柔以克刚的三重智慧｜大卫·伊格曼自我进化四部曲

文 | 洪波

你读这本书的时候，大概是坐在温暖阳光照着的阳台上，或者是咖啡馆一角混合着香气的音乐中，或者是地铁里拥挤而嘈杂人群中……大卫·伊格曼也许和你一样在充满颜色、声音、气味、触觉的世界中思考这些感觉是从哪里来的：为什么我们的大脑把这些外部世界的输入收拾得如此井井有条？为什么我们可以充满兴趣地去读一本新书、尝试一种新口味的咖啡、到一个陌生的城市旅行、练习游泳或者瑜伽，甚至学习一门新的语言？

这一切的秘密都在动态重连的大脑中，或者更准确地说，在动态重连的大脑新皮质里。近千亿神经元皱褶地挤在一起，看不出有什么了不起的规律，但你我丰富的感觉、运动、记忆、语言、意识，这一切不可思议的东西，都来自其中！

伊格曼和我一样对脑科学痴迷，研究大脑的可塑性、联觉、时间感知，但他不同寻常地同时拥有文学学位，是一位非常受人欢迎的科普作家，善于轻松而愉悦的写作。他在纪录片《大脑的故事》中用极富感染力的语言，雄辩地说明，我们眼前的世界只是大脑根据有限的输入自主构建出来的“神经现实”，这个构建的“现实”合理有序，归功于不断改变的神经连接。这些不断改变的神经连接，赋予这个“神经现实”以意义。

探索人脑之谜不容缺失的

思考维度

笛卡尔的时代，人们认为大脑是水泵一样的机械装置，思想和灵魂可以在其中流动；冯·诺伊曼的时代，人们认为大脑是执行计算的电路，进行着和数字逻辑一样的运算；进入互联网和人工智能时代，人们笃定地认为人脑是神经元组成的网络，甚至按照这个“网络”隐喻造出了人工的大脑，也就是人工智能。这些隐喻作为认知框架，很好地指引了人们探索人脑奥秘的道路。可是这些隐喻，缺失一个重要的思考维度——大脑是活的机器、活的网络，神经元之间的连接时刻在变化。从开头读到这里，你的大脑中千万个神经元之间的连接已经被我的文字改变了。这种动态重连的改变恰恰是人脑之谜的关键所在，也是今天的人工智能所望尘莫及的。人工智能大模型今天正在纠结的是，究竟在训练阶段还是推理阶段投入更多算力？对于人脑，训练和推理是同时完成的，每次推理可能都在改变连接权重。人工智能机械地采用反向传播、强化学习这样的策略去离线改变人工神经元的连接，试图让智能体以不变应万变，实在有些莽撞而过于使用蛮力。

生物大脑，特别是人的大脑，不仅在看得见的形态上是柔软的，在看不见的机理上也是柔软的。

湛庐这次重磅推出的大卫·伊格曼“自我进化四部曲”——《粉红色柔软的学习者》《1立方厘米银河系的我》《皱巴巴果冻的绚丽人生》《三磅褶皱的创造力》，正是向读者揭示大脑“柔以克刚”的智慧。

我从这一套书里读到了如下三重智慧，分享给大家作为阅读的框架。与此同时，我又想特别申明，伊格曼的每一本书都是一张网，有独特清晰的主干观点，也藏着很多隐秘而有趣的故事和灵感，等着你去发现。

与众不同的神经地图

塑造独特的你

第一重智慧是神经元相互竞争，带来大脑多样性，塑造独特的个体。神经生物学的研究，大都指向一个规律：大脑皮质下的神经核团基本是由基因决定的硬连接（hardwired），是从海洋鱼类直到灵长类，长期适应环境遗传和变异的产物，人类自然是很好地继承了这笔智慧的遗产，你的大脑中也存在喜爱高能量食物、贪于享受、逃避危险、恐惧未知、害怕孤独的神经回路，而且你很难改变这些硬连接神经回路，它们并不柔软灵活，大部分时候你只能向它们妥协。从灵长类开始，大脑皮质快速膨胀，甚至颅骨容不下突然增多的神经元，原本平坦的大脑皮质表面被迫形成褶皱，展开的面积大概相当于4张A4纸。在这4张A4纸的面积上，神经元始终在动态重连（livewired）,不断相互竞争，“攻城略地”，从而塑造了每个人独特的大脑。

《粉红色柔软的学习者》这本书通过神经外科大师怀尔德·彭菲尔德（Wilder Penfield）的“小矮人”大脑地图、断臂将军的幻肢痛、实验室中被切断神经连接的猴子大脑图谱的变化等传奇故事，以及大量盲人、聋人感觉替代的例子，形象地说明来自外界的各种感觉输入，不断争夺大脑皮质这几张A4纸上的领地。教科书里大脑皮质的功能图谱，其实大大简化了真实大脑的复杂性。几乎每个人的大脑皮质功能分区都是不一样的，你的后天经历塑造了这张与众不同的“神经地图”。你是宇宙间与众不同的那一个，很大程度上是因为你的独特神经连接，而不仅仅是你的遗传基因。最重要的是，大脑皮质神经连接是“柔软可变”的，你可以通过主动的选择来改变你的神经地图，进而成为更好的自己。当然，很有可能，因为一万小时的努力，你的大脑皮质某个地方会比常人多出一个Ω状的褶皱。

主动改变的神经网络

助你高效决策

第二重智慧是神经网络主动改变，应对不确定性，让人类成为万物之灵。我们大脑皮质网络的神经元数量有限，能量消耗大抵和几十瓦的灯泡相当，所以无法像人工智能那样贪婪地扩张硬件。一个堪称奇观的秘密，就是一张不断改变的神经网络。用数学的语言来说，你的大脑皮质网络的连接矩阵元素是可变的。这些可变的矩阵元素承载了你在街上认出好友的计算机制，也承载了你网上购物反复比选权衡的决策机制，更承载了去年夏天某段旅行的美好回忆，所有这些都是动态的，如流水一般，而不是一个个静态符号，或者一张张图片。这种改变不是后台大量数据训练的结果，而是你每次经历、每个动作、每次决策实时塑造的。

正如伊格曼在《1立方厘米银河系的我》这本书里提到的，大脑皮质网络那如银河系般绵密的神经连接，会不断根据外界的刺激和内在的选择重塑自我，不仅在应对不确定性时展现出高度的灵活性，更是在每一次决策中主动预测并实时进行调整。一种被称为“主动推理”的理论认为，生物大脑是在主动预测下一时刻要经历的事情，而不是被动处理。也就是说，我们大脑皮质的神经连接在看到、听到、摸到事物之前就已经改变了。“从根本上说，大脑就像一台预测机器，驱动自身不断自我重塑。”

人类能够如此灵活地应对迅速变化的环境，处理世界的不确定性，正是因为背后的生物学机制在不断完善中。起码我们已经知道，描述神经突触连接如何因为神经活动而改变的赫布法则——一起放电的神经元之间的连接就会增强，先后放电的时机很重要，正如你和好朋友之间总是快速响应，有求必应；乙酰胆碱这类化学分子也在背后调节神经可塑性，心情愉快、主动积极的学习，会通过乙酰胆碱来提高神经连接的可塑性，当然，奖励也是促进神经连接重组的关键因素。

《皱巴巴果冻的绚丽人生》这本书刚好提到了在生命的不同阶段，这种神经可塑性的规律不尽相同：刚出生时大脑皮质有点像一团乱麻，随后因为大量信息的涌入而迅速裁剪神经连接；然后是一段敏感的时间窗口，大致在六七岁以前，负责视觉、听觉、语言、运动的这些神经网络极度可塑，所谓“天纵英才”大概就是得益于这些窗口。这段时间应该是孩子们充分玩耍，和真实世界亲密互动的最佳时间窗口。也许我们的家长应该反思一下，是不是亲手扼杀了自己身旁的小天才。伊格曼还讨论了一个辩证的问题，既然大脑皮质如此多变，那是什么机制让我们的大脑保持稳定性，从而确保我们每个人的行为模式是稳定可靠的？这部分的讨论与我心有戚戚焉，从快到慢不同层次的可塑性也许是可能的机制，我的实验室几位博士生也正在从脑网络动力学角度研究这个问题。

动态重连的大脑

塑造文明奇迹

第三重智慧是人脑动态重连，让我们超越现实塑造文明。在《三磅褶皱的创造力》这本书中，伊格曼指出，我们的大脑一方面试着用预测世界的方式来节省能量；另一方面，它又沉浸在寻求意外之事中不能自拔。我们既不想生活在无限循环之中，也不想一直生活在意外之中。这是一种利用已知和探索未知之间的平衡。这就是为什么我们的生活中会充斥着很多同形物：它们的一些特征都是仿照以往的设计得来的。回想一下，苹果的平板电脑在市场上刚出现时，其特色之一便是装有“图书”的“木制”书架。同时，程序员也致力于让你在滑动屏幕的时候有“翻页”的体验。即便是最先进的技术，也总与它的历史血脉相连。虽然这种利用和探索的权衡并非人类特有，但是当几代小松鼠占领了几片灌木丛时，人类已经用技术占领了整个地球。

“动态重连不仅是令人惊喜的自然景观，也是记忆、灵活的智力以及文明存在的基础。”伊格曼不是一个寻常的脑科学家，他在这套书中体现出一种“悲天悯人”的哲思。我们的大脑连接努力地反映、重建甚至预测客观世界，难道我们和其他生物一样，只是为了汲汲营营、寻欢作乐？人之所以为人，在于可以用自己的智慧改造世界，塑造文明。

在《粉红色柔软的学习者》中，作者讨论了大脑的动态重连机制，如何实现感觉运动修复或者增强，帮助盲人、聋人、脑卒中患者通过感觉替代或者运动训练，重新看到、听到、动起来。正常人也可以通过类似的技术，获得“第六感”，看到红外线、体感到环境和情绪等等，实现感觉增强。帮助残障人士运动的脑机接口背后也有可塑性机制，当瘫痪患者脑控假肢的时候，他们的大脑实际上重新部署了神经连接，学会了控制假肢或者计算机光标，而不是简单用解码算法替换原来的神经连接。如果没有神经可塑性，人工耳蜗、人工视网膜、脑机接口这些神经替代物，是无法实现功能重建的，这一点往往被人们忽视。最近我和实验室伙伴在微创脑机接口首位截瘫患者老杨身上看到的，正是这样一种神经可塑性的奇迹：大脑皮质的可塑性让脑控机械手越来越娴熟；而每一次成功脑控产生的神经放电又促进了脊髓损伤的神经修复。在《粉红色柔软的学习者》这本书的最后，伊格曼把动态重连的思想提升到新的维度，很有洞见地指出，也许像电力网络、物联网、高密度芯片、人工智能网络等这些复杂系统，可以借鉴学习大脑网络的动态重连机制。

这个世界真是这样吗？为什么能够意识到自我的存在？人类能够通过神经技术变得更加强大吗？怎样才能更有想象力和创造力？答案就在这大卫·伊格曼的“自我进化四部曲”里，或者说答案就在你的眼球后面，那皱巴巴果冻般、有着比银河系恒星还多的连接、三磅重的柔软的学习者。

THE END