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世界因何美妙而优雅地运行 04REDUNDANCY REDUCTION AND PATTERN RECOGNITION冗余度压缩和模式识别
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理查德·道金斯（Richard Dawkins）
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进化生物学家，牛津大学教授，英国皇家科学院院士，著有《自私的基因》《道金斯传》。
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什 么是深邃、美妙而优雅？一个理论之所以简洁优雅，其中一半的功劳要归于它以小明大、见微知著的威力。说到此，只有达尔文的自然选择学说力拔头筹。自然选择学说所包含的内容犹如恒河沙数，数不胜数，该理论阐释了一切与生命相关的事物，包括生命的复杂性、多样性，甚至包括被精心设计出的错觉等，这些阐释都被细化到了微渺之处，而且这些微渺需要进行假定，因为随机变化的基因通过地质时间而非随机地存活了下来。在人类认知领域中，从未有过一个理论能像自然选择学说一样，可以在如此少的假设中，阐释出这么多事实。它真是深邃且优雅，其深度之深，直至19世纪末期，人类都未曾探知。另一方面，对某些人而言，自然选择学说太具破坏性、太奢侈浪费、太残忍不堪，因此很难与“美妙”二字相提并论。但通常情况下，我相信还是会有人选择达尔文的学说。那我就先来谈谈达尔文曾外孙的理论，最后再回过头来讨论达尔文的自然选择学说。
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英国皇家学会会员霍勒斯·巴洛（Horace Barlow）先生是霍勒斯·达尔文爵士（Sir Horace Darwin）最小的外孙，而霍勒斯·达尔文爵士则是查尔斯·达尔文最小的儿子。如今，霍勒斯·巴洛先生虽已有90岁的高龄，但依然是威名赫赫的剑桥神经生物学家。今天我想讨论的这个理论是关于冗余度压缩和模式识别的，巴洛先生在1961年发表的两篇论文中曾经提及过。因其深远的影响力和重要性，这个理论在我今生的研究生涯里始终激励着我。
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神经生物学理论中有一个神秘的“祖母神经元”，又名祖母细胞。当某个极为特定的图像，比如美国神经生物学家杰里·莱特文（Jerry Lettvin）的祖母的头像出现时，这个或这组细胞就会激活并映射在视网膜上（莱特文与巴洛先生一样，从事的是青蛙视网膜的研究工作）。问题的实质在于，莱特文祖母的头像仅仅是由大脑识别出的无数图像中的一个而已。如果人类拥有一个可供我们识别万物的特定神经元，不仅仅是莱特文的祖母，而是众多其他人的脸庞、物体、字母、花朵，并且每一个都能从众多的角度和距离见到，那我们人类面对的将是一个组合式大爆炸。如果感官识别是依靠“祖母原则”来运行的，那么特定识别的神经元数量，即用于神经脉冲的所有可能组合数量将超过宇宙中原子的数量。美国心理学家弗雷德·艾特尼芙（Fred Attneave）曾经进行过推算，人类的脑容量可以以立方光年为单位来测量。巴洛和艾特尼芙二人各自独立地提出了运用冗余度压缩的原理来解释这个问题。
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信息论的创始人克劳德·香农（Claude Shannon）提出，“冗余度”（redundancy）是一种信息的倒置。在英语里，紧随“q”这个字母的往往是“u”，于是在不丢失信息的情况下，字母“u”完全可以被省略掉。“u”就可以被称为是冗余的。无论何时冗余出现在一组信息里（这不会是随机的），人们都完全可以更加简洁地记录信息但不丢失信息，虽然在修正错的误能力方面会略有缺失。巴洛认为，在感觉传导路径的每个阶段中，都存在着若干调整机制，以此来清除大量的冗余度。
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时间“t”这一点上的世界，与时间“t-1”这一点上的世界并无多大差别。因此，对感官系统而言，没必要对世界的状态进行持续不断的反馈。它们需要的仅仅是“变化”的信号，这种变化能够让大脑处于一种假定状态中，即假定没有被反馈的事物依旧保持着原来的状态。感官适应是感觉系统里最著名的一个特征，这个特征正如巴洛先生所指定的那般精准地显现了出来。举个例子，如果一个神经元正在标志温度，并非如人们天真地设想的那样，即该神经元发射信息的频率与温度成正比。截然相反的是，仅仅在温度出现一个变化时，这个频率才会得以提升。紧接着，它逐步衰减到一个缓慢的、休眠的频率。与此相同的还包括标志亮度、响度、压力等的神经元。通过挖掘世界的时间序列中的非随机性，感官适应获得了巨大的经济效能。
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感官适应系统在时间领域里所获取的，与侧抑制（lateral inhibition）固定现象在空间领域里所获取的完全一样。假设将生活中的一幕场景放到一个像素化屏幕里，该屏幕就好比是一个数码相机的后台或一双眼睛的视网膜，放眼望去，大多数的像素全都一模一样。这其中只有落在边缘和边界上的像素看上去与众不同。如果每个视网膜细胞都能够忠实地向大脑报告其光值，那么大脑将会遭到一条巨量的冗余信息的轰炸。但如果大多数到达大脑的脉冲来源于沿着场景边缘的像素细胞，那么大脑就获得了巨大的经济效能。于是，大脑才能假定边缘之间的空间能保持均匀性。
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正如巴洛先生所说，以上正是侧抑制获得的结果。举例来说，在青蛙的视网膜上，每一个神经节细胞都源源不断地向大脑传输着信号，在其视网膜表层的特定位置上报告着光的强度。但与此同时，神经节细胞也向其最近的细胞发送着抑制信号。这说明向大脑传输强信号的是那些位于边缘的神经节细胞。与位于边缘区域的细胞不同，因为受到邻近细胞的抑制，位于均匀彩色区域的绝大部分神经节细胞向大脑传输的脉冲信号少之又少。基于此，信号方面的空间冗余就被消除了。
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巴洛学派的分析逐渐延伸成为现代的感官神经生物学，包括1981年的诺贝尔生理学及医学奖获得者休伯尔（Hubel）和威塞尔（Wiesel）著名的水平线以及垂直线探测神经元（直线为冗余，从端线重组），以及由杰里·莱特文和其团队发现的青蛙视网膜中的运动“缺陷”探测。在青蛙的世界里，运动呈现出一种非冗余的变化。但如果始终以相同的速度保持着相同的方向，那么运动也是冗余的。毫无疑问的是，莱特文和他的团队在青蛙的研究中发现了一个“奇异”的神经元，只有当运动着的物体做出一些意想不到的行为，比如加速、减速或改变方向时，神经元才会输出信号。这种奇异神经元会被调节，以此过滤掉高阶序位的冗余度。
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巴洛先生指出，从理论上讲，通过对一个特定动物的感官过滤器进行研究，可以证实，冗余度存在于动物世界。它们构成了一种可以使用统计特性来描述的动物世界。这也提醒了我，我刚刚说过我要返回来讨论达尔文的进化论。在《解析彩虹》（Unweaving Rainbow）中，我曾指出，一个物种的基因库是一本“基因的度亡经”（Genetic Book of the Dead）。这本经书根据来自远祖世界的编码描述所撰写，而那些在远祖世界里的物种基因，则是经历过地质年代留存至今的。自然选择其实是一台标准的计算机，在这个生生不息的世界里，它自始至终都在进行着冗余度，也就是重复模式的检测，这样，各类物种才得以留存和传承；所有物种中，50%是两性繁殖，另50%则是无性繁殖。试问我们能否把巴洛先生的感官系统神经元理论，运用到对基因库里自然胜出的基因进行平行分析呢？如果能做到，它就将被称为深邃、美妙而优雅的科学理论。
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注：本文作者理查德·道金斯的《道金斯传》（全2册）已由湛庐文化策划，北京联合出版公司出版。
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世界因何美妙而优雅地运行 05THE POWER OF ABSURDITY荒谬的力量
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斯科特·阿特兰（Scott Atran）
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人类学家，法国国家科技研究中心研究员，著有《与敌人对话》（Talking to the Enemy）。
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什 么是超然的力量？它能驱动整个宇宙，或驱动历史、驱动是非决策与分辨好坏，它的存在已经从根本上超越了理性，不再受到逻辑的或经验反证的束缚，这种超然的力量是我所知道的最简洁而优雅、最具科学玄妙的现象。其威力和荒谬性强烈地相互干扰着，值得我们人类对其进行谨慎的科学研究与观察。在当下这个时代，最具爆炸性和看似棘手的冲突大多来源于宗教，如何完美地运用科学理论来解决这样的难题，已成为前所未有的重中之重。
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你可以叫它“种群”的爱或者“上帝”的爱，或是对“一个信念”或“起因”的奉献，反正最后都已无关紧要。正如英国哲学家霍布斯（Hobbes）在其著作《利维坦》（Leviathan）中所写的：“超然是荒谬所拥有的特权，在超然的世界里，除了人类，其他一切生物都不是主体。”在《人类的由来》（The Descent of Man）中，达尔文称其为“道德的美德”，拥有这样的美德，在历史的螺旋式竞争中，获胜的部落才能够被赋予更多的生存和统治优势。
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与其他生物物种不同，人类会使用一些抽象的术语来定义他们所从属的种群。通常，人类会竭尽全力地拼杀，以期获得与其他陌生人建立一种永恒的理性与感性并存的联盟。人类孜孜不倦地寻求着英雄般的杀戮和阵亡，但这并非是为了要延续他们自己的生命或是他们认识的人的生命，而是为了某个构成他们自我的信念，即“我们是谁”这样的信念。
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神圣的、亦或是超然的价值观和宗教信仰都具有文化的普遍性，尽管它们因跨越文化而内容迥异。神圣的价值观标示着社会的道德边界，并决定着何种物质交换能被准许。对“神圣”的严重侵犯是不可触碰的禁忌：我们认为那些卖掉自己孩子或出卖自己国家的民众是反社会分子；而其他国家则视通奸或漠视穷人为不道德，但不会认为出售儿童、妇女或否认言论自由为不道德。
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通常只有在被挑战之际，神圣的价值观才会变得至关重要。以食物为例，在人们的生活当中，只有当我们得不到食物时，食物的绝对价值才会凸显出来。在一个单一的文化氛围里，人类往往不会意识到对他人而言的神圣是什么。换言之，人类只有通过冲突才会逐渐意识到，挖掘出另一面的价值是非道德和荒谬的，比如，反堕胎与倡议堕胎合法化。类似的冲突不能完全沦为世俗的利益算计，但必须运用该冲突自身的术语来处理，即采取不同于市场，也不同于权力政治的逻辑。打个比方，跨文化的证据表明，严重的经济负担和大量的死亡并不会促使人类选择战争、革命或是抵抗。正如达尔文所指出的，善良者与勇敢者，他们不畏后果，只把“做正确的事情”视为一种道义责任。事实上，我们已经拥有了神经影像的证据，表明人类在处理神圣价值观方面，其大脑倾向于用规则约束行为，而不倾向于进行功利的算计——想想《十诫》或者《人权法案》吧。
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在大规模的人类社会形成方面，隐藏着一个明显的悖论。文明的漫漫长河是由数量庞大的陌生人聚合而成的，这些陌生人包括当今不同国家的人、跨国运动带来的人，以及其他由虚构亲属所组成的“想象共同体”。宗教和意识形态的崛起取决于丹麦哲学家克尔凯郭尔（Kierkegaard）所认定的这种“荒谬的权力”，比如亚伯拉罕为了表明将自己交付给一位无形无名之神的决心，甘愿杀死自己最心爱的儿子。因杀子献祭之举，亚伯拉罕成了世界上最伟大的文化英雄，而不是被视为虐童者、谋杀犯或是疯子。人类最强烈的社会关系和行为，包括合作、宽恕和对杀戮的容忍度，源于一种人类对“不可言喻”的行为原因和过程的责任感，即从根本上缺乏对一致性的逻辑判断和对代价与结果的经验评估。对于一项神圣事业，你越是有着物质层面上令人费解的奉献和承诺（换言之，就是越发荒谬），越是笃信神圣事业的存在，这种笃信就会制造出越多的片面责任感。
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当然，各类派别的思想家都曾殚精竭虑地解答这个悖论，大多数都是由意识形态驱动的或草率的回答，他们通常只是想证明，宗教信仰是向善的，或者更多情况下，宗教信仰过于不合理。进化论如是教诲：人类是充满激情的生物，而其理性本身的目标是社会的胜利和政治的信仰，而非寻求哲理或科学方面的真理。持久坚持理性，是战胜同样持久的非理性的最佳手段和希望所在。有朝一日，基于事实的逻辑将会摆脱掉神圣这个光环，从而结束这场理性与非理性的冲突，而正是这场冲突否定了所有科学观教导我们的基于激情驱动的本质。纵观人类的历史，在我们身处最束手无策的冲突和最宏大的集体主义狂欢之下，功利主义逻辑取代神圣宗教的前景实属黯淡。
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