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心智的反向工程
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探讨心智的复杂结构是本书的主旨。其核心思想可以浓缩成下面这句话：心智是一套由计算器官组成的系统，它经自然选择的设计来解决我们祖先在茹毛饮血的生活中所面对的那类问题，具体包括：理解和操控物体、动物、植物以及他人。这个定义还可以细解为几个论断：心智就是大脑所做的事情。具体而言，就是大脑加工信息，而思考也是一种计算。心智的组成部分是模块或心理器官，每个模块都经过专门的设计而成为人与世界互动的某一方面的专家。模块的基本逻辑是由我们的基因图谱所规定的。其操作被自然选择所塑造，来解决漫长的进化历史中我们祖先在游牧采摘生活中遇到的问题。我们祖先碰到的各种问题其实是他们基因所面临的一个大问题的一些子任务。这个大问题就是以最大化的数量将基因复制到下一代。
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从这种观点看，心理学是一种反向工程。在正向工程中，人们设计一台机器来做一些事情；在反向工程中，人们想弄明白机器是被设计出来做什么用的。反向工程就是当松下推出新产品时，索尼的研究人员做的事情，反之亦然。他们买一件新产品带回实验室，拿螺丝刀把它拆开，看看这新产品都包括什么部件，所有部件如何组合在一起就让这个仪器可以运转了。我们在见到一个有趣的新玩意时，都会做反向工程。在旧货市场淘宝时，我们可能会觉得某个古怪物什莫测高深，直到我们搞明白它的设计用途。如果发现一个橄榄取核器，我们会立刻明白，金属环是用来支撑橄榄的，杠杆降低，X形刀锋穿过一端，将橄榄核从另一端挤出。弹簧、铰链、锋刃、杠杆以及环的形状和设置都自然而然、合乎逻辑。我们甚至明白了为什么罐头里的橄榄在一端有着X形的切口。
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17世纪时，威廉·哈维（William Harvey）发现静脉中有瓣膜，于是推断瓣膜的作用是让血液循环。从那时起，我们明白了身体是一台复杂精妙的机器，装配着支杆、连系梁、弹簧、滑轮、杠杆、关节、铰链、套节、箱槽、管道、阀门、护套、泵、交换器和过滤器。即使到今天，我们在明白了神秘的身体部件的用途后也会心情愉快。我们的耳朵为什么布满褶皱而且还不对称？因为它们是用来过滤来自不同方向不同形式的声波的。微妙的声音静区告诉大脑，声源是在我们的上面还是下面、前面还是后面。20世纪后半叶我们在探索生命细胞和分子的纳米技术时，继续运用着这种对身体的反向工程策略。生命这东西其实并不是一个颤颤巍巍、炽热鲜明、精妙绝伦的定型胶状物，而是一台包含了小模具、弹簧、铰链、杆节、薄板、磁石、拉链和活动门的设备，这些部件都由一条数据带连接，其中的信息得到复制、下载和扫描。
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生命体的反向工程原理源自达尔文。他指出，“那些令人叹为观止、极度完美而精妙的器官”不是源于上帝的远见，而是由复制器经过极其漫长的时间进化而来的。在复制器的复制过程中，有时会出现随机的复制错误，而那些恰好能提高复制器的幸存率与繁殖率的复制错误逐渐一代一代地积累下来。植物与动物是复制器，它们复杂的结构因而看上去就像是被专门设计的，使其得以生存和繁衍。
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达尔文坚持认为，他的理论不但解释了动物身体的复杂性，而且也解释了动物心智的复杂性。“心理学将会基于新的基础。”他在《物种起源》的篇尾做出了这个著名的论断。但达尔文的预言还没有被实践。在他写下上述话语一个多世纪后，对心智的研究仍然几乎不考虑达尔文，甚至常常对他颇为轻蔑。进化论被认为是不相干的，罪恶的，或只适合茶余饭后的谈资而已。我认为，社会科学和认知科学中对进化论的憎恶已经构成了理解的障碍。心智是一种巧夺天工的组织化系统，它的杰作没有任何工程师可以复制。塑造这个系统的力量和设计它的原因怎么可能与理解它无关呢？进化论思维是必不可少的，它的必要性不是以人们所认为的形式，如想象出人类发展史中缺失的联系或讲述出人类各个阶段的故事，而是以认真细致的反向工程形式。如果没有反向工程，我们就会像汤姆·帕克森（Tom Paxton）的《怪异玩具》（The Marvelous Toy）中的歌手一样，回忆孩提时代收到的一个礼物时，仍百思不得要领。
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只是在过去几年，达尔文的挑战才找到了衣钵传人，这种新的思路方法被人类学家约翰·托比（John Tooby）和心理学家莉达·考斯迈德斯（Leda Cosmides）冠名以“进化心理学”（evolutionary psychology）。进化心理学综合了两次科学革命。一次是20世纪五六十年代的认知革命，它以信息和计算解释了思维和情绪的机制。另一次是20世纪六七十年代进化生物学革命，它用复制器之间的选择解释了生命体的复杂适应性设计。这两个观点结合在一起威力强大。认知科学帮助我们理解了心智如何得以运转以及我们拥有什么样的心智。进化生物学帮助我们理解了我们为什么会拥有这样的心智。
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从某种意义上讲，本书中的进化心理学是对生物学的直接延伸，只是集中于一个物种一个器官——智人的心智。但从另一个意义上讲，这是一篇激进的檄文，摒弃了过去近一个世纪里对有关心智问题的框架模式。本书的主旨或许并不像你想象的那样。我主张思考即计算，但这并不意味着电脑就是心智的一个恰当比喻。心智是一套模块，但这些模块并不是人脑表层的胶囊盒子或细分小块。我们心智模块的组织来自我们的基因图谱，但这不意味着每一种特质就有一种对应的基因，或者学习不像我们以前认为的那么重要。心智是由自然选择所设计的一种适应，但这不意味着我们思想、感受和做的所有事情都是在生物意义上的适应所得。我们由猿进化而来，但这不意味着我们的心智与猿的相同。自然选择的终极目标是基因繁殖，但这不意味着人类的终极目标是基因繁殖。让我来说明一下为什么不是如此。
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本书是关于大脑的，但我不会讲太多神经元、荷尔蒙和神经递质。这是因为心智不是大脑，而是大脑所做的事情，甚至也不是大脑所做的任何事情，它并不包括新陈代谢脂肪并释放热量。20世纪90年代被命名为“大脑的十年”，但永远也不会有“胰腺的十年”。大脑的特殊地位是由于大脑所做的一件特殊的事，它令我们能视物、思考、感觉、选择以及行动。这件特殊的事就是信息处理，也可以称为计算。
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信息和计算建立在数据模式的基础上，与独立承载媒介的逻辑法则相关。当你给你住在另一个城市的妈妈打电话时，信息从你的嘴唇传到她的耳朵，内容不变，但物理形式却发生了变化，从振动的空气，到有线电流，硅的储电，光缆中闪烁的光，电磁波，然后再颠倒顺序重来一遍。与之类似，当你妈妈把信息再重复给你坐在沙发另一头的爸爸时，信息内容不变，形式则在她的头中转变为激发神经元的串联和在突触间蔓延的化学物质。同样地，在用真空管、电磁开关、转换器和集成电路组成的计算机中，或在训练有素的鸽子身上，也能够运行一个特定的程序，这个程序能够出于相同的原理完成相同的工作。
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首先提出这一洞见的是数学家艾伦·图灵（Alan Turing），计算机科学家艾伦·纽威尔（Alan Newell）、赫伯特·西蒙（Herbert Simon）和马文·明斯基（Marvin Minsky），还有哲学家希拉里·普特南（Hilary Putnam）和杰瑞·福多尔（Jerry Fodor）。这种思想现在被称为心智计算理论。它是思想史上的一个伟大观点，因为它解决了“心-身难题”中的一个困惑：如何将意义与意图以及我们精神生活中的东西，与像大脑一样的一坨实体物质联系起来。为什么比尔登上公交车？因为他想去看望祖母，并且知道公交车可以把他带过去。没有其他的答案可以解释。如果他不愿意见祖母或者他知道路线变了，他的身体就不会出现在那趟公交车上了。千年来这一直是个悖论。像“想见祖母”和“知道公交车可以到祖母家”这样的存在，无色无嗅也无味。但同时，它们又是实体事件的原因，其效果与台球彼此之间的相撞一样清晰有力。
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心智计算理论解决了这个悖论。这个理论主张，信念和意愿都是信息，体现为符号的组合。这些符号是物质的物理状态，如计算机中的芯片或大脑中的神经元。它们能表征世界中的事物，因为这些符号是被那些经由我们的感觉器官的事物所激发的，也因为它们一旦被激发后所做出的行动。如果组成一个符号的物质与组成另一个符号的物质悄然相遇，对应于一个信念的符号会引发对应于另一个与之逻辑相关信念的新符号的形成，这又会导致与其他信念对应符号的形成，以此类推。最终，组成一个符号的物质与连接肌肉的物质相遇，行为便产生了。因而心智计算理论使我们能够用信念和意愿来解释行为的同时，又令它们与物理世界合理相接。它合理地解释了意义内含的结果与起因。
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心智计算理论的重要性在于，它解释了我们长久以来渴望回答的问题。神经科学家喜欢指出，大脑皮层的所有部分都非常相似——不仅是人脑的不同部分，而且是不同动物的脑。有人可能会得出结论，所有动物的心理活动都一样。但一个更好的结论是，我们不能只看一片脑组织，就得出复杂联结模式的逻辑，而正是这种联结模式使大脑的各个部分各司其职。所有的书都同样是由大约75个左右的印刷字符组合而成的，所有的电影在物理上都是由不同模式的影像储存并根据录影带的胶片顺序组合而成的，同样道理，对大脑中盘根错节的生理结构一部分一部分拆开来研究，也许都看上去差不多。一本书或一部电影的内容在于油墨印字或磁盘储存的模式之中，只有在读书或看电影时才能获知。与之类似，大脑活动的内容在于神经元之间的联结模式和活动模式。联结细节上的微小差异会导致外表相似的几片脑组织执行完全不同的程序。只有在程序运行时，一致性才会显现出来。正如托比和考斯迈德斯所写：
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候鸟看着星星迁徙，蝙蝠根据回音定位，蜜蜂计算花瓣差异，蜘蛛编织蛛网，人类用语言交流，狮子结群狩猎，猎豹独自觅食，长臂猿一夫一妻，海马一妻多夫，大猩猩一夫多妻……地球上有数百万个动物物种，每种都有一套不同的认知程序。所有这些程序中都包含着相同的基本神经组织，这些神经组织还可以支持许多其他的程序。关于神经元和神经递质特征以及细胞发展的事实并不能告诉你在这上百万种程序中，究竟哪些是人类心智所包含的。即使所有的神经活动都是在细胞水平的统一表现过程，也是神经元的排序起到了关键作用，决定了是小鸟唱歌的模板还是蜘蛛结网的程序。
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当然，这并不意味着大脑与理解心智是不相干的！程序就是对简单信息处理单位的组合，微型电路可以叠加、匹配某种模式、接通其他电路或做其他基本的逻辑和数学运算。那些微型电路所能做的，只是受限于它们是由什么制成的。神经元制造的电路所做的事情不会与硅制造电路所能做的完全相同，反之亦然。例如，硅电路比神经电路快，但神经电路能比硅电路匹配更大的模式。尽管这些差异在不同电路下构建的程序中区别明显，影响到程序执行各种指令时的速度和效率，但这些差异并不决定程序的功能本身。我的观点并不是说，研究脑组织和理解心智没关系，而是说只研究脑组织是不够的。心理学，作为对心智软件的分析，需要开掘一条很深的隧道，才能与在山另一侧的神经生物学家们所挖的隧道相会。
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心智计算理论与被人瞧不起的“计算机隐喻”并不是一回事。正如许多评论所指出的那样，计算机是序列处理，一次只做一件事情；大脑是并行处理，一次做上百万件事情。计算机速度快，大脑速度慢。计算机部件可靠，大脑部件嘈杂。计算机的连接数量有限，大脑则有上万亿个连接。计算机根据图纸来装配，大脑则必须自己组装自己。当然，计算机会弹出窗口，具有自动执行备份文件的功能，能够运行呈现出飞翔的烤面包机的屏保程序；而大脑则不能。这并不是说大脑就像市场上能买到的计算机；而是说，大脑和计算机所包含的智能具有某种共同的原因。要解释鸟儿如何飞翔，我们运用提举和拖曳以及流体力学的原则，这些原则同样可以解释飞机如何飞行。这并不是要求我们将飞机比作小鸟，外加喷气式发动机和免费饮料服务。
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如果没有心智计算理论，就不可能合理解释心智的进化。大多数知识分子认为，人的心智一定超越了进化过程。他们认为，进化的构成只包含愚蠢的本能和固定的行为模式：性驱力、攻击性欲望、领地性规则、母鸡孵蛋以及小鸭跟大鸭刻印行为。他们还认为，人类行为太难理解且灵活易变，不可能是进化的产品，而一定源自某些其他原因，比如说“文化”。但如果进化令我们具备的不是无法抗拒的欲望和严格的反射，而是一种中性的计算机，那一切都会改变了。程序是一种复杂的逻辑和统计操作，这种操作是由比较、测试、转移、循环和子程序嵌套子程序所引导的。人工计算机程序，从麦金塔的用户界面到天气模拟系统，再到识别英语语音与应答的程序，都不断提醒着我们计算能力的卓越和强大。人类思想和行为无论多么复杂多变，都可以是一种极其复杂程序的产物，而这一程序可能就是自然选择所赋予我们的。生物学的经典规则不是“汝当……”，而是“如果……那么将……”。
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我认为，心智不是单个器官，而是一套器官系统，我们可以将其看作是心理集合或心智模块。现在常被称为心智的基本因素，诸如一般智力、形成文化的能力以及多目标学习策略，都将因循一条道路，如细胞质之于生物学，以及土地、空气、火和水之于物理学一样。这些因素与它们试图解释的严格现象相比，比较松散，因而被视作具有近乎神奇的力量。而当将这些现象置于显微镜下仔细研究时，我们就会发现，支持日常世界复杂结构的不是单个一种物质，而是许多层次的复杂设备。很久以前，生物学家就摒弃了万能细胞质的概念，而代之以功能专业化机制的概念。身体的器官系统正常运转的原因是由于每个器官的结构都是根据其任务而量身定制的。心脏让血液循环是因为它的构造就像汽油转换器。肺不能泵出血液，而心脏也不能给血液充氧。这种专业化分工一直延续到更具体细微的层面。心脏组织不同于肺组织，心脏细胞不同于肺细胞，组成心脏细胞的许多分子，也不同于构成肺细胞的分子。如果情况不是如此，我们的器官就无法工作。
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万金油就是样样都不精通，此话适用于我们的身体器官，同样也适用于我们的心理器官。机器人难题正反映了这一原则。制造一个机器人提出了许多软件工程的问题，要解决这些问题需要不同的要诀。
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先来看看我们的第一个问题，视觉。一台视觉机器必须解决一个被称为反向光学的问题。普通光学是物理学的一个分支，人们可以用它来预测一个具有特定形状、材料和亮度的物体，如何投射出我们称之为视网膜图像的斑斓色彩。光学是一门研究得较为透彻的学科，它应用于绘画、摄影、电视机研制以及最近的计算机图像和虚拟现实技术。但大脑要解决的却是一个恰恰相反的问题。输入的是视网膜图像，而输出的是对现实世界中物体以及物体构造的表述——所知决定所见。这就是难点所在。反向光学就是一个工程师们所称的“伪命题”。它简直就无解。正如连乘几个数得出乘积容易，而给定乘积要想得出这些连乘的数却几乎是不可能的，同理，光学是容易的，而反向光学则不可能。但你的大脑在你每次打开冰箱取出容器的时候，都解决了反向光学的问题。这是怎么做到的呢？
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答案是：大脑提供了缺失的信息，那些关于我们所处世界以及它如何反射光的信息。如果视觉脑“假定”它生活在某种世界中——一个光亮均匀分布的世界，其中的组成大多数构质均匀，并具有平滑、统一色泽的表面——这样就很容易去估计所看到的物体究竟是什么。如前所述，单凭检验各自视网膜成像的亮度是无法区分煤和雪的。但假定有一个感知表面特性的模块，模块基于的假设是，世界的光亮是平滑而均匀的。这个模块可以分3步解决煤-雪难题：从视域的一边到另一边相减得出所有的光亮梯度（确定物体外缘）；估算整个视域的平均亮度水平；将每一小块部分的亮度与平均亮度相减，得出每小块部分的灰色度。与平均值相比，较大的正偏差被视为是白色物体；大的负偏差被视为是黑色物体。如果光照确实是平滑而均匀的，这些知觉就准确地反映了现实世界中物体的表面。既然地球千万年来大致符合光照均匀的假设，那么利用了这个假设的自然选择做得也就很不错了。
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表面-知觉模块解决了一个难以解决的问题，但也付出了一些代价。大脑放弃了成为一个通用型问题解决者。它配置了一套装置来感知典型地球视觉条件下的表面性质，因为它专注于这个区域性问题。略微改变一下问题，大脑就束手无策了。比如，我们将一个人置于一个没有日光普照而由巧妙安排拼制的灯光照明的世界中。如果表面-知觉模块推测照明是均匀的，它就会被诱导人产生幻觉，看到本来没有的物体。这真的会发生吗？这每天都在发生。我们将这些幻觉称为幻灯片展示、电影和电视。我们在看电视时，盯着一片闪烁的玻璃，但我们的表面-知觉模块告诉我们：我们在观看真正的人和地点。这个模块已经被揭秘；它并不理解事情的性质，而是凭借一本作弊手册。这本作弊手册深埋于我们视觉脑的运行之中，我们无法抹掉其中写成的假设。即使是一个终生的电视迷，其视觉系统也永远无法“学习获知”CRT电视是一张闪烁着黄磷点的板子，这个人也永远不会丧失认为板子后面有一个世界的错觉。
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我们其他的心理模块需要它们自己的作弊手册来解决各自难以解决的问题。物理学家想弄明白肌肉收缩时身体如何运动，他需要解决运动学（运动几何学）和力学（力的效应）中的问题。而大脑要搞清楚如何收缩肌肉来让身体移动，需要解决的问题则是有关反向运动学和反向力学——对物体施加什么力才能使其在某一特定轨道中运动。像反向光学一样，反向运动学和反向力学都是伪命题。我们的运动模块通过做出合理的外部假设解决了这些问题——当然，不是关于照明的假设，而是有关运动的身体的假设。
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我们对于他人的常识是一种直觉心理学——我们试图根据其行为推导出人们的信念和愿望，试图根据我们对他们信念和愿望的推测来预测他们将要采取的行为。但我们的直觉心理学必须假设他人具有信念和愿望；我们不能像闻橘子的气味一样，感受到另一个人大脑里的信念和愿望。如果我们不能通过这个假设透镜看待这个社会和世界，我们就会像见义勇为者1号一样，为一袋利马豆自送性命；或者像见义勇为者2号一样，为了任何一个长着像人头一样的东西就纵身跃入水中，而这东西却可能只不过是个有脑袋的大型发条玩具。稍后我们会看到，那些罹患某种病症的人，他们缺乏常人拥有的这一假设，将他人视作发条玩具。甚至我们对家人的爱也隐含了自然界定律的一个假设，这是对遗传学普遍定律的一个逆转。对家人的感情是被自然设计用来帮助基因自我传播的，但我们看不见也闻不到基因。科学家用正向遗传学来推导基因如何在不同的组织间传播（例如，减数分裂和性行为使两个人的子裔共同拥有其父母50%的基因）；对于亲戚间的感情我们使用了一种反向遗传学来估算在与我们所交流的群体中，哪些个体更可能与我们具有共同的基因（例如，如果有人恰巧和你共有同一对父母，对待这人时就要像他的基因和你的基因具有重叠之处一样）。在稍后的章节中我将继续探讨这些问题。
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心智的构建基础一定是专业化的部件，因为它必须要解决专业化的问题。只有天使才可能是通用问题解决者，我们凡人只能根据零星的信息做出可能错误的猜测。我们的每个心智模块解决各自难以解决的问题，凭借的是对心智如何工作的信念的飞跃，凭借的是做出那些不可或缺但又难于辩护的假设——唯一的解释是，这些假设非常符合我们祖先所生活过的世界。
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