作者:许铁
物理学家最基本的思维方式是分解和还原。 就如同费曼当年所说, 如果世界毁灭, 我们要留一句话给未来的文明, 那就是-世界是由原子组成。基本粒子-已经成为我们理解世界的最基本思想。
那么当我们想要触及那个终极的秘密-我们是如何思考的, 我们也一定要问什么是认知的基本单元。生物学家给出的答案是-神经元(Neuron)。认知的基本单元,我们叫做神经元,意及组成神经系统的细胞。
我们还由我们熟悉的电脑做比喻, 看细胞如何能够成为认知的基本单元。 电脑是简化了的对人脑的模拟。一台电脑,早已被伟大的人工智能之父阿兰图灵的概念模型图灵机解释明白了。 电脑就是能够输入信息,处理信息和输出信息的机器。它能够根据内部的状态来处理输入信号,给出适当输出并且存储信息。
计算机的基本单元是什么? 晶体管。 它可以把电压这个模拟信号转化为0,1的数字信号。 粗略的看,神经元其实就是一个晶体管。 他接受信号并转化为电压,当电压高过一定阈值,他就会发放信号告诉其它神经元我接受到了超过阈值的电信号。
既然晶体管能作为计算机的基本单元,那么神经元也可以作为大脑认知的基本单元,平淡的概念,无奇的讨论。可是这样我们很快就会问, 这样我们的大脑还和电脑有什么区别?
这一点我在《你为什么需要计算神经科学》一文中论述过了, 电脑是人类设计的产物, 有一张在出生之前就写好的蓝图, 它的功能,它的命运就想一台精密的钟表,在出生前就给定,上上发条就开始转。而人脑呢, 它是几十亿年生物衍化自生的产物,凭借一位出色的立法者制定的自然法则, 通过一群细胞的自组织,就产生了出来。
那么再次审视之前那个问题, 我们发现,原来神经元远不是一个晶体管能够取代的,它比晶体管强悍太多。其实一个神经元本身,更像一个微电脑。
首先,神经元的基本结构是树突, 胞体和轴突(如上图)。这样一个结构, 就像因特网上的一台电脑, 它有一部接受器-树突, 接受其它电脑发来的脉冲, 一部发射器,轴突,放出自身的信号。只不过树突和轴突是有形的生物组织, 他们象树枝,根须一般延伸出去,不停的探知外界的情况并调整自己。而电脑在网络中的连接就没那么主动了。 神经元的胞体, 更像一个微处理器, 通过它那复杂的化学反应履带,对信号给出适当的处理。
既然神经元是一台微电脑,那么它就有更基本的信息传输单