《智能时代》(5) 解密大脑是如何思考、运动和预测未来

大脑皮层是如何工作的

前面一部分内容，我们阐述了人类大脑的智能是如何产生的，大脑皮层拥有巨大的存储空间；我们的记忆以模式序列的方式存储，同时在检索的时候还必须根据新旧模式之间的相似性来检索模式，这里我们称之为自-联想记忆；同时记忆在大脑各个区域中以恒定的行为存储，这样才能将我们的存储的信息应用到未来相似的新情景中。接下来这部分的内容，我们将继续解开大脑的工作模式，是如何做到这些的。

前面我们提到了大脑的四个基本特征。

1：大脑皮层存储的是序列模式。

2：大脑皮层以自-联想的方式提前模式记忆。

3：大脑皮层以恒定的形式存储模式。

4：大脑皮层将模式存储在层级结构中。

同时，大脑的智能是通过记忆-预测框架实现的。要了解大脑是如何根据记忆来进行预测的。我们首先要理解它的多层设计。大脑皮层是一大片组织，其中包括很多功能区域，比如负责处理视觉、听觉和味觉等各种感觉的特别区域，这些区域通过大量的神经轴突和纤维连接在一起，相互传递信息。在视觉识别中，识别物体从低到高的四个层级分别是：V1、V2、V4和IT。我们的眼睛在不停地快速移动，大约每秒3次来收集视觉信息，通过肌肉纤维的电信号传递给V1，在V1中，每个细胞只会对视网膜的一小块区域的视角输入产品反应，也就是，每个神经元细胞只会识别视觉区域中非常有限的区域的信息。然后每个V1区域的神经元细胞将信息不断地向上传递，聚合，到IT区域时，我们会发现他们所感受视野覆盖更大的区域。从视网膜到IT区的4个不同层次看，细胞从快速变化、空间相关、能识别微小特征的细胞，逐渐变成稳定激活、与空间无关、能识别完整物体的细胞。这种层层递进，视野不断开阔的结构有点类似我们的公司组织架构，出于底层的每一个员工就类似一个神经元，他们所作的事情仅仅是他们本职工作，而他们上级会收到不同部门的员工信息，从而对公司的业务发展和市场前景有更进一步的认识，直到公司的高层管理者，他们就有全局观，能完整看到公司的业务情况和前景。

和视觉处理过程一样，听觉、触觉和其他感觉的信息处理过程也是类似的层层递进，从快速变化到缓慢变化，从空间相关到空间无关的过程。在底层的听觉区域，不同的细胞会识别同一个文字的不同口音的发音，但是高层级的大脑皮层就不会关心不同的口语，它会只识别具体的每一个单词，不管是何种口音或者语调。但是我们需要输入连续一段时间的信息才可以做到，但从一个瞬间的信息是无法做出判断的。这也是前面讲到的大脑处理都具有时间和空间两个基本属性。同时，在大脑皮层越高的层级，岁时间变化就越少。可以理解从最高的层级，能从俯视角度来看待整个完整的事物。

我们看到了各个区域独立工作的原理，大脑皮层包括几十个皮层区域以各种方式相互连接，大部分的大脑皮层都包含联合区域，就是连接相互重叠的区域，一个联合区域会汇聚几十个底层区域的信息。那么这些联合区域是如何工作的呢？

在联合区域的概念下，我们不应该将V1/V2/V4看成一个独立的区域，而是每个区域都包含多个子区域。在大脑皮层的所有区域中，处理视觉的V1区域具有最大的面积，其次是V2，如果将V1区域再细分成为多个小区域，同样，V2也会有多个小区域，但是处于顶层的IT区域司一个独立的区域，这也解释了为什么IT区的细胞对于整个视觉世界有鸟瞰的视野。

从联合区域的角度，较高层的联合区域会从多个感觉区域，包括视觉、听觉、触觉等整合信息。和单独的视觉处理过程一样，一个V2的子区域不需要知道它正在处理的来自多个V1子区域的信息，一个联合区域不需要制度它正在处理来自视觉和听觉的输入信息。它们所做的事情就是接收信息、反馈信息，并向上传递信息。一个大脑皮层区域的工作取决于它们之间的连接关系，也就是信息的传递和反馈链路关系，并记住这些关联的序列，并利用这些记忆来预测输入信息将会发生什么。大脑皮层就像一间大的生产车间，每个流水线公司就像一个神经元细胞，他们只处理传递过来的任务，并根据传递过来的任务或者信息预测接下来他们怎么做。大脑的每个区域都进行着类似的加工过程，在大脑的新皮层每个层次的不同区域中，都能形成恒定表征，而且大脑的信息是自下而上和自上而下双向传递的，这就是大脑通用的皮层算法。

至此，我们了解了本书的一种重要结论：我们我们之所以能够思考、运动和预测未来，是因为大脑皮层建立了一个关于世界的模型，大脑皮层在各个层级中都存储了这个世界层级结构模型，你的大脑皮层的嵌套结构反映了这个世界的嵌套结构。这种嵌套结构和每层都具有的恒定表征是大脑工作的很重要的特征。