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第二章 蜂群思維 2.4 認知行為的分散記憶

第二章 蜂群思維

2.4 認知行為的分散記憶

他的第一個意外發現是,那些往事是可以重播的,就如同在若干年後播放錄音機一般——「摁下重播鍵」。潘菲爾德在描述一位二十六歲婦女癲癇發作后的幻覺時用了「回閃」這個詞:「同樣的回閃出現了幾次,都與她表親的家或去那裡的旅行有關——她已經有十到十五年沒有去那裡了,但小時候常去。」
在過去二十年裡,一些認知科學家已經勾畫出了創造分散式記憶的方法。1970年代,心理學家戴維·馬爾提出一種人類小腦的新模型,在這個模型中,記憶是隨機地存儲在整個神經元網路中的。1974年,計算機科學家彭蒂·卡內爾瓦提出了類似的數學網路模型。藉助這個模型,長字元串的數據能隨機地儲存在計算機內存中。卡內爾瓦的演算法是一種將有限數量的數據點儲存進非常巨大的潛在的內存空間的絕妙方法。換句話說,卡內爾瓦指出了一種能夠將思維所擁有的任何感知存入有限記憶機制的方法。由於宇宙中可能存在的思想要比原子或粒子更多,人類思維所能接觸到的只是其中非常稀疏的一部分,因此,卡內爾瓦稱他的演算法為「稀疏分佈記憶」演算法。
在計算機科學家試圖創立人工智慧的過程中,知識是如何存入大腦的已經不僅僅是個學術問題了。那麼,蜂群思維中的記憶架構是什麼樣的呢?
因為人體就是一個由術有專攻的器官們組成的集合體——心臟負責泵送,腎臟負責清掃——所以,當發現思維也將認知行為委派給大腦不同區域時,人們並沒有感到過分驚訝。
并行分散式計算非常適用於感知、視覺和模擬領域。并行機制處理複雜性的能力要好於以體積龐大、運算速度超快的串列計算機為基礎的傳統超級計算機。在採用稀疏分散式內存的超級計算機里,記憶與數據處理之間的差異消失了。記憶成為了感知的再現,與最初的認知行為沒有什麼區別。兩者都是從一大堆互相連接的部件中湧現出來的模式。
蜂群思維是能同時進行感知和記憶的分散式內存。人類的思維多半也是分散式的,至少在人工思維中分散式思維肯定是佔優勢的。計算機科學家越是用蜂群思維的方式來思考分散式問題,就越發現其合理性。他們指出,大多數個人電腦在開機狀態的絕大部分時間里並沒有真正投入使用。當你在計算機上寫信時,敲擊鍵盤產生的短脈衝會打斷計算機的休息,但當你構思下一句話的時候,它又會返回到無九*九*藏*書所事事的狀態。總體而言,辦公室里打開的計算機在一天的大部分時間里都處於閑置狀態。大公司的信息系統管理人員眼見價值幾百萬美元的個人電腦設備晚上在工作人員的辦公桌上閑著,很想知道是否能夠充分利用這些設備的全部計算能力。他們所需要的正是一個在完全分散式的系統中協調工作和存儲的辦法。
當然,任何蜂群思維都有失靈的時候。但是,因為網路的非線性特質,當它確實失靈的時候,其故障可能類似於除了蔬菜什麼食物都記得的失語症。一個有損傷的網路智能也許能計算出圓周率的第十億個數位,卻不能向新地址轉發郵件;它也許能查出為非洲斑馬變種進行分類這樣晦澀難懂的課本文字,卻找不出任何有關一般動物的合乎情理的描述。對蔬菜的整體「健忘」不太像局部的儲存器故障,它更像是系統層面上的故障,據其癥狀推斷,有可能是與蔬菜相關的某種特殊關聯出現了問題——就像計算機硬碟中的兩個獨立但又相互矛盾的程序有可能造成一個「漏洞」阻止你列印斜體字一樣。斜體字的存儲位置並沒有被破壞,但是渲染斜體字的系統進程被破壞了。
有這麼一個病人,當讓他給乾草下定義時,他回答,「我忘了。」當請他給海報下定義時,他說,「不知道。」然而,給他「懇求」這個詞時,他說,「真誠地請求幫助。」說到「協議」,則回答,「友好的協定。」
古代哲學家說,記憶是個宮殿,每個房間都停放著一個思想。隨著臨床上一個個很特別的健忘症被發現和研究,記憶房間的數量呈爆炸式增長,且無窮無盡。已經被劃分為套間的記憶堡壘,又被分割為由極小的秘室組成的巨大迷宮。
如果大腦按部門劃分,那麼記憶在哪一科室儲存?複雜的大腦以何種方式分攤工作?答案出乎意料。
四年後這個男人死的時候,他的誦讀困難變成徹底的讀寫失語症。不出所料,解剖屍體發現了兩處損傷:老傷在枕葉(視力)附近地區,新傷可能在語言中樞附近。
十八世紀晚期,內科醫生們注意到,剛去世的病人在臨死之前其受損的大腦區域和明顯喪失的心智能力之間存在著某種關聯。這種關聯已經超出了學術意義:神智錯亂在本源上是屬於生物學的範疇嗎?1873年,在倫敦西賴丁精神病院,一位對此心存懷疑的年輕內科醫生用外科手術的方式取出兩隻活猴的一小部分大腦組織。其中一例造成猴子右側肢體癱瘓,另一例造成猴子耳聾。而在其他所有方面,兩隻猴子都是正常的。該實驗表明:大腦一定是經過劃分的,即使部分失靈,整體也不會遭遇滅頂之災。
不過,僅僅解決閑置問題並不是分散式計算的主要意義。分散式系統和蜂群思維有其獨特的優勢,比如,對突然出現的故障具有極強的免疫力。在加利福尼亞州帕羅奧多市的數字設備公司的實驗室里,一名工程師向我演示了分散式計算的優勢:他打開裝有公司內部計算機網路的機櫃門,動作誇張地從裏面拔掉了一條電纜。網路路由毫不遲疑地繞過了缺口。九九藏書
由於可能存在的想法或經歷要比大腦中神經元的組合方式多,因此,記憶必須以某種方式進行組織,以儘可能容納超過其存儲空間的想法。它不可能有一個架子來存放過去所有的念頭,也無法為將來可能出現的每一個想法預留位置。
早期的大腦研究員約翰·休林—傑克遜講述了一個關於他的一名女病人的故事。這個病人在生活中完全失語。有一次,她所住的病房的街對面有一堆傾倒在那裡的垃圾著火了,這位病人清晰地發出了一個字——也是休林-傑克遜所聽到的她講的絕無僅有的一個字——「火!」
卡內爾瓦的演算法是如此簡潔清晰,以致於某個計算機高手用一個下午就能大致地實現它。1980年代中期,在美國宇航局艾姆斯研究中心,卡內爾瓦和同事們在一台計算機上設計出非常穩定的實用版本,對他的稀疏分佈記憶結構進行了細調。卡內爾瓦的記憶演算法能做一些可媲美於人類思維的不可思議的事情。研究者事先向稀疏內存中放入幾個畫在20x20格子里的低畫質數字圖像(1至9)。內存保存了這些圖像。然後,他們拿一個比第一批樣本畫質更低的數字圖像給內存,看它是否能「回憶」起這個數字是什麼。結果它做到了!它意識到了隱藏在所有低畫質圖像背後的原型。從本質上來說,它記起的是以前從未見過的形象!
記得二十年前在台灣的一個夜晚,我坐在敞篷卡車的後面,行進在滿是灰塵的山路上。山上空氣很冷,我穿上了夾克。我搭的是順風車,要在黎明前到達山區一座高峰。卡車在陡峭黑暗的山路上一圈圈艱難地向上爬升,而我在清新的空氣中仰望星空。天空如此清澈,我能看見接近地平線的小星星。突然,一顆流星嗖地滑落,因為我在山裡的角度特別,所以看見它在大氣層里跳動。它跳啊,跳啊,跳啊,像粒石子。
有一項研究的對象是四個病人,他們能辨明無生命的物體(雨傘、毛巾),卻會混淆生物,包括食品!其中一個病人能毫不含糊地談論無生命的物體,但對他來說,蜘蛛的定義卻是「一個為國家工作的找東西的人。」還有許多記錄,是關於受過去時態困擾的失語症病人的。我聽說過另一個傳聞(我不能證實,但毫不懷疑),說患某種疾病的患者能夠分辨所有食物,但蔬菜除外。
潘菲爾德對活腦這塊處|女地的探索使得人們形成了根深蒂固的印象:腦半球就好比出色的記錄裝置,其精彩的回放功能似乎更勝過時下流行的留聲機。我們的每個記憶都被精確地刻劃在它自己的碟片上,由不偏不倚的大腦忠實地將其分類歸檔九*九*藏*書,並能像自動點唱機中的歌曲一樣,摁動正確的按扭就能播放出來,除非受到暴力的損傷。
然而現代認知科學更傾向於一個新的觀點:記憶好比由儲存在腦中的許多離散的、非記憶似的碎片匯總起來而從中湧現出來的事件。這些半意識的碎片沒有固定的位置,它們分散在大腦中。其儲存方式在不同的意識之間有本質的不同——對洗牌技能的掌握與對玻利維亞首都的了解就是按完全不同的方式組織的——並且這種方式人與人之間會有所不同,上一次與下一次之間也會有所不同。
過去,多數研究人員傾向於認為,(記憶的存儲)就如同人類管理其自製的文件櫃一樣,直觀而自然:每個存檔文件佔用一個地方,彼此間有多重交叉引用,就像圖書館一樣。活躍於1930年代的加拿大神經外科醫生懷爾德·潘菲爾德通過一系列著名的精彩實驗,將這種認為每條記憶都對應于大腦中一個單獨位置的理論發展到了頂峰。潘菲爾德通過大胆的開顱術,在病人清醒的狀態下利用電激探查其小腦活體,請他們講述自己的感受。病人們能夠回憶起非常生動的往事。電激的最微小移動能引發截然不同的想法。潘菲爾德在用探測器掃描小腦表面的同時,繪製出每個記憶在大腦中的對應位置。
創建分散式計算機思維所遇到的一些障礙可以通過將計算機網路建立在一個箱體內的方法加以克服。這種經過刻意壓縮的分散式計算也被稱為并行計算,因為在超級計算機中的成千上萬的計算機在并行運轉。并行超級計算機不能解決「辦公桌上閑置的計算機」問題,也不能將散布各處的計算能力聚合起來;并行運轉是其本身和內部的一個優勢,不過單就為了這一點,也值得花一百萬美元來製造一個單機裝置。
認知科學家道格拉斯·霍夫施塔特說道:「記憶,是高度重建的。在記憶中進行搜取,需要從數目龐大的事件中挑選出什麼是重要的,什麼是不重要的,強調重要的東西,忽略不重要的東西。」這種選擇的過程實際上就是感知。「我非常非常相信,」霍夫施塔特告訴我,「認知的核心過程與感知的關係非常非常緊密。」
在一個稀疏分散式網路中,記憶是感知的一種。回憶行為和感知行為都是在一個非常巨大的模式可選集中探查所需要的一種模式。我們在回憶的時候,實際上是重現了原來的感知行為,也就是說,我們按照原來感知這種模式的過程,重新定位了該模式。
然而仔細查看潘菲爾德實驗的原始記錄會發現,記憶並不是十分機械的過程。有一個例子,是一位二十九歲read.99csw.com的婦女在潘菲爾德刺|激其左顳葉時的反應:「有什麼東西從某個地方朝我來了。是一個夢。」四分鐘以後,當刺|激完全相同的點時:「景色似乎和剛才的不一樣……」而刺|激附近的點:「等等,什麼東西從我上面閃過去了,我夢到過的東西。」在第三個刺|激點——在大腦的更深處,「我不停地做夢。」對同一點重複刺|激:「我不停地看到東西——我不停地夢到東西。」
任何思維都會醞釀出令人費解的觀念。
任何分類過程都有其邏輯問題,就如天朝分類法那般牽強。除非每一個記憶都能有不同的地方存放,否則就一定會有令人困惑的重疊。舉例來說,一隻喋喋不休的、淘氣的小豬,就可能被歸為上述類別中的三個裡面。儘管可以將一個想法插入到三個記憶槽里,但其效率則非常低。
我們的意識正是通過這許許多多散布在記憶中的線索創造了現在,如同它創造了過去一樣。站在博物館的一個展品面前,其所具有的平行直線讓我在頭腦中將它與「椅子」的概念聯繫起來,儘管這個展品只有三條腿。我的記憶中從未見過這樣一把椅子,但它符合所有(與椅子)相關聯的事物——它是直立的,有水平的座位,是穩定的,有若干條腿——並隨之產生了視覺映像。這個過程非常快。事實上,在察覺其所特有的細節之前,我會首先注意到其所具備的一般「椅性」。
這個突破不僅僅使找到或重現過去成為可能,更重要的是,當只給定最模糊的線索時,它也能夠從無數的可能性中發掘出一些東西。對一個記憶體來說,僅僅能調出祖母的容貌是不夠的,在不同的光線下以及從不同的角度去看祖母的樣子時,它都應該能辨認出來。
我們的記憶(以及我們的蜂群思維)是以同樣模糊而偶然的方式創造出來的。要(在記憶中)找到那顆跳動的流星,我的意識首先抓住了一條移動的光的線索,然後收集一連串與星星、寒冷、顛簸有關的感覺。創造出什麼樣的記憶,有賴於最近我往記憶里塞入了什麼,也包括上次重組這段記憶時所加進去的感覺或其他事情。這就是為什麼每次回憶起來都有些微不同的原因,因為每次它都是真正意義上的完全不同的經歷。感知的行為和記憶的行為是相同的。兩者都是將許多分佈的碎片組合成一個自然湧現出的整體。
在那本年代久遠的百科全書中,動物被劃分為:a)屬於皇帝的,b)防腐處理的,c)馴養的,d)乳臭未乾的小豬,e)半人半魚的,f)賞心悅目的,g)離家的狗,h)歸入此類的,i)發瘋般抽搐的,j)不可勝數的,k)用駝毛細筆描繪的,l)除此之外的,m)剛剛打破花瓶的,n)遠看如蒼蠅的。
這些文字所談及的,與其說是從記憶檔案館的底層文件架上翻出的雜亂無章的昨日重現,倒不如說是夢一般的模糊閃現。這些過往經歷的主人把它們當作是零碎的半記憶片段。它們帶有生硬的「拼湊」色彩,漫無目的地飄蕩;夢境由此而生——那些關於過去的、星星點點的、沒有中心的故事被重組成夢中的拼貼畫。並沒有所謂似曾相識的感覺,也沒有「當時情形正是如此」的強烈意識。沒有人會被這些重播所蒙蔽。
南美文學名家博爾赫斯在他的小說中杜撰了一部名為《天朝仁學廣覽》的古代中國百科全書。其中的分類體系恰如其分地代表了這種潛藏在記憶系統下的怪誕不經。九九藏書
人類的記憶的確會不管用。其不管用的方式十分特別,比如在雜貨店裡記不起購物清單中的蔬菜或是乾脆就忘掉了蔬菜這碼事。記憶的損傷往往和大腦的物理損傷有關,據此我們猜測,記憶在某種程度上是與時間和空間捆綁在一起的——與時間和空間捆綁在一起正是真實的一種定義。
現在,當我回憶起這一幕時,那顆跳動的流星已經不再是我記憶的重播——儘管它是如此的生動。它的影像並不存在於我記憶中任何特別的地方。當我重現這段經歷時,實際上對其重新進行了組合,並且每次回憶起來都會重新進行組合。所用的材料是散布在我大腦中的細小的證據碎片:在寒風中瑟瑟發抖,在崎嶇的山路上顛簸前進,在夜空中閃爍的無數星星,還有在路旁伸手攔車的場景。這些記錄的顆粒甚至更細小:冷,顛簸,光點,等候。這些正是我們通過感官所接收到的原始印象,並由此組合成了我們當前的感知。
怎麼會這樣?他感到有點不可思議,難道「火」是她的語言中樞記得的唯一一個字?莫不成大腦有自己的「火」字部門?
1888年,一位曾經談吐流利、記憶靈敏的男人,慌恐不安地出現在朗道爾特博士的辦公室,因為他說不出字母表裡任何字母的名字了。在聽寫一條消息的時候,這位困惑的男人寫得隻字不差。然而,他卻怎麼也讀不出所寫的內容。即使寫錯了,也找不出錯的地方。朗道爾特博士記錄道:「請他看視力檢查表,他一個字母也說不出。儘管他聲稱看得很清楚……他把A比做畫架,把Z比做蛇,把P比做搭扣。」
隨著大腦研究的進一步深入,思維之謎向人們展示出其極具特定性的一面。在有關記憶的文獻中,有一類人能正常地區分具體的名詞——對他們說「肘部」,他們就會指著自己的肘部——但是非常奇怪的是,他們無力識別抽象名詞——問他們「自由」或「天資」,他們會茫然地瞪著眼睛,聳聳肩。與此相反,另一類看上去很正常的人則失去了記住具體名詞的能力,卻能完全識別抽象的東西。以色列人羅森菲爾德在其精彩但卻不引人注目的著作《記憶的發明》中寫道:
這是大腦官僚化(即按片分管)的有力證明。它暗示著,不同的大腦區域分管不同的功能。如果要說話,則由這個科室進行相應的字母處理;而如果要書寫,則歸那個科室管。要說出一個字母(輸出),你還需要向另一個地方申請。數字由則另一幢樓里的另一個完全不同的部門處理。如果你想罵人,就要像滑稽短劇《巨蟒劇團之飛翔的馬戲團》里提示的那樣,必須下到大廳里去。