探索自然科學的“終極疆域”

郭愛克

在中國科幻作家劉慈欣代表作《三體2：黑暗森林》中，大部分內容都圍繞著一個賦予戰(zhàn)略家驚人特權的“面壁計劃”展開。由于地球面臨著來自半人馬座α星的“三體文明”的入侵，人類選出了4位具有戰(zhàn)略家思維的“面壁者”，構思反擊外星侵略的作戰(zhàn)計劃。

在這個故事里，人的頭腦和思維成為保衛(wèi)地球的最后希望。而在現(xiàn)實生活中，人腦也如同一個充滿奧秘的“萬花筒”;它發(fā)揮種種作用的機制，是生命科學乃至自然科學的“終極疆域”。

如果我們去科技館參觀，就會發(fā)現(xiàn)那里往往有各種關于視錯覺的展項。比如，將頻閃燈調到特定的頻率，照在細細的水流上，就會讓它變得看起來像是正在爬高的水滴;再比如，一半全黑，另一半是白底上有黑色弧形條紋的圓形碟片，在高速旋轉的時候會呈現(xiàn)出原本不存在的彩色條紋。種種有趣的現(xiàn)象，都要歸因于人腦對雙眼所見事物的處理受到了“迷惑”，視覺就是大腦主動解釋外部世界輸入信息的過程。“眼見為實”的背后，是大腦運行的南轅北轍，

人類對大腦和思維的好奇并不僅限于此。從復雜的數(shù)學計算到各種智力游戲，我們常常對形形色色的“人機大戰(zhàn)”著迷。如今，人類已不能在國際象棋對決中戰(zhàn)勝計算機;而在幾年之前，專為圍棋對弈開發(fā)的人工智能系統(tǒng)，也擊敗人類頂尖棋手，“征服”了這個人們曾經認為機器無法超越人的領域。此后，我們陸續(xù)見證了種種曾經的“不可能”成為現(xiàn)實，從撲克牌局、電視競答賽事到電子競技，人類在這些領域的“壟斷”被逐一打破。

但我們并不需要為此過于恐慌。計算機以算力和存儲能力取勝，而我們想探究的是憑借這些優(yōu)勢，計算機可以在多大程度上取代人腦;或者說，人腦的思維過程，還有處理某些特定信息的方式，既是對戰(zhàn)中左右勝負的因子，也可以為計算機和人工智能系統(tǒng)的開發(fā)帶來啟迪。這樣，大腦智慧和人工智能就能相互點亮，發(fā)展“道法自然”的類腦智能，更好地造福人類。

在可預見的未來，人類社會中也會有一些計算機難以應對的領域，比如人與人之間情感方面的深度溝通，以及對美感與契合度的判斷。大部分人可以通過表情和語調，感知其他人的情緒，比如欣喜、厭惡和焦躁，并以此調整自己接下來的舉動。就像服裝設計師需要與客人反復溝通，并且根據每個人的喜好與身形特點，決定接下來的工作方案，常言說“沒有最好，只有更好”。對于這些涉及諸多變量的“模糊”情境，我們早就習以為常;但大腦遇到這些情境時的工作原理，科學界卻仍然所知甚少，這就意味著有更多未解的謎團，等待科學家們去探索。

本期的《知識就是力量》雜志，我們將為你展示腦科學領域的一系列最新研究進展，以及太空的低重力環(huán)境對人腦的影響。隨著人類的腳步離開地球向宇宙進發(fā)，我們更需要審視自己的“內心”世界，因為在那里孕育和衍生我們戰(zhàn)勝未知挑戰(zhàn)的智慧。