科学挑战人类

·杨雄里·　科学挑战人类

科学改变人生，科学改变社会。同时，科学也挑战人类。科学挑战人类的思维。科学所展示的自然界的奥秘，需要人类的思维给以积极的回应。

科学挑战人类的观念。科学总是以新的成果、新的发现不断粉碎陈旧的思维定势所设置的观念上的藩篱。

科学挑战人类已建立的秩序。科学的发展不可避免地改变人类社会的架构，人类必须对之有清醒的认识。

（一）

我们究竟是如何感知世界的？与沃森一起因发现DNA双螺旋结构而荣膺1962年诺贝尔奖的克里克曾引述过一件意味深长的轶事。有一次，他曾费尽心思向一位智力很高的女士解释我们感知世界是怎么回事，但他失败了，因为那位女士根本不明白为什么感知过程会有这么复杂。最后，克里克在惶惑和绝望中问她，在她看来人们是怎样看世界的？她不假思索地回答：可能在她的头脑里的什么地方有某种像小型电视机那样的东西。克里克接着追问：“那么又是谁在看这架电视机的屏幕呢？”于是，那位女士立即明白了问题的所在。

发现DNA结构50年后的克里克与沃森（沃森手持第一次描述DNA的文献）

这则轶事生动地说明，当我们谈及对世界的感知时，往往会陷入“小矮人”的歧见之中，即设想在我们脑中某处存在着一个“小矮人”在检视着我们的感觉印象。例如，我们常说，在某种刺激条件下脑的某些细胞产生了反应，从而引起感知；我们也说，低级的神经元把处理的信号传送至高级的神经元作进一步处理、抽象。或者说，不同脑区的信号汇聚到某一个主区，由后者进行综合引起感知。我们作如此表述时，一种潜意识的考虑是，在脑中的一个“小矮人”在检视脑的各区的活动，并作出报告。从哲学上来看，这样的解答是回避问题本身，要是果真如此的话，那么由谁或由什么来对“小矮人”的报告作出反应呢？这会需要一个更高层次的“小矮人”。当然，大多数脑科学家并不相信脑中有这样的“小矮人”存在。但是，不幸的是，我们把这种谬见陈述出来比避免滑入其中要容易得多。其可能的理由是，在我们的头脑中存在着一种与“小矮人”相关的幻觉：自我。这“自我”可能反映了脑总体活动的某些方面，但目前我们对此茫然无知。

在论及视知觉的形成时，也许应该特别注意摒弃“小矮人”的歧见。现代的研究表明，视觉系统神经细胞对图像信息处理的复杂程度，有清晰的等级性，处于越高层次的神经细胞处理的信息越复杂。视网膜中神经细胞只对圆形的光点和光环有特异的反应，它们以这种特殊的方式解构图像。视觉中枢的神经细胞对特殊朝向的线段（乃至拐角）有特异反应。更高层次（下颞叶皮层）的神经细胞对特殊的图像有选择性反应，其中对“脸”有特异反应的细胞（“脸细胞”）占了很大比例。这种串行性等级式的信号处理方式究竟走得多远：能否想像对于每一件熟悉的物体和每一张熟悉的脸都存在特殊的细胞和细胞群以选择性反应解读这些图像？这种等级式的图像信息处理假设在不意之中把人们拖曳至“小矮人”式的歧见之中。作为避免陷入这种歧见的努力，科学家们目前更愿意接受这样的观点：对视觉图像的感知最终需要平行性处理过程，即需要大脑不同区域的神经细胞的协同活动，它们分别处理视景的不同侧面的信息，这些部分间的相互关系是表征整体视景的关键。这就像一幅照片的情况，照片上任何单颗银粒，不管曝光程度如何，均不具有任何特定的涵义，只有大群曝光不同银粒的集合才表示一幅视景。但是，这样的观点并没有从根本上使我们摆脱“小矮人”歧见的阴影，因为这不同银粒的集合的图像又由“谁”来明示其确切的涵义呢？

在我们解读科学所揭示的奥秘时，思维所经受的挑战可以使我们最终挣脱科学所设置的旋涡吗？

（二）

在自然科学的基础上人类形成其哲学的观念。论述客观世界和主观表象间关系的哲学观念，随着脑科学的进展不断得以锤炼和修正。对大脑的工作原理揭示得越深刻，我们就越能准确地把握主、客观的关系。

语言是一个典型的例子。人类具有符合句法的语言；通过语言，我们进行思维，这是人类智力的主要标志。如果没有语言，人就比黑猩猩高明不了多少。在学习语言时存在通用的规律性，不管其文化背景如何，孩子从牙牙学语到单词语，进而到有句法的双词语和复杂的造句，每一阶段的平均年龄均是相同的。这一事实提示，人类大脑中存在一种生物学程序，即著名的语言学家乔姆斯基所谓的通用语法（Universal Grammar），或者说存在着从其周围多种可能的语法规则中去发现特定的语法规则的天性，这是由遗传决定的。这种生物学程序是人类智力水平的一个重要基础。乔姆斯基指出，语言无法用语言环境的刺激，随后作出相应反应的规则来解释。儿童对句法的掌握不是通过明显的“尝试-错误”（trial and error）的渐进方式，而似乎是一蹴而就的。语法的这些一成不变的特点提示，在脑中存在为语言专用的、先天存在的神经回路。乔姆斯基曾对此作过精辟的论述，“……儿童所习得的是（语言表述的）那种理想化形式。儿童构建这种理想化形式毋需接受明晰的传授，他获得这种知识，是在他还不能在许多其他领域从事复杂的智力活动的时候，这方面的成功相对地独立于智力……”这暗示，建立作为思维基础的语言的表象，学习显然起作用，但在相当大程度上是先天的，独立于外部世界。

视知觉的特性对传统哲学观点的挑战更浅显、更生动。早期的神经科学家认为，物体通过其反射或发射的光，形成其自身的视觉密码，其映象“印刻”在视网膜上，就像印在照相底片上一样。这种视网膜映象随后被传送至视皮层，由后者分析包含的密码。这种解码过程导致我们看到物体。他们认为，对视网膜映象的感觉是一种过程，而理解映象的涵义，则是另一种不同的过程。简而言之，直至20世纪70年代中期，神经科学家倾向于把感觉和理解分隔开来，在大脑中各有自己的席位，前者是被动性的，后者是主动性的。对视知觉的这种认识导致了一个耳熟能详的传统观点——“感觉是客观世界的映象”。现代科学表明，这种观点有着明显的局限性。对外部世界视觉并非如照相机一样地作真实的摹写。实际上，视觉刺激所提供的，是一种不稳定的信息编码，而脑的任务则是从来自物体的不断变化的信息流中，抽提其恒定不变的特性。例如，在不同的照明条件下，从一个颜色物体上所反射而到达视网膜上的光的光谱成分是不一样的，但我们所感知的该物体的颜色却并不变化（颜色恒常性）。一名演讲者做手势时，手在听众视网膜上成的映象的大小随距离而变，但听众能判断出它的真实大小。这就是说，对信息的阐释是感知的一个极重要的部分。我们对外部世界的认知并不只是分析视网膜的映象，脑必须主动地构建一个视觉世界。对这种主动的视觉世界的构建的神经机制我们已经逐渐开始有所了解；而主动的视觉世界的涵义显然并非“感觉是客观世界的映象”这样的论断的言中之义。近30年以来，人们认识到，把视见过程和理解过程相分离是不可能的，把视觉认知和意识相分离也是不可能的。这就是说，感觉印象在为主观的视觉世界解释的过程中，不可避免已经掺有主观的因素，因此往往是走了样的客观世界的摹写。

自然科学认识的深化以及观念上的重大的改变不可能不影响我们整体的哲学观念，这是由科学和哲学的本质所决定的。我们需要以平和的心态从容地接受科学的发展所致的对哲学观念的挑战。在哲学的一些根本问题上，我们同样需要与时俱进。

（三）

科学的创新和发展已经深刻地改变了人类社会，但似乎从来没有像今天一样，促使我们深刻地思考：一个单纯的人类社会的秩序是否正濒于解体的前夕？

在上世纪40年代电子计算机问世之后，人们常把人脑与计算机（电脑）相类比。人脑最重要的特点是具有智力，能思维，那么计算机能思维吗？用更明确、更易于把握的表述，即“单纯地凭借进行某种计算程序而运转的机器能思维吗？”或“程序本身具有思维的要素吗？”

在人工智能领域中，许多科学家对这个问题的回答是肯定的。他们认为，设计正确的程序，加以正确的输入、输出方式，即可实现大脑式的智力过程。其主要理由是，已证明每项可有效计算的函数均可递归计算，而任何一种可递归计算函数，均可由普通的数字计算机在有限时间内进行计算。因此，只要给以正确的程序、容量足够大的存贮器和充分的时间，计算机便能计算任何由规则控制的输入-输出函数，也能对任一环境显示一种系统性反应。根据检验有意识智能的“图灵试验”：如果计算机所完成的工作（如四则运算或识别文字）与一个拥有正常认知能力的真实的人所完成的工作相同，即可谓这台计算机也拥有同等的能力，可以实现有意识的思维。

不同的意见则认为，计算机对人类认知能力的模拟在某种意义上是形式上的，缺少人类所具有的按环境变化利用广阔的背景知识储备的能力；计算机程序只是符号的处理，即只是句法上的，而大脑则赋予符号以内涵，即语义，因此，人脑产生的精神现象的方式不可能仅靠计算机程序的执行来实现。

这种争论所涉及的一个关键问题是，究竟应该怎样定义思维？思维的本质是什么？我们对思维本质的认识仍然处于初始期，但脑科学已从若干组构层次上揭示出大脑的某些特点，与传统计算机形成鲜明的对照。

首先，神经系统是一种平行机，其信号同时在几百万个通路中进行处理。其次，神经元对输入信号的反应是模拟式而非数字式的，其输出脉冲的频率是连续可变的。第三，在大脑中，两群神经元间的通信常常是交互的，不仅以此可调制其感觉信息处理，而且使大脑成为具有高度复杂行为的动态系统。

人的大脑

大脑的平行处理系统，对于生物的生态和与环境的适应显示其重要的优点，它比传统的串行计算机有极大的速度优势，而且是容错的，功能持久性强，其中部分连接损坏也不会对系统实施的总的信息处理有大的影响。同时，平行系统以分布的形式存贮信息，各部分的检索、存取都可在极短的时间内完成。这对于生物通常面临的计算相当有效（例如，认知和识别；适应不断变化的复杂的自然和社会环境）。

尽管这种重大的差别提示我们，也许不能试图以经典人工智能的研究来实现具有意识的智能和思维的机器，但这并不意味着就一定不存在机器的思维。思维的抽象性，实验上和分析上的困难性，使得人们难以对它作精确的科学定义。当然，你可以把思维定义为人类特有的精神过程，从而从根本上排斥机器的思维，但这并没有解决问题本身。这就好像因为格列高利圣咏（Gregorian Chant）缺少巴赫所使用的密接和声的对位、平行声部进行和主题镜式转位，而不把它看作音乐一样。为了避开在定义上的争执，也许我们毋宁说，实施人类思维功能的机器是有可能出现的，它的雏形实际上已经产生了！

1997年4月，美国IBM公司的计算机“深蓝”，战胜了国际象棋高手卡斯帕洛夫，曾经在舆论界引起一片喧哗。一位堪称人间翘楚，在棋坛独领风骚多年的国际象棋大师，竟然在与计算机进行的一场智力比赛中失利，确实是意味深长的。计算机在智能上也许终于不可能穷尽人类的智力，但卡氏的输棋对人类社会有一种发人深省的启示，它适时地提醒我们，在未来社会的发展中，我们需要有充分的思想来回应智力性意识（如想像、对未来的策划、战略上的决策）的计算机以各种方式溶入人类社会所产生的前所未有的挑战；我们需要认真思索如何使具有智力的计算机与现今世界的生态系统相顺应，如何使非人类的机器智力可能表现的有害倾向减小到最低限度，乃至如何缓和人类对面临这种挑战的激烈反应，等等。

当科学发展进入今天的时代，我们不禁回忆起半个世纪前著名的控制论专家维纳的一段名言：“未来的世界将是一场要求更高的斗争，以对抗我们智力的极限，而并非一张舒适的软吊床，我们能惬意地躺在那里等候我们的机器人奴仆的伺候。”科学家的这种睿智的预见令人惊叹不已。

科学技术的威力，在于能使一个个“不可能”变为“可能”。