智能时代

    回归硬件，用智能重塑所有的既有产业，已经成为科技产业界公认的最具想象空间超级大趋势。随着可穿戴设备、手机、路由器等浅智能产品不断涌现，智能已经不再是吸引眼球的营销噱头或极客们自娱自乐的玩具，它正越来越广泛地嵌入到每一个人的生活情境之中。先机决定一切，谷歌、苹果、微软等科技巨鳄正疯狂地加速布局智能领域，未来的世界注定是一个高度智能的世界。
    掌上电脑PDA创造者、智能领域的先驱人物杰夫·霍金斯，深入人类智能的核心区域——人脑，详细揭密人类智能的运作之谜。完美认知带来完美的重构。

   杰夫·霍金斯，备受世界科技界推崇的领袖级人物，掌上电脑及手写输入系统发明人，Plam Computing、Handspring及红木神经科学研究院创始人，美国国家工程院成员。
   桑德拉·布莱克斯莉，《纽约时报》著名科普专栏作者。畅销书《大脑中的幽灵》合著者。

第一章　人工智能   //001
第二章　神经网络   //019
第三章　人　脑   //039
第四章　记　忆   //067
第五章　智能理论的新框架   //091
第六章　大脑皮层是如何工作的   //115
第七章　意识与创造力   //189
第八章　智能的未来   //221
结  语   //251

附　录　可检验的11个预测   //253
参考书目   //263
致　谢   //271

第五章　智能理论的新框架
　　在深入探讨大脑皮层如何进行预测之前，让我们再多看一些例子。对这个问题思考得越多，你就会越发认识到，预测无处不在，它是你理解世界的基础。
　　今天早餐我做了薄煎饼。在此过程中的某一刻，我伸手到厨台下去开柜门。凭着直觉，我不用去看就知道会摸到什么——这应该是柜门把手——也知道什么时候会摸到它。我拧牛奶瓶盖，知道它会转动并能打开。我放上煎锅打开开关，预期旋钮被轻轻推入，然后稍微费力旋开，大约1秒钟后，火苗会“噗”的一声冒出来。在厨房里的每一分钟，我都会做出几十或上百个动作，每一个动作都会包含许多预测。之所以能肯定这一点，是因为如果在这些常见的动作中有任何一个与预期不同，我都会立刻注意到它。
　　在你走路时，每次落脚，你的大脑会预测你的脚何时停止移动，以及脚下的东西有多少弹性。当在楼梯上一脚踏空时，你会立刻意识到出错了。在落下的脚超出预期中台阶高度的一刹那，你就明白自己有麻烦了。你的脚没有任何感觉，而你的大脑却预测此时应该踩到台阶了，此时这个预测与实际情况便是不相符的。一个由计算机驱动的机器人会毫无知觉地摔下来，根本意识不到有什么不对劲。然而一旦你的脚超出大脑预期应该停止的地方，哪怕是几厘米，你就会马上意识到。
　　当你听一首熟悉的旋律时，你会在头脑中提前听到下一个音符；在你听自己最喜欢的专辑时，下一首歌开始之前几秒钟你就能听到它的前奏。这是怎么回事呢？原来，在你听到下一个音符时大脑中应该激活的神经元，在你实际听到它之前就提前被激活了，于是你在头脑中“听”到了这首歌。神经元的激活是对记忆的反应，这种记忆的持续时间长得惊人。在距离第一次听某张音乐专辑的多年以后，当再次听到它时，你仍能于一首歌曲结束后自然而然地提前听到下一首歌的前奏，这种现象非常常见。而当你随机播放一张你所中意的CD时，就会产生一种由轻微的不确定而引发的愉悦感，因为你知道自己对下一首歌曲的预测是错的。
　　听人说话时，你往往会在他们一句话说完之前就提前知道他们要说什么——至少你认为自己知道。有时候，我们所听到的甚至不是说话者实际说的，而是我们希望听到的。（小时候这种事曾多次发生在我身上，以至于妈妈带我去看了两次医生，检查我的听力是否有毛病。）之所以会出现这种情况，部分原因是因为人们在谈话时总会使用一些常见的词语和表达方式。如果我说：“人之初，性本……”你的大脑就会在我说出“善”字之前，激活代表它的神经元（而如果你不熟悉这句三字经的话，可能就不知道我在说什么）。当然，我们并不是总能知道别人要说什么，预测也并不总是准确的。确切地说，我们的大脑是通过对即将发生的事情进行概率预测来工作的。有时候我们能够确切知晓将要发生的事情，而另一些时候我们的预期则分布于几种可能性之中。假设我们在一家小餐馆的桌子旁吃饭，我对你说：“请递给我……”无论我接下来说的是“盐”、“辣椒”还是“芥末”，你的大脑都不会感到惊讶。从某种意义上说，你的大脑已经立刻预测到所有这些可能的结果了。但如果我说：“请递给我人行道。”你就会觉得有什么不对劲了。
　　再回到音乐上来，在这里我们同样可以看到概率预测。如果给你听一首从没听过的歌，你仍然可以有相当强的预期。在西方音乐中，我会预期听到一个规则的节拍、一个重复的节奏，我会预期包含相同数量小节的乐句，并期望歌曲在主音高上结束。你可能不明白这些术语的意思，但假设你听过类似的音乐，你的大脑会自动预测节拍、重复的节奏、乐句以及歌曲的结束。如果一首曲子违反了这些原则，你马上就会意识到有问题。花1秒钟想想这其中的奥秘吧。在听一首从未曾听过的歌时，你的大脑所经历的模式是它从未经历过的，然而你仍然可以作出预测并判断是否有哪里不对。这些下意识的预测是以存储在你大脑皮层里的一套记忆为基础的。你的大脑不能确切地说出接下来会发生什么，但它仍然能够预测哪些音符模式很可能出现，而哪些不可能。
　　我们都有过这样的经历：突然注意到持续的背景噪声——如远方的气锤声或单调的背景音乐——停了下来，而在它们发出持续的声音时我们根本不曾注意到。你的听觉区域预测的是音乐一秒接一秒的连续性，只要声音没有变化，你就不会留意。而如果声音突然停止，就会破坏你的预测，从而吸引你的注意力。有一个历史上真实存在的例子：就在纽约市刚刚停运高架列车的那段时间，经常有人半夜打电话报警，声称被什么东西惊醒了，而报警的时间，往往是以前列车经过他们公寓的时间。
　　人们喜欢说“眼见为实”。然而，在我们所看到的事物中，实际看到的与期望看到的，在比例上旗鼓相当。这方面一个最有趣的例子与研究人员称为“填补”的现象有关。你可能已经知道，在每只眼睛的视网膜上都有一个盲点，这里是视神经穿过叫作“视盘”的小洞离开视网膜的地方。这个区域没有任何光感受器，因此在视野中相应的那一点上，可以说是永久失明的。但是你通常不会注意到它们。这是为什么呢？原因有两个，一个很平常，另一个则富有启发性。平常的那个原因就是，你的两个盲点并不交叠，因此一只眼睛能够补偿另外一只。
　　但有趣的是，即使你只睁一只眼，仍然不会注意到盲点。你的视觉系统“填补”了缺失的信息。当你闭上一只眼睛，观看风格华丽的土耳其编织地毯或是樱桃木桌面上的波状纹理时，你不会看到一个黑洞。地毯上全部的线结和木头纹理上所有的暗结都会在被盲点覆盖的时候消失在视网膜的图像里，然而你所看到的却是无缝延续的纹理和颜色。你的视觉皮层利用记忆中类似的模式，形成了一个连续的预测信息流，用来填补任何缺失的输入信息。
　　这种“填补”发生在视觉图像的各个部分，不只是在盲点上。比方说，我给你看一张海岸的照片，一段漂流木倒在几块海边的岩石上，岩石和木头之间的边界清晰可辨。然而，如果我们将图像放大，你就会看到岩石和漂流木相接之处的纹理和颜色非常相似。在放大的视图中，木头的边缘很难与岩石相区分。如果我们观看整个场景，漂流木的边缘就很清楚，然而实际上这个清楚的边缘是我们从图像的其他部分推断出来的。当我们看世界时，我们感知到不同物体被清晰的线条和边界分开来，但进入我们眼睛的原始数据通常是纷乱而模糊的。我们的大脑皮层将它认为应该位于那儿的信息填补到那些缺失或混乱的部分，于是我们便看到了清晰的图像。
　　视觉的预测同时也是眼动方式的一个功能。在第三章中我曾提到过扫视，即是说，每秒钟大约有3次，你的眼睛会从一个注视点上突然跳到另一个。一般来说你不会意识到这些眼动，而且你通常不会有意识地去控制它们。每当你的眼睛跳到新的注视点时，进入大脑的模式都会完全不同于上一个注视点，因此，你的大脑在1秒内会看到3次完全不同的东西。扫视并不完全是随机的。当你看到一张脸时，通常会先注视一只眼睛，然后是另一只，左右不停地来回看，偶尔注视一下鼻子、嘴、耳朵以及其他特征。你感知到的只是“脸”，而你的眼睛注视的却是眼睛—眼睛—鼻子—嘴—眼睛，等等。我知道你所体验到的并非如此。你所感知到的是这个世界的连续景象，但进入你大脑的原始数据，抖得就像出自一台用废了的摄像机。
　　现在来想象一下，你遇到了一个在长眼睛的地方长出一只鼻子的人。你的眼睛会首先注视在他的一只眼睛上，然后扫视到另一只眼睛，但你在那里没有看到眼睛，而是看到了一只鼻子。你肯定会觉得有问题。而你之所以会有这个感觉，是因为你的大脑对于将要看到的事物有一个期望或者说是预测。当你预测看到眼睛，结果却看到了鼻子，这个预测就被打破了。因此，伴随着每一次扫视，你的大脑每秒钟都会对接下来将要发生的事情作出好几次预测。一旦预测出错，就会马上引起你的注意。这就是为什么当我们遇到身体有畸形的人时，很难忍住不看他们。如果遇到长了两个鼻子的人，你能忍住不盯着看吗？当然，如果与这个人一起生活一段时间，你就会习惯他的两个鼻子，不会再将它当作非同寻常的事物去加以关注了。
　　现在来想想你自己。你正在作着什么样的预测？当翻动这本书时，你会预期页面稍稍弯曲，并以一种可预见的方式翻动，它应该与翻动封面的方式是不同的。如果你正坐在椅子上，你会预测身体所感受到的压力是持续不变的。但如果座位开始变湿，或者向后滑，或者出现了任何一种意料之外的变化，你就会将注意力从书上移开，去弄清楚发生了什么事。花点时间观察自己，你会明白，你对世界的看法和理解也同预测紧密相连。你的大脑建立了关于这个世界的模型，并不断地将它与现实相比照，得益于这个模型的有效性，你才能够知道自己在哪里以及正在做什么。
　　预测并不仅仅局限于“看”和“听”这些低级的感觉信息模式。到目前为止，我的讨论一直局限于这一类例子，因为它们是介绍智能新框架的最简单方式。然而，根据蒙卡斯尔的理论，适用于低级感觉区的原理也必然适用于所有皮层区域。人类的大脑之所以比其他动物的大脑更聪明，是因为它可以对更抽象的模式和更长的时间模式序列作出预测。要预测我妻子今天看到我时会说什么，我必须知道她曾经说过什么（今天是周五，垃圾桶必须在周五晚上放到马路边上，上周五我没有按时做这事），还有她脸上当时的表情。当她张开嘴时，我非常强烈地预感到她会说什么。在这种情况下，尽管我不知道她确切的话语会是什么，但我的确知道她会提醒我把垃圾桶拿出去。最重要的一点是，较高的智能并不是一种有别于感知智能的过程，它从根本上同样有赖于大脑皮层记忆和预测算法。
　　请注意，我们所使用的智力测验，在本质上就是对预测能力的测验。从幼儿园开始直到大学，智力测试的基础都是作出预测。比如，给你一个数字序列，问你下一个数字应该是什么；或者给你看一个复杂物体的3个面，让你判断下面哪一个图形也是这一物体的一个面；或者问，字母A相对于字母B，就像字母C相对于字母__？
　　科学本身就是一种预测训练。我们通过一套假设和测试的过程，来推进我们对世界的认识。这本书本质上也是对于智能是什么以及大脑如何工作的预测，甚至连产品设计从根本上说也是一种预测的过程。无论是设计服装还是手机，设计师和工程师们都会试图预测竞争对手会做什么，消费者想要什么，新的设计将花费多少以及什么样的风格会受欢迎。
　　智能是以对世界中模式的记忆和预测能力来衡量的，这些模式包括语言、数学、物体的物理属性以及社会环境。你的大脑从外界接收模式，将它们存储成记忆，然后结合它们曾经的情况和正在发生的事情来进行预测。
　　……

装　　帧：平装

页　　数：288

开　　本：16开