gè)軸突會(huì)連接整張樹突網(wǎng)，而整張樹突網(wǎng)則與該模式輸入的許多較高層次模式識(shí)別器連接。這個(gè)信號會(huì)傳遞規(guī)格信息，從而使相鄰較高概念層次中的模式識(shí)別器能對其進(jìn)行考慮。

c）如果一個(gè)較高層次模式識(shí)別器從其所有或大多數(shù)組成模式（除了由這個(gè)模式識(shí)別器代表的那個(gè)以外）中接收了一個(gè)積極信號，那么那個(gè)較高層次識(shí)別器也許會(huì)向這個(gè)識(shí)別器發(fā)送信號，指示其模式為預(yù)期的。這樣一個(gè)信號會(huì)造成這個(gè)模式識(shí)別器降低其閾值，也就意味著向其軸突發(fā)送信號的可能性變大（指示其模式被認(rèn)為已被識(shí)別），即使它的一些輸入缺失或不清楚。

d）來自下層的抑制信號會(huì)使這個(gè)模式識(shí)別器識(shí)別其模式的概率變小。這可以從較低層次模式的識(shí)別中得出，而較低層次模式與這個(gè)模式識(shí)別器相聯(lián)系的模式不一致（例如，較低層次模式識(shí)別器對胡須的識(shí)別會(huì)降低這個(gè)圖像是我“妻子”的可能性）。

e）來自上層的抑制信號也會(huì)使這個(gè)模式識(shí)別器識(shí)別其模式的概率變小。這可以從較高層次模式的識(shí)別中得出，而較高層次模式與這個(gè)模式識(shí)別器相聯(lián)系的模式不一致。

f）每次輸入，都會(huì)存在權(quán)重、預(yù)期規(guī)格、預(yù)期規(guī)格變異方面的存儲(chǔ)參數(shù)。模塊計(jì)算模式呈現(xiàn)的整體概率，依據(jù)的是所有這些參數(shù)和現(xiàn)有信號。整體概率指示呈現(xiàn)哪個(gè)輸入及其規(guī)格。完成這個(gè)計(jì)算的最佳數(shù)學(xué)方法是一種叫作隱馬爾可夫模型（Hidden Markov Models）的方法。當(dāng)這樣的模型按照層級組織起來（當(dāng)它們處于大腦新皮質(zhì)中或者在嘗試模仿大腦新皮質(zhì)），我們稱之為隱馬爾可夫?qū)蛹壞Ｐ汀?/p>

大腦新皮質(zhì)中被觸發(fā)的模式會(huì)觸發(fā)其他模式。部分完成的模式向概念層級下層發(fā)送信號，已完成的模式向概念層級上層發(fā)送信號。這些大腦新皮質(zhì)的模式是思想的語言。和語言一樣，它們遵循層級關(guān)系，但它們本身并非語言。我們的思想最初并非由語言元素孕育而成，盡管語言在大腦新皮質(zhì)中也以模式層級結(jié)構(gòu)存在，而且我們也可以有基于語言的想法。但是總體而言，思想是由這些大腦新皮質(zhì)中的模式表征。

就像上文中討論過的一樣，即使我們能監(jiān)視某人大腦新皮質(zhì)中的模式激活過程，我們?nèi)匀徊幻靼走@些模式的激活意味著什么，因?yàn)槲覀冞€是不能接觸到整個(gè)模式層級中上下層的每個(gè)激活模式。要做到這一點(diǎn)，我們必須完全接觸那個(gè)人的整個(gè)大腦新皮質(zhì)。理解自己的思想內(nèi)容對我們而言已經(jīng)很困難，而理解別人的思想內(nèi)容還要求我們掌握與自己不同的大腦新皮質(zhì)。當(dāng)然，我們還不能接觸到其他人的大腦新皮質(zhì)，我們需要依靠別人的努力將其思想用語言（還有其他的方式，如手勢）表達(dá)出來。這樣，我們才能理解別人的思想。人們實(shí)現(xiàn)這種交流任務(wù)的能力不足也為此增加了另一層復(fù)雜性——難怪我們理解對方的同時(shí)也會(huì)產(chǎn)生誤解。

我們有兩種思維模式。第一種是發(fā)散思維，想法以一種不合邏輯的方式相互觸發(fā)。當(dāng)我們在做某事時(shí)，例如整理庭院或走在街上，突然回憶起幾十年前或幾年前的某段往事，那段經(jīng)歷被記起來——像所有的記憶一樣，以一個(gè)模式序列的形式。我們并不立即設(shè)想場景，除非我們能記起許多其他的記憶，而這些記憶能使我們合成一段更完整的往事。如果我們確實(shí)設(shè)想出場景，其實(shí)是受到那段往事的提示，在頭腦中將之建立起來，而記憶本身是不以圖片或形象存儲(chǔ)的。就像我之前提過的那樣，使這個(gè)想法浮現(xiàn)在我們腦海中的觸發(fā)因素也許明顯，也許不明顯。相關(guān)想法的序列也許早已被遺忘。即使我們記得，它也是一個(gè)非線性的、迂回的聯(lián)想序列。

第二種是定向思維。當(dāng)我們嘗試解決問題或者制訂一個(gè)嚴(yán)謹(jǐn)?shù)拇饛?fù)時(shí)就會(huì)用到它。例如，我們也許會(huì)在頭腦中編排想對別人說的話，或者組織我們想要寫的文章。在考慮這樣的任務(wù)時(shí)，我們早已將之分解，形成了子任務(wù)的層次結(jié)構(gòu)。例如，寫一本書涉及組織篇章，每個(gè)篇章由章節(jié)組成，每個(gè)章節(jié)由段落組成，每個(gè)段落包含表述觀點(diǎn)的句子，每個(gè)觀點(diǎn)有其組成元素，每個(gè)元素和元素之間的每種關(guān)系都需要連接起來，等等。同時(shí)，我們的大腦新皮質(zhì)獲得了需要遵循的特定模式。如果任務(wù)是寫作，那么我們就要避免不必要的重復(fù)，就應(yīng)該讓讀者能沿著我們的寫作思路走，就應(yīng)該盡量遵循語法和文體規(guī)則，等等。因此，作者需要在頭腦中建立一個(gè)讀者的模式，而這個(gè)構(gòu)想也要遵循層級關(guān)系。在進(jìn)行定向思維時(shí)，我們在大腦新皮質(zhì)中讀閱列表，每個(gè)列表擴(kuò)展成大量的子表層級，每個(gè)列表都有自己的考慮。另外請記住，大腦新皮質(zhì)模式中列表的元素包含條件式，所以我們后來的想法和行動(dòng)就取決于我們經(jīng)歷過程時(shí)做的評估。

此外，每次這樣的定向思維都會(huì)觸發(fā)發(fā)散思維的層級。在定向思維中，持續(xù)的思維風(fēng)暴會(huì)在我們的感官體驗(yàn)和嘗試中出現(xiàn)。我們的實(shí)際心理體驗(yàn)復(fù)雜混亂，由這些觸發(fā)模式的閃電風(fēng)暴組成，每秒發(fā)生約100次改變。

夢的語言

夢是發(fā)散思維的實(shí)例。夢能產(chǎn)生特定的意義，因?yàn)橐粋€(gè)想法觸發(fā)另一個(gè)的現(xiàn)象是基于我們大腦新皮質(zhì)中的實(shí)際模式聯(lián)系而發(fā)生的。在一定程度上，夢之所以無意義，是因?yàn)槲覀儑L試用虛構(gòu)的能力對其進(jìn)行修復(fù)。就像我將在第9章中描述的那樣，腦分裂患者會(huì)用控制語言中樞的左腦虛構(gòu)各種解釋，目的在于解釋右腦剛才如何處理輸入，而這個(gè)輸入左腦接觸不到。為了解釋事件的結(jié)果，我們也總是虛構(gòu)。如果你想要針對這種情況舉一個(gè)好例子，可以收聽金融市場動(dòng)態(tài)的每日評論。無論市場表現(xiàn)如何，它總會(huì)針對其原因提出合理的解釋，這種事后評論實(shí)在太多了。當(dāng)然，如果這些評論者真正了解市場，他們就不會(huì)浪費(fèi)時(shí)間來作評論。

虛構(gòu)行為也是在大腦新皮質(zhì)中完成。大腦新皮質(zhì)擅長提出滿足特定限制條件的故事和解釋。每當(dāng)我們復(fù)述故事的時(shí)候，我們都在進(jìn)行虛構(gòu)。我們也許會(huì)述說許多不必要的細(xì)節(jié)，或者忘記許多細(xì)節(jié)，以致故事顯得毫無意義。這就是為何隨著時(shí)間的推移故事會(huì)發(fā)生變化，隨著新的講故事的人一遍又一遍講述，甚至?xí)霈F(xiàn)不同的情節(jié)。然而，隨著口語進(jìn)化導(dǎo)致書面語出現(xiàn)，我們也就有了一項(xiàng)技術(shù)，能夠記錄故事的最終版本，避免這種變動(dòng)。

一個(gè)夢的實(shí)際內(nèi)容，如果到了能夠記住的程度，就也是一個(gè)模式序列。在一個(gè)故事中，這些模式代表限制條件，然后我們就虛構(gòu)一個(gè)滿足這些條件的故事。我們復(fù)述的夢的版本（盡管只是對自己無聲地復(fù)述）就是這個(gè)復(fù)述的故事。當(dāng)我們復(fù)述一個(gè)夢的時(shí)候，會(huì)觸發(fā)填充真實(shí)的夢的級聯(lián)模式，這些模式是在最初經(jīng)歷這個(gè)夢時(shí)產(chǎn)生的。

夢中的思考和醒著時(shí)的思考存在一個(gè)關(guān)鍵的區(qū)別。社會(huì)大學(xué)教了我們一個(gè)道理：某些行為，但就算只是想法，在真實(shí)世界中也是不容許的。例如，我們認(rèn)識(shí)到我們的欲望不可能立即得到滿足。商店中有不能從收銀機(jī)中搶錢的規(guī)定。另外，與被其吸引的人相處時(shí)也有限制。我們也認(rèn)識(shí)到忌諱某種想法是因?yàn)槲幕?。我們學(xué)習(xí)職業(yè)技巧時(shí)，也學(xué)到了與職業(yè)有關(guān)的嚴(yán)謹(jǐn)?shù)乃季S方式，因此避免了與職業(yè)秩序和標(biāo)準(zhǔn)相悖的思維方式。一方面，許多這樣的禁忌是有價(jià)值的，因?yàn)樗鼈冇兄诩訌?qiáng)社會(huì)秩序，鞏固社會(huì)進(jìn)步。但另一方面，通過支持落后的正統(tǒng)說法，它們也會(huì)阻礙進(jìn)步。這些正統(tǒng)說法正是愛因斯坦在其思想實(shí)驗(yàn)中嘗試駕乘光束時(shí)所拋棄的。

在舊腦的幫助下，文化規(guī)范在大腦新皮質(zhì)中被執(zhí)行，特別是杏仁核。我們的每個(gè)想法都會(huì)觸發(fā)另一個(gè)想法，有一些會(huì)聯(lián)系到相關(guān)的危險(xiǎn)。例如，我們認(rèn)識(shí)到，只在私人的想法中打破一項(xiàng)文化規(guī)范也會(huì)導(dǎo)致排斥。大腦新皮質(zhì)意識(shí)到它對我們產(chǎn)生威脅，如果我們抱有這樣的想法，杏仁核就被觸發(fā)，產(chǎn)生恐懼，通常情況下，會(huì)導(dǎo)致該想法終止。

可是，在夢中這些禁忌就被放寬了，我們就會(huì)經(jīng)常夢到文化上、性方面以及專業(yè)領(lǐng)域里視為禁忌的事情。這就好像我們的大腦意識(shí)到，做夢時(shí)我們不需要再做一個(gè)演員。弗洛伊德寫到了這個(gè)現(xiàn)象，但也記錄到，我們掩飾這些危險(xiǎn)的想法——至少我們嘗試回想起來時(shí)是這樣，所以大腦清醒時(shí)會(huì)繼續(xù)對它們進(jìn)行壓制。

事實(shí)證明，放寬職業(yè)禁忌對創(chuàng)造性地解決問題非常有效。每晚睡覺之前，我都用一種心理方法思考一個(gè)特定的問題。這會(huì)觸發(fā)序列想法在我夢中繼續(xù)思考。當(dāng)我做夢時(shí)，我能思考——夢到問題的解決方法，而且不需背負(fù)白天時(shí)需要背負(fù)的職業(yè)負(fù)擔(dān)。在早上處于半睡半醒的狀態(tài)時(shí)，我就能接觸到這些夢中的想法，這有時(shí)被稱為“清醒夢”。

弗洛伊德也寫到了通過解讀夢深入了解一個(gè)人的心理狀態(tài)的能力。當(dāng)然，關(guān)于這一理論的各個(gè)方面都有大量的文獻(xiàn)，但主要是通過對夢的調(diào)查深入了解自己。夢是由大腦新皮質(zhì)創(chuàng)造出來的，因此可以揭示在大腦新皮質(zhì)中發(fā)現(xiàn)的內(nèi)容和聯(lián)系。當(dāng)我們清醒時(shí)，釋放我們思維中存在的束縛也對揭示一些大腦新皮質(zhì)的內(nèi)容有用，這些內(nèi)容在其他情況下是不能被直接接觸到的。我們也可以合理推斷，在夢中結(jié)束的“模式”表征著對我們來說至關(guān)重要的事物，這些事物為我們理解自身躁動(dòng)的欲望和無名的恐懼提供了線索。

模型的根源

正如我在前面提到過的，20世紀(jì)80年代和90年代，我?guī)ьI(lǐng)一個(gè)團(tuán)隊(duì)開發(fā)隱馬爾可夫?qū)蛹壞Ｊ郊夹g(shù)，目的是識(shí)別人類語言和理解自然語言。這項(xiàng)工作是現(xiàn)在廣泛的商業(yè)系統(tǒng)的前身，而這些商業(yè)系統(tǒng)能夠識(shí)別和理解我們向它們傳遞的信息，例如你能與之對話的汽車導(dǎo)航系統(tǒng)，iPhone中的Siri，谷歌語音搜索Google Voice Search，以及許多其他的。實(shí)際上，我們發(fā)展的技術(shù)具有我描述的PRTM中的所有特征。它包括層級模式，每個(gè)更高層次都比其下的低層次概念更抽象。例如，在語音識(shí)別中，層次包括最底層的聲頻的基本模式，然后是音位，然后是詞語和詞組（經(jīng)常被識(shí)別成詞語）。我們的一些語音識(shí)別系統(tǒng)能理解自然語言命令的含義，所以更高的層次包括如名詞性詞組和動(dòng)詞性詞組的結(jié)構(gòu)。每個(gè)模式識(shí)別模塊能識(shí)別來自較低概念層次的一個(gè)線性序列的模式。每次輸入都有權(quán)重、規(guī)格和規(guī)格可變性的參數(shù)，存在向下傳遞的信號，指示一個(gè)較低層級模式為預(yù)期的模式。在第7章中我們就這項(xiàng)研究做了更細(xì)致的討論。

在2003年和2004年，PalmPilot的發(fā)明者杰夫·霍金斯（JeffHawkins）和迪利普·喬治（Dileep George）開發(fā)了一個(gè)層級皮質(zhì)模型，稱為層次時(shí)間記憶（hierarchical temporal memory）。霍金斯與科普作家桑德拉·布萊克斯利（Sandra Blakeslee）在他們的書《人工智能的未來》（On Intelligence）中描述了這個(gè)模型。霍金斯為皮質(zhì)算法的均勻性和其層級的、基于列表的組織提供了一個(gè)理由充足的例證?！度斯ぶ悄艿奈磥怼芬粫兴e的例子與本書中的例子之間存在一些重要的區(qū)別?；艚鹚棺⒅爻煞至斜淼臅r(shí)間（基于時(shí)間）屬性。換言之，列表的方向總是在時(shí)間上向前。對于一個(gè)二維模式，例如印刷體字母“A”中的特征如何在時(shí)間上有方向，他的解釋是根據(jù)眼球的運(yùn)動(dòng)來論斷。他解釋，用掃視的方式將圖像轉(zhuǎn)化為形象，這時(shí)我們并沒有意識(shí)到眼球的飛速運(yùn)動(dòng)。因此，信息到達(dá)大腦新皮質(zhì)不是一組二維特征，而是一個(gè)時(shí)間排序的列表。雖然我們的眼球確實(shí)在飛速運(yùn)動(dòng)，但是它們觀察一個(gè)模式（例如字母“A”）的特征中的序列并非總與時(shí)間順序保持一致。例如，眼睛掃視并不會(huì)總是按照先記錄“A”的頂點(diǎn)，再記錄其下凹處的順序。此外，我們能識(shí)別一個(gè)只出現(xiàn)數(shù)十毫秒的視覺模式，而這對眼睛掃視來說時(shí)間太短了。誠然，大腦新皮質(zhì)中的模式識(shí)別器將模式轉(zhuǎn)化為列表進(jìn)行存儲(chǔ)，列表也確實(shí)有序。但是，順序代表的并不一定是時(shí)間，雖然情況確實(shí)大多如此，但它也可能代表一個(gè)空間或更高層次概念的次序，正如我在上文中討論過的。

最重要的區(qū)別在于，我已將每個(gè)模式識(shí)別模塊的輸入的參數(shù)組納入其中，特別是尺度和尺度變化程度參數(shù)。20世紀(jì)80年代，我們嘗試識(shí)別人類語言時(shí)并沒有這種信息。這是受到語言學(xué)家告訴我們的“持續(xù)時(shí)間并不特別重要”的說法的啟發(fā)。這個(gè)視角是從一些字典中的例證中得到的，這些字典將每個(gè)詞語的發(fā)音寫成了一串音位，例如“steep”是［s］［t］［E］［p］，但并沒標(biāo)注每個(gè)音位預(yù)期該拖多長時(shí)間。而它的意義在于，如果我們創(chuàng)建了識(shí)別音位的程序，碰到這種4個(gè)音位的特定序列（在一次口頭發(fā)言中），就能夠識(shí)別該口語詞。我們用這種方式建立的系統(tǒng)在某種程度上管用，但是不能處理擁有大量的詞匯、多個(gè)揚(yáng)聲器，以及說個(gè)不停的口語詞這些特征的情況。如果我們利用隱馬爾可夫?qū)蛹壞Ｊ绞占總€(gè)輸入的規(guī)格分布，作用就很明顯了。

【注釋】

[1]軸突是指動(dòng)物神經(jīng)元傳導(dǎo)神經(jīng)沖動(dòng)離開細(xì)胞體的細(xì)而長的突起。軸突為神經(jīng)元的輸出通道，作用是將細(xì)胞體發(fā)出的神經(jīng)沖動(dòng)傳遞給另一個(gè)或多個(gè)神經(jīng)元分布在肌肉腺體的效應(yīng)器。在神經(jīng)系統(tǒng)中，軸突是主要的信號傳遞渠道?！幷咦?/p>

[2]樹突是細(xì)胞體的延伸部分產(chǎn)生的分枝。樹突是接受從其他神經(jīng)元傳入的信息的入口。樹突接受上一個(gè)神經(jīng)的軸突釋放的化學(xué)物質(zhì)（遞質(zhì)），使該神經(jīng)產(chǎn)生電位差形成電流傳遞信息。每個(gè)神經(jīng)元可以有一或多個(gè)樹突，可以接受刺激并將興奮傳入細(xì)胞體?！幷咦?/p>

[3]連續(xù)統(tǒng)是一個(gè)數(shù)學(xué)概念，是指連續(xù)不斷的數(shù)集?！幷咦?/p>

[4]條件句是一種表示假設(shè)的主從復(fù)合句，一般由條件從句引出某種假設(shè)，再由主句表示基于這種假設(shè)下的反饋?！幷咦?/p>