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大脑传 [:1700672988]
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大脑传 第8章 机器：1900至1930年
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1922年10月，一部戏剧在纽约上演。它将用一个单词改变整个世界。这部剧作的英文名是“RUR”，由捷克剧作家卡雷尔·恰佩克（Karel Čapek）创作，于18个月前在捷克斯洛伐克首演，到该剧1923年在伦敦上演时，已经被翻译成了30种语言。这部戏剧的全球影响力在于其标题：“RUR”是“罗素姆万能机器人”（Rossum’s Universal Robot）的英文首字母缩写[1] ，“机器人”这个如今无处不在的词就源自这里。恰佩克从古捷克语中借用了这个词，其原意是“劳役”。在这部剧作中，社会依赖于温驯服从的机器人的工作来运行，这些机器人是一位名叫罗素姆的科学家研发出来的。但当这些机器人被赋予人性的元素时，它们就会杀死主人。虽然这些机器人是由一些奇怪的机械肉体构成的（因此从技术上讲，它们实际上是半机械人），但它们不能繁殖后代。在最后一幕中，两个机器人克服了不育，成了新的亚当和夏娃。
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《罗素姆万能机器人》部分是对《弗兰肯斯坦》的改编，部分是出于对自动化的恐惧，部分是对20世纪资本主义的讽刺，表达了全世界日益增长的对机器有朝一日可能拥有人类能力的痴迷和焦虑。恰佩克使用的这个新词以极快的速度传播到了所有的主流语言中，这显示出全球范围内都存在一个词汇真空——我们知道机器人，我们只是没有一个词来表述它。这个词和它表述的概念很快就像野火一样蔓延开来：在1927年上映的电影史上最伟大的电影之一——弗里茨·朗[2] 执导的《大都会》中，一个机器人被制造出来，用于诋毁工人起义的女领袖；在未来家园专题的杂志文章中，出现了关于家用机器人的遐想；[3] 科幻作家们开始运用这种新概念，预言天堂与地狱。拉美特利在18世纪提出的令人震惊的人是机器的观点，如今被彻底颠倒了过来：看起来，机器会在20世纪变成人。
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尽管创造一台独立自动机的想法很早就植根于文化中（这至少可以追溯到古希腊时期），但在20世纪早期，人们对人和机器之间联系的痴迷一直在增长。[4] 生产过程机械化程度的提高，再加上亨利·福特发明的生产线以及生产线工人被迫进行的有限而重复的工作，似乎使工厂工人们成了他们操作的机器的一部分。随着第一次世界大战在1914年爆发以及与之相伴的杀戮技术的发展，痴迷变成了恐惧。有一件艺术品概括了这种转变。1913年，英国雕塑家雅各布·爱泼斯坦创作了一件成功的作品，这尊雕像外形似人，棱角分明，脸如鸟喙，骑跨在一个由工业用凿岩机制成的三脚架上。这座名为“凿岩机”的作品的创作初衷是庆祝现代化和机械化，它在完成之后不久就被以这种形象示人，但仅此一次。当这件雕塑于1916年再次展出时，它已经被改得面目全非了，变得既险恶又可悲。只有躯干、头和一只胳膊得以保留，整件雕塑都是用铜锡合金铸造的，爱泼斯坦砍掉了他的人形机器的关键部分，使其无法移动，欠缺力量，就像大规模生产线上生产出的那些用来摧毁人体，令数百万人死伤的可怕武器一样。
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虽然在人和机器的关系这个问题上，社会文化对其的态度显得不甚明了，但大多数科学家都热情地使用机器的隐喻来解释我们的身体：在1926年的皇家研究所圣诞讲座中，阿奇博尔德·希尔（Archibald Hill）[5] 有关生理学的讲座的标题是《有生命的机器》；生理学家查尔斯·贾德森·赫里克则在1929年出版了一本有关生命本质的书，这部鸿篇巨制的标题是《会思考的机器》。[6] 从某种程度上说，科学家们对机器意象的使用是对某些哲学家的回应：一些哲学家试图抗拒唯物主义对最新科学发现的解读，尤其是涉及行为、遗传和发育的发现。这些哲学立场是生机论的一种复兴。生机论不是通过唯物主义的机制，而是通过所有生物共有的某种独特的精神属性来解释生物学现象的。
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生机论复兴主义者的主要目标之一，是建立一个理解动物和人类行为的新框架。20世纪初，生理学家雅克·勒布和他的学生、心理学家约翰·沃森主张科学家应该专注于仅仅观察人类或动物的行为，而不是从某种内在的精神世界中寻求解答。[7] 勒布认为，大多数的身体动作都可以用潜藏在其背后的两种简单过程来解释：趋性（taxis）和向性（tropism）。例如，他认为，一只动物远离光是因为它具有负趋光性。虽然这种说法对行为进行了简洁的分类，但它是基于存在一种共同的驱动力这一假设的，比如，存在一种使动物远离光的驱动力。但研究发现根本不存在这种东西。归根结底，勒布的趋性和向性理论只是一个几乎什么也解释不了的循环定义，并没有提供一个可以通过检视神经系统和脑的作用来验证的解释性框架。沃森公开宣称行为主义心理学的必要性，并以谢切诺夫和巴甫洛夫（他们曾用条件反射来解释行为）的工作为基础建立了这门学科。虽然沃森很快就放弃了科学，转而投身广告业，但他帮助创立的行为主义理论却产生了巨大的影响，在美国尤其如此。但是由于只关注行为，并且越来越不关注行为在脑中的生理基础，行为主义无法形成任何有关脑的工作机制的真正见解。事实上，沃森的追随者，比如主宰美国心理学数十年的伯尔赫斯·斯金纳，对这个问题并不感兴趣。
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对这些进展持反对意见的生机论者主要是出于两方面的考虑。[8] 除了对生命和心智的唯物主义观点根深蒂固的反对外，当时又出现了一种新的基于目的论的批评论调。根据目的论的观点，生命中蕴含着某种内在的目的，这种目的能通过发育、生理活动以及行为表现出来。目的论认为，唯物主义观点无法解释生物所特有的目标导向行为，对这种现象的唯一解释是存在某种所有生命共有的内在精神冲动。反对这种生机论观点的科学家们一直面临着一个难题：在生理学和行为学领域，对于明显的目标导向行为，仍然没有一个很好的解释。不过，答案很快就会揭晓了。
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在第一次世界大战爆发前的几年里，一些科学家和工程师开始使用机器构建神经系统的模型，这些模型有的是真实的，有的是想象的。他们构建这些模型不是为了简单地像自动机那样复制行为，而是希望帮助理解生命系统中产生行为的过程和结构。
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1911年，密苏里大学的马克斯·梅尔（Max Meyer）描述了机器如何能够执行神经系统的一些基本功能。梅尔使用了电路连线图的新方式来展示他的模型，但他有关神经系统工作机制的所有观点在概念上都和液压相关。[9] 两年后，这种基于压强的模型的局限性表现了出来。圣路易斯的工程师S.本特·拉塞尔当时提出了一种装置的设计方案，这种装置能“通过纯机械的方式模拟神经放电的过程”。拉塞尔提出的装置是一个由直动阀、汽缸和连杆组成的蒸汽朋克混合体，他声称这个装置的运行逻辑与梅尔的模型的逻辑“有一定相似性”。[10] 虽然他似乎从未制造出一台原型机，但拉塞尔对他这个装置的描述却信心满满：“我们已经展示了机械发射器和接收器可行的排布方式，它们会对信号做出反应，像神经系统一样控制动作，并且拥有联想记忆，因为它可以通过经验进行学习。”[11]
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拉塞尔对梅尔绘制的神经系统功能的示意图系统轻描淡写，这使梅尔很恼火并且对拉塞尔的这个装置冷嘲热讽，他要求拉塞尔说明这个装置的几十个部件中每个部件分别对应于身体的哪一个解剖结构。即使这个装置能够运行，如果没有与解剖结构的对应关系，那么它的科学价值也将是有限的。这些批评对于梅尔自己的想法同样适用。在梅尔的想法中，没有任何办法能让系统认识到它已经完成了一项任务，或者在它任务执行得不够充分时改善自己的表现。在拉塞尔的模型中，学习的一项基本特征的解剖学基础同样缺失了。
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并不是所有对行为的技术模仿都显得那么无害。1910年，一位名叫约翰·海斯·哈蒙德（John Hays Hammond）[12] 的美国无线电工程师正在设计研制一种自动制导鱼雷，他对勒布关于趋性的观点——动物如何靠近或远离刺激——特别感兴趣。1912年，哈蒙德与本杰明·米斯纳（Benjamin Miessner）合作，制造出了一个他们所谓的电子狗（实际上是一个有三个轮子的盒子）。这只狗被命名为“塞雷诺”并在几年后展出。“塞雷诺”的前部有两个由硒（因此得名[13] ）制成的光探测器，它会把这些光探测器检测到光之后发出的信号用于导航，以大约每秒1米的速度向一个手电筒移动。[14]
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勒布随后指出，哈蒙德和米斯纳制造的狗“证明了我们观点的正确性”，并得出了一个不合理的结论——机器可以复制一只动物的行为，这意味着动物只是一台机器：
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我们可以有把握地说，没有任何理由把低等动物的趋光反应归因于任何形式的感觉（例如亮度、色彩、愉悦或好奇），正如没有理由把哈蒙德先生的机器表现出的趋光反应归因于这些感觉一样。[15]
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哈蒙德和米斯纳制造“塞雷诺”的主要目的并不是科学探索，更无关动物或机器的感觉。1916年，正当美国准备加入第一次世界大战的时候，米斯纳解释说“塞雷诺”的原理可以用在哈蒙德设计的鱼雷上，使鱼雷用船的引擎声作为导航信号命中并摧毁目标。除了表达他对这项成就的自豪外，在思考这种技术潜在的影响时，米斯纳也早早地表达了一丝技术恐惧：
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现在的电子狗只是一种神秘的科学奇景，但在不久的将来，它们可能会成为真正的“战争狗”，没有恐惧，没有感情，没有易受欺骗的人类特征。它们只有一个目的：在主人意志的驱使下，袭击并杀死在它感觉范围内的一切活物。[16]
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这些通过制造机械模拟物来描述神经系统如何运作的尝试都没有立即产生太多科学结果。但在战争结束后，科学家开始用更抽象的方式来思考动物（也包括人）是如何与世界互动的。爱沙尼亚生物学家雅各布·冯·于克斯库尔（Jacob von Uexküll）提出了两个关键的见解。[17] 首先，他强调每一个物种中都存在一个内在感官世界（德语中被称为“Umwelt”），这种内在感官世界植根于这个物种所处的环境。于克斯库尔依据康德对感官的先天假设来探索这个概念，这与荷兰药理学家鲁道夫·马格努斯（Rudolf Magnus）的方法类似。关于这个问题，马格努斯曾经写道：“我们感官印象的本质，是通过感官的生理器官、感觉神经和感觉神经中枢而被先天决定的，也就是说，在任何经验发生之前即已存在。”[18] 这种方法现在已经成为一种工具，可以帮助我们理解自然选择是如何塑造脑和神经系统的。不仅如此，在试图理解身为其他某种动物（比如蝙蝠）是一种什么样的体验时，我们也会用到这种方法。于克斯库尔的第二个创新是一些有趣的图解，他将其称为“功能圈”（function circle）。这些图解显示了神经系统或脑是如何感知世界，并对其产生影响以实现特定目标的。于克斯库尔不关心如何将这种模式转化为一种设备，而是专注于理解行为从这种模式中产生的原理。在他的模式中，有一些梅尔的方案中不具有的关键特征：系统可以感知其输出是如何改变世界的，并据此调整其运作方式。[19]
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于克斯库尔的“功能圈”展示了神经系统是如何感知并作用于世界的
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在美国数学家、理论种群生态学的奠基人阿尔弗雷德·洛特卡（Alfred Lotka）的著作中，也能找到这种见解。在他1925年出版的著作《物理生物学原理》（Elements of Physical Biology ）中，洛特卡描述了一种玩具发条甲虫，这种发条甲虫明显表现出了具有目的性的行为：它能够感觉到自己何时会从桌子上掉下来并采取规避动作。这背后的机制并不稀奇。甲虫由一对轮子驱动，在驱动轮的正前方还有一个与驱动轮方向垂直的可自由移动的轮子。甲虫的头上有两根金属触角，触角与桌面接触，从而使自由轮轻微地抬起，这样甲虫就可以不受阻碍地沿直线移动。当甲虫移动到桌面的边缘时，触角的末端就会落下，甲虫身体的前端也随之下降，自由轮就会与桌面接触。在这之后，由于自由轮的存在，驱动轮向前的运动将使甲虫做圆周运动，掉头离开。甲虫会一直旋转，直到触角重新回到桌面上，这时自由轮将会被抬起，整个装置又会继续向前移动。
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洛特卡用三种器官来解释这个简单的玩具：一个效应器（驱动轮）、一个调节器（横向轮）和一个接收器（触角）。正如他所说，调节器的作用是“解释”由作为接收器的触角提供的信息，并根据这些信息来调整玩具的运动规则，从而避免甲虫从桌上掉下来。[20] 洛特卡的这个系统提供了一个明确的案例，以一个简单的反射弧为基础，这个系统就可以表现出带有明显目的性的目标导向行为。接收器、调节器和效应器实际上和于克斯库尔的功能圈的三个组成部分是等效的。通过把相应的器官抽象成接收器、调节器和效应器，洛特卡证明这些概念可以被应用到各种各样的情况中，描述动物做出的带有明显目的性的适应反应。
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“一战”后，技术领域的进展开始影响科学家对神经系统和脑的看法。1929年，耶鲁大学心理学家克拉克·L.赫尔描述了一个使用电子元件的条件反射模型，不久后，这个模型又有了两个改进的版本。[21] 这种装置由一系列并联的电阻器和蓄电池组成，并配有按钮和灯，其行为能在反复使用的过程中发生改变。据赫尔说，设计这个装置的目的是“帮助把有关哺乳动物复杂的适应性行为的科学从一直如影随形的神秘主义中解放出来”。[22] 虽然赫尔并不确定他的模型和真正的解剖学或生理学之间的联系，但他希望通过这个装置证明，复杂的适应性行为可以从简单的结构和功能中产生，而不依赖于任何生机论的概念。他还声明说，自己“没有声称这些机制是相应有机过程的翻版”，但他认为这种方法可以帮助我们理解神秘的学习过程。[23]
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