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第2章
简单与复杂

鸟类没有螺旋桨也能飞行,人类不借助轮子也能移动。翅膀与螺旋桨外形不同,但都是用来飞行的;腿和轮子外形不同,同样是用来行进的。

人们对计算机这个信息处理系统的行为感兴趣,所以同样也对作为信息处理系统的大脑行为产生了兴趣。若非对计算机感兴趣,人们发现大脑治疗方法的可能性就会大大降低。许多有用的想法源于计算机领域,并且事实证明它们有助于我们理解大脑功能,但计算机系统行为和大脑系统行为之间可能存在根本差异。在某些方面,人类必须依赖计算机来提供想法,因为这会让我们更好地了解大脑。

事实上,计算机和大脑都靠电力运转;英美两国说同一种语言,但这有时更容易造成误解而非促进理解。在多个方面,大脑电路与计算机压根不同。例如在神经回路中,从“导线”两端开始的两个单脉冲会相互抵消,这与计算机的通电完全不同。哪怕大脑和计算机都是“信息处理系统”,它们之间的差异也是如此悬殊。

大脑与计算机在功能上也存在相当大的差异。例如,计算机会识别文字与图案,但识别手写体非常困难,而识别复杂的数学运算序列却十分容易;大脑系统识别文字与图案非常容易,但要识别数学运算序列就相当困难。

计算机有枯燥但准确的记忆,资料被储存在其中,而后又被取出使用,完好如初。计算机的部分处理能力用来处理资料,部分记忆则不处理资料,而是储存资料。大脑系统很可能非常不同,根本没有专门负责计算的部分,只有相当糟糕的记忆。矛盾的是,大脑因为记忆较差,才可能成为一台优秀的“计算机”。大脑记忆较差,原因是它并非简单地储存所接收到的信息,而是筛查、挑选和改变信息。这是信息处理行为,所以从大脑记忆中输出的内容就不太可能与输入的内容一致。

大脑系统的基本特征之一是笑,但计算机系统则不具备。笑是一种“创新”,计算机如果懂得笑,就意味着它们已经懂得做很多其他事,对人类来说可能就大事不妙了。

经过人类刻意编程的计算机完全有可能模仿大脑系统的功能,甚至能够笑、能够创造。但这也并不代表计算机与大脑的运作相似,只是两者得出的最终结果相似。例如,教某人画一个正方形很容易,但让他理解正方形的数学定义就麻烦多了,尽管这两种做法结果一样。

我们看到某个复杂的结构时,可能难以想象它由哪些简易的单元组合而成;揣摩一项复杂的操作时,可能难以想象它由哪些简单的过程交互而成。即使接受由简至繁的可能性,我们可能仍然难以看出这些单元或操作的排列组合方式。

图1显然是一个复杂的模式,其基本组织原理是什么?

图2罗列了四张轮廓图,每张图都是由相同类型的基本单元组成。那么,单元分别是哪些?它们是怎样组合的?

大脑看似是一个非常复杂的系统,解释起来似乎很复杂,但最复杂的过程也可能由简单的过程组成,最复杂的数学计算也终归取决于小学教的加、减、乘、除这四个基本算法。然而,计算太空舱准确登陆月球所需的数学知识,则与学校课本相去甚远。最终,整场计算都依赖于一个简单的过程,就像打开或关闭开关,在两种状态之间切换。在空间或时间里,数百万个这样的“开关”以不同的方式排列组合,作为计算的基础。

例如,对某些基本音乐原理的阐述,谱成了最丰富的交响乐;对物理学中某些基本原理的阐述,解释了大部分的宇宙万物;生物随机突变与适者生存的简单进化过程,最终产生了物种的复杂多样性。

图1

图2

如图3、图4所示,着眼于简易的基本单元,就容易看出具备复杂功能的复杂结构是如何构建的了。反之,着眼于复杂结构则不太容易看出基本单元。本书的目的并非将大脑系统的复杂行为拆解为简单的基本过程,而是要说明,简单的基本过程可能经过组合形成像大脑系统一样的复杂行为。

图3

图4 NqREPpuspV3cBeAeCpzNNvGE5xDJRrDezr8n927gBChAkUe5ccBJVKpZ/2pVagYw

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