人类对大脑和智力的不断探索

假设我们已经知道了大脑的全部突触、全部递质、全部离子通道和每个神经细胞的全部反应模式，是否就懂得了智力是如何产生的呢？我们是否就理解了脑是如何工作的，个性是如何形成的，人类又怎样成为有感情的有社会性的有思想的生命体？单个神经元是不能推理的，不可能有智力的。就拿视觉来说，一个人要辨识某种形象，要有一个“结晶”的过程，这并不仅取决于对视网膜上光感受细胞的物理刺激，也取决于大脑的模式生成和模式识别的机理。一个形象的“结晶”是按一定方式对视觉信号进行处理才完成的。生命和思维的世界不仅是量的世界，更是质的世界，它的运动和发展带有明显的整体性。这十分类似于人们不可能用色谱分析去理解梵高油画作品中独特色彩产生的美感，也不可能仅仅通过个别的音符就能理解肖邦的琴思。人类的思想在 20 世纪末已发生了根本的变化，人们不再把自然界看成美、和谐和简单的统一，代替它的是一个演化的、复杂的缠绕的世界。关于复杂系统的某些性质正在引起科学界广泛的兴趣。对于认识生命与智力的本质会带来新的启迪。由于混沌，最初有序的动态系统和非线性系统经过一段时间可转变成完全无组织的状态。还有另外一种反直觉的现象被称为反混沌；某些非常无序的系统自发地“结晶”成为高度有序。为了有助于理解不同的网络集中了混沌与有序之间的变化，兰汤提出了一个比拟，他把网络的行为特征与物相变化联系起来：有序的网络为固相，混沌网络为气相，处于中间状态的为液相。如果一个有序的网络接近于临界的某一点，就可能轻微地“熔化”冻结部分。这样在混沌与有序边缘上将会出现有趣的动态特性。
     在这种相变中，小的和大的未冰结的岛块将同时存在。小的扰动会引起大批的“小雪崩”和少量的“大雪崩”。于是，网络内的各区域间可以互相通讯，也就是互相影响其行为特性。兰汤预见到处于混沌与有序边缘的并行处理网络或许能进行异常复杂的计算，而且处于有序和混沌之间的边界上的系统可能具有通过有益变异的积累迅速而成功地获得适应的能力。这样的网络将不可避免地成为自然选择的目标，利用自然选择的能力应当是被自然选择选中的首选特性之一。让我们以兔子的嗅觉系统的实验与建模研究成果为例，说明脑如何处于混沌与有序的边缘上以感知外部世界的。嗅球是对气味进行加工的初级皮层，它在体位上的可及性及作为旧皮层在解剖结构上的相对简单性，使它成为研究脑模式识别和模式生成的理想模型系统。在吸气期间，一类气味分子会在鼻子上的感受器阵列上形成特定的空间活动分布，随后嗅觉系统以抽象的方式直接完成分类。弗里曼通过在神经解剖学、神经生理学和神经行为各个水平的实验研究，确证嗅球中的每个神经元都参与嗅觉感知。当动物吸入熟悉的气味时，脑电波变得更为有序，形成一种特殊的空间模式。当没有气味输入的时候，嗅球系统的脑电波就表现出低维混沌状态。弗里曼说，低幅混沌等价于一种“我不知道”的状态。混沌能使几百万神经细胞处于一种活性“值班”状态，以便可以瞬间转入工作状态，对刺激作出反应。看来，混沌吸引子是大脑复杂性的不可避免的产物，它的确有可能是脑区别于一台人工智能机器的主要特征。由于脑的复杂性，我们似乎不可能期待在某一个早上，宣布脑的奥秘已经揭开的时刻的到来，这也许是一个只有里程碑而没有终点的科学探索。但我们同时又相信，在人类清除超自然概念的科学发现的连续过程中，下一件大事就是脑……这正是一个深入到人的核心的问题，因此，我们对人脑的观念的根本性变化，不可能不深刻地影响到人类对自身和对世界的观点。