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大脑并非生物计算机
2019年12月27日 09:45 来源:中国社会科学网-中国社会科学报 作者:黄俊维 字号

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  大脑的可塑性以及人类的学习,是通过硬件和软件同时改变而实现的。科学家常常指出,某种特定的学习,就是神经信号回路的改变,例如神经递质敏感性的变化、神经突触的增长、神经元的凋亡等。但是,计算机可塑性,是在既定的硬件之上,通过外在的、人为的增减软件和数据来实现的,即便最近大行其道的“深度学习”,改变的同样是计算机的软件和数据,而没有伴随着硬件的变化。

  大脑是如何运作的?心智的本质又是什么?这大概是人类思想史上最为深邃的哲学问题之一,无数的哲学家和科学家对此上下求索、孜孜不倦。历史上,有哲学家曾经把心智比喻成帆船上的舵手,也有学者认为大脑就相当于一块精密的钟表。时至今日,随着心理学、神经科学与计算机科学的急速发展,科学家和哲学家们则倾向于一个颇为流行的说法:大脑就是一台生物计算机。其中的神经元相当于计算机的各种硬件,心智是其上的软件或程序,而思考就是这些程序运作的产物。

  计算隐喻受到广泛认可

  大脑是一台生物计算机,这个被称为“计算隐喻”的观点受到广泛认可,在众多认知科学相关领域中被视为默认前提。这对学术界的相关研究产生深远的影响,例如,认知心理学往往会从计算的角度去分析和理解大脑中的某个认知机制,认为其中存在类似于算法的结构,科学家的任务就是去“破解”这些潜藏的算法;心灵哲学在关于“心身关系”与心智本质的争论中,则可以依赖于这一隐喻,通过引入计算机的运作原理来解释人类心智及思维运作的方式。此外,在当下十分热门的人工智能研究中,“大脑就是计算机”的说法也具有极大的影响力,使得科学家和工程师们试图使用计算机去模拟,乃至最终实现人类大脑的各种功能。部分人工智能工程师和理论家甚至认为,能在计算上完美实现或超越人类大脑的计算机和机器人,就是有意识、不亚于人类的独立思维个体,大量科幻作品中也采用或认可了这个激进的观点,并进一步探讨背后的关于人性、人的价值和机器人权利等伦理问题。不难发现,这些问题提出的背后也同样是以计算隐喻为前提。

  可以说,计算隐喻在科学、哲学、人工智能研究和部分文学艺术上已成为关于人类大脑与心智的一种主流解读,但这是否为一个正确观点?

  大脑并不仅做计算

  在计算隐喻的支持者看来,人类在清醒状态下进行的有意识的思考就是在做计算。此外,即便是无意识的、发散性的认知活动,例如做白日梦、幻想、直觉思考等,也可被认为是大脑计算机上的软件在做“后台运算”。但是,即便有意识的思考再加上各种“后台运算”,也无法覆盖大脑所产生的所有活动:人类具有丰富多彩的情感,以及哲学家称为“感受质”的心灵状态。所谓感受质,即诸如“红色的感觉”“疼痛的感受”等对各种事物的亲身体验。无论是情感还是感受质,显然也是由大脑产生、占据我们生活重要地位的心灵状态,但是它们难以被认为是一种计算。

  从最宽泛的意义上看,计算需要以数据或信息作为操作对象、具有明确的解题目标,然后以一定算法来求解。所以,计算是一个包含数据或信息、有向且有穷的过程,但情感和感受质是大脑所产生的存在状态,而不是过程。“我”在当下处于愉悦的情感当中,但愉悦本身似乎不需要包含数据或信息,也不是有向和有穷的。类似的,若我具有红色的感觉或者疼痛的感受,尽管也许包含一些信息,但感受质并非一个过程,而且也没有明确的求解方向,所以同样不应视为一种计算。

  事实上,大脑的确可以进行计算,也经常需要计算,但计算隐喻的问题在于把大脑看成是只能进行计算,或绝大部分时间、绝大部分活动都在进行计算的机器,这无疑是不恰当的。

  大脑具有生物性与可塑性

  计算机是精致的人造物,在诞生之初就具有完好的“出厂状态”,人们可通过增减其上的软件从而改变、增减其功能,然后随着不断使用,计算机的硬件会逐渐老化乃至损坏。而大脑作为生物器官,具有与人造物不一样的生命周期,它在一生之中不断变化,会经历发育成长与衰老死亡。这意味着,作为硬件的大脑,并没有一个明确的“出厂状态”,这使得我们用计算隐喻来理解以及研究大脑的时候,只能武断地选取大脑的一个特定时期,例如青壮年的大脑。但是,婴儿的大脑、老年人的大脑以及作为具有生命周期的、具有“历时性特征”的大脑,却难以在计算隐喻之下得到理解。

  更重要的是,大脑的可塑性以及人类的学习,是通过硬件和软件同时改变而实现的。科学家常常指出,某种特定的学习,就是神经信号回路的改变,例如神经递质敏感性的变化、神经突触的增长、神经元的凋亡等。但是,计算机可塑性,是在既定的硬件之上,通过外在的、人为的增减软件和数据来实现的,即便最近大行其道的“深度学习”,改变的同样是计算机的软件和数据,而没有伴随着硬件的变化。进一步说,大脑的可塑性和学习实际上并不明确区分硬件和软件,而把大脑(物理基础)视为硬件、心智视为软件的计算隐喻却无法很好对应这一重要特质。

  计算隐喻已不合时宜

  从古至今曾存在过众多关于大脑和心智的隐喻,例如舵手隐喻、钟表隐喻等,但它们已经无法很好地匹配当下关于大脑和心智的科学发现。同样地,已经流行了数十年、并且当今依然是主流的计算隐喻,也存在同样的问题。

  把计算视为大脑的主要功能,以及忽略它的生物性和可塑性,是计算隐喻的两大缺陷。无可否认,计算隐喻能够揭示出大脑运作的一些特性和规律,但这相当于把一台烤炉视为食物消毒机一样,尽管依然可以从中理解到烤炉的部分作用和价值,例如对食物进行杀菌处理,却难以准确把握烤炉是什么。类似的,把大脑看成一台碳基生物计算机,也无法准确理解大脑,以及人类那复杂的心智。

  此外,计算隐喻会使研究者过于关注大脑与计算机在功能和结构上的映射关系,从而带来一些偏颇和忽视。例如,神经胶质细胞在很长时间内被认为仅仅是大脑的支架,但新近的研究却发现,它们能够在一些细微的方面影响大脑机能。类似的,现在一些认知科学家提出“具身认知”的概念,指出认知不仅是由大脑或神经系统独立完成,人类的躯体和各种生理状态也同样参与到认知当中。这些都是在计算隐喻的模型下难以理解和接受的。

  可以说,计算隐喻在目前来看已不合时宜。也许未来会产生出新的心脑隐喻模型,例如已稍有苗头的万维网隐喻。但迄今为止,人类对大脑及心智的探究还相当有限,我们不应期待新的隐喻能提供完整而准确的理解,而应当视为最新科学成果之下的一种特征性诠释。

  (作者单位:华侨大学哲学与社会发展学院)

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