大脑作为预测机器:意识的关键?
要点
- 心理学关注的是过去如何导致我们现在的行为.但是，通过预测和模拟，未来也可以导致现在.
- 大脑不断地做出预测.意识增强了大脑形成环境和自我预测模型的能力.
- 期望对感知的自上而下的错误影响会形成幻觉、奇怪的信念、焦虑、抑郁、心身等等.
一个多世纪以来，未来，尤其是对未来的认知，一直是心理学中的一个次要问题.规范的人类，心理人，是过去和现在的囚徒……当规范的人类成为招股说明书时会发生什么，以及我们思考的能力我们的未来成为我们的定义能力? – Seligman、Railton、Baumeister 和 Sripada——Homo Prospectus1
心理学，以及更具体的认知科学研究，直到最近才倾向于更多地关注面向过去的认知(记忆)和面向现在的认知(感知)，而较少关注面向未来/前瞻性的认知(期望) ，期待).
这一直在改变.越来越多的人对大脑如何定向，甚至可能围绕形成预测进行组织感兴趣.并且有兴趣对为什么预期认知如此重要的原因进行进化理解.
将大脑理解为预测机器可能有助于解释意识.
大脑进化为一种适应性，使生物体能够更好地感知和控制环境及其内部状态.意识通过对环境和自我建模，进一步增强了这种能力.2在前瞻性表征的指导下进行预测的能力——“如果-那么"的可能性，极大地增强了这种建模能力.一个能够很好地模拟环境和自身的系统可以形成对未来环境及其对环境适应性的模拟.
在试图解开大脑如何产生意识的看似谜团时， 3首先要了解“思想究竟是什么?信息如何是物理的?"很重要.思想是物理表征或地图.头脑是一种地图.大脑及其功能产物心智进化为身体与其外部环境关系的地图.
进化程度更高的大脑，例如人类大脑，可以整合过去的感官体验，形成目前“不存在"的事物的表征——预测性模拟.
信念是一种预测模型.4
当你是一个黑暗头骨中的大脑时，猜测目前有一种预测形式.
处于严肃意识科学前沿的神经科学家 Anil Seth5 在他的著作 Being You: A New Science 中解释并发展了大脑作为预测机器的概念意识.
赛斯建议，即使我们对目前存在的事物的看法，在某种意义上也只是预测或模拟(他称之为“受控幻觉").这些是通过不断更新对感官数据感知的预测或假设(“最佳猜测")的过程而形成的.6
正如赛斯在他广受欢迎的 TED 演讲中所解释的那样:
感知——弄清楚那里有什么——必须是一个知情猜测的过程，在这个过程中，大脑将这些感官信号与其对世界方式的先前期望或信念结合起来，以形成对导致这些信号的原因的最佳猜测.大脑听不见声音，也看不见光.我们所感知的是它对世界上的事物的最佳猜测.7
根据这一理论，我们的感知很大程度上受自上而下的期望/预测的影响，而不仅仅是自下而上的感官输入.
大脑的数以千计的表征/模型如何产生单一意识的感觉?
企业家、科学家、工程师和发明家杰夫霍金斯在他的一千颗大脑、8一书中详细阐述了大脑的知识如何存储为大量模型或地图世界的. Hawkins 小组的研究重点是大脑如何拥有它所感知的每个物体的数千个互补模型.
他称之为“千脑智能理论".每个模型都作为一个参考框架运行，物理存储在一个微小的皮质列中.9这些互补的参考框架提供了“什么"和“在哪里"的信息；它们共同作用，提供有关对象不同方面如何相互关联的信息.10
预测是该理论大部分框架的基础.皮质柱可以构建强大的预测模型.例如，无论杯子相对于手指传感器如何旋转，将手指从杯子底部移到顶部都可以预测感觉.11
为什么我们不觉得我们是由一千个大脑组成的，每个大脑都有自己独立的小世界模型?为什么我们的意识感觉统一?这被称为绑定问题.霍金斯的理论提出，这些柱子通过彼此的连接而协同工作，其中一些是纵横交错整个新皮层的远程连接.
通过类似于“投票"的过程，由编码来自不同参考帧的感知的不同列建立的不同同时模型达到“共识"最佳猜测(算法推断)，关于正在感知的对象是什么，基于基于先前学习到的信息(例如，“根据来自所有不同感官和我们所有不同参考系的输入，唯一与我们现在所感知的一致的东西是咖啡杯.").
根据理论，这种在参考系中存储信息并构建世界模型/表示的系统不仅适用于物理对象.它在更高层次的复杂性和抽象性上扩展到数学、政治和艺术等概念.
了解期望在认知中的核心作用是理解人类功能的许多怪癖的关键.
期望从根本上塑造认知和信念这一事实解释了大脑的许多最成功的特征以及许多有问题的错误.
眼见为实.但我们的看法有时是错误的.这可能会导致我们形成错误的(通常是顽固的)信念.同样，相信就是看到——也就是说，我们的感知是由对所见、所听等的自上而下的期望/假设塑造的.当我们先前的期望是错误的时，它们会强有力地影响我们以错误的方式感知事物.
这是视错觉的基础.魔术师巧妙地利用我们的感知期望来娱乐和让我们惊奇，就像通灵者一样——他们中的一些人是骗子，另一些人自己是真正的信徒——自欺欺人的受害者，他们对欺骗他人负有责任.
我们人类很容易受到暗示，对许多人来说，这与对科学和其他复杂主题的不完整理解(以及对这种理解的高估)相结合，导致对超自然现象、神秘体验和其他奇怪信念的信念(包括阴谋)，对于什么是真实的，什么不是.
错误的期望在许多精神障碍中起作用.焦虑和抑郁是最常见的精神障碍，其特征是，有些人会说部分原因是对未来的错误期望或预测——高估了威胁或失败.12, 13
期望(与环境/背景相结合并受其影响)也在个人体验迷幻药的不同方式中发挥重要作用.14
此外，在处理身体感觉方面的期望和无意识偏见在功能性神经障碍(转换障碍)、15 和其他心身障碍中发挥着重要作用.在普遍存在的安慰剂反应现象中，期望无疑起着核心作用.16
在无神的世界中寻找目标
塞利格曼等人.已经注意到17，认为自然界中的事件可能是由目的驱动的想法通常被认为是不科学的——目的论已被科学有效地驱逐.目的论18 认为设计和目的在本质上是固有的.自然目的论观点在前科学宗教世界观中占主导地位.
即使在今天，这样的观念仍然存在于许多有宗教/精神意识的人的脑海中，他们认为精神世界观与科学兼容.一个常见的例子是这样一种假设，即人们可以接受生物进化，但相信它是有意或引导到某个最终目的的.这一假设揭示了对进化的深刻误解.
20 世纪主要的相互竞争的心理学理论——精神分析和行为理论，都避开了目的论，强调了现在行为的过去因果关系，并排除了未来的任何方面都可能导致现在的可能性.
但是，正如塞利格曼等人所说.总结:
一个概念上的错误似乎使人们对未来缺乏兴趣.一些真正令人怀疑的东西——一种关于时间倒退、现在和未来的因果关系的形而上学目的论——与一些并不神秘的东西混为一谈，即在一个有思想的世界里，行为可以由可能的未来地图来指导以及真实的过去的痕迹.这样，“近未来的可能性"可以解释此时此地的具体行为.19
尽管宇宙没有固有的目的，但至少在这个星球上以及很可能在宇宙中的许多其他地方自发和不受引导地进化的生物体是有目的的.根据定义，即使是最简单的有机体也是目标导向的.一个无目的的宇宙充满了目的，对人类来说，充满了意义.20
参考资料
1. Martin Seligman、Peter Railton、Roy Baumeister 和 Chandra Sripada，Homo Prospectus(纽约:牛津大学出版社，2016 年)，p.x.
2.根据大多数定义，大多数生物的大脑缺乏意识或只有非常原始的意识形式.
3.关于意识的难题——主观的、有意识的体验如何被物理过程解释并简化为物理过程，已经有很多研究.正如哲学家大卫查尔默斯(“难题"一词的创始人)所说:“我们如何解释为什么有某种东西是为了娱乐心理图像或体验情感?......为什么物理处理应该给出完全上升到丰富的内心生活?" David Chalmers，“直面意识问题"，意识研究杂志 2，不. 3 (1995), 200-219.
[点击“更多"查看脚注 4-20].
4.信念是建模和预测环境的节能捷径.信念是我们大脑理解和驾驭复杂世界的方式.它们是我们的大脑期望环境中事物行为方式的心理表征，以及事物应该如何相互关联——我们的大脑期望世界遵循的模式.信念是有效学习的模板，通常对生存至关重要.大脑是一个耗能的器官，所以它必须进化出节能效率.作为预测机器，它必须在模式识别方面走捷径，因为它处理通过其感觉器官从环境中接收到的大量信息.信念使大脑能够提炼复杂的信息，使其能够快速分类和评估信息并迅速得出结论.参见“什么是信仰?为什么改变这么难?"
5.严肃的意识科学需要与大量的意识伪科学区分开来，这些伪科学多年来使该领域混乱不堪，甚至连受过教育的外行人也感到困惑.
6.大脑在执行此操作时采用贝叶斯推理过程 - 当了解到新事实或观察到新证据时，更新先前假设的过程，即修正概率.
7.他接着解释说:“如果幻觉是一种不受控制的知觉，那么此时此地的知觉也是一种幻觉，而是一种受控的幻觉，在这种幻觉中，大脑的预测被来自世界的感官信息所控制.事实上，我们一直都在产生幻觉，包括现在.只是当我们同意我们的幻觉时，我们称之为现实." Anil Seth，“你的大脑幻觉你的意识现实"，TED 视频抄本，于 2017 年 4 月在不列颠哥伦比亚省温哥华拍摄，https://www.ted.com/talks/anil_seth_your_brain_hallucinates_your_tention_reality/transcript?language=en.
8. Jeff Hawkins，一千颗大脑:一种新的智能理论
9.皮质柱横跨大脑皮层的 2.5 毫米厚，面积约为 1 毫米.其中大约有 150,000 个，每个包含大约 100,000 个神经元(Hawkins，Talks at Google).根据千脑智能理论，每个皮层列为给定对象实例化一个参考系，具有 x、y 和 z 笛卡尔空间坐标.每一列也可以产生行为——因此它们是感觉运动模型.关于皮质柱的确切结构或功能缺乏共识，皮质柱通常被认为是新皮质的基本重复功能单位.千脑理论是对新皮层柱状功能组织的确切作用之谜提出的解决方案 [Hawkins J, Ahmad S, Cui Y. A Theory of the Columns in the Neocortex Enables Learning the World of Structure. 前神经回路. 2017；11:81. 2017 年 10 月 25 日发布.doi:10.3389/fncir.2017.00081].或者查看此处了解理论的简短摘要.
10 单个皮层列当然不仅仅专门用于存储一个对象的某一方面的信息，而是参与存储有关大量不同对象的各个方面的信息.
11. Hawkins J、Lewis M、Klukas M、Purdy S、Ahmad S.基于新皮质网格细胞的智能和皮质功能框架. 前神经电路. 2019；12:121. 2019 年 1 月 11 日发布.doi:10.3389/fncir.2018.00121
12.在其他倾向中，抑郁的人倾向于更少地想象积极的未来，他们比非抑郁的人更快、更容易地想象消极的未来情景.他们还不太生动地想象积极的未来事件.他们倾向于高估、超重和过度关注风险，并低估自己影响未来事件的能力.他们对未来事件具有负面预测风格，与对现在和过去事件相关的负面解释风格相似. (Homo Prospectus, Ch, 10)
13.更具推测性的是，实际的幻觉(赛斯称之为“不受控制的知觉"，而不是正常的知觉，他称之为“受控制的幻觉")，可能与大脑对其自身知觉的错误期望有关—— IE错误的预测感知(预测感知类似于计算机中的预测编码).产生幻觉的部分原因可能是大脑过于关注自己的预测，而对与这些预测相矛盾的感官信息关注得太少——这是识别预测错误和用这些信息更新先前预测的问题.
另见:克拉克 A.接下来呢?预测大脑、情境代理和认知科学的未来. 行为脑科学. 2013;36(3):181-204. doi:10.1017/S0140525X12000477.以及: Jordana Cepelewicz，“为了理解现在，大脑可以预测未来"，Quanta 杂志，2018 年 7 月.
14. Michael Pollan，如何改变主意:迷幻新科学教给我们的关于意识、死亡、成瘾、抑郁和超越的内容(纽约:企鹅出版社，2018 年).
15.功能性神经障碍 (FNDs) 是表现出与公认的神经或医学病症不相容的随意运动或感觉功能改变症状的障碍 [美国精神病学协会 DSM-5 工作组，精神障碍诊断和统计手册:DSM- 5，第 5 版. (华盛顿特区:美国精神病学协会，2013 年)]. FND 缺乏结构性大脑原因.它们可能与心理压力源相关，也可能不作为推定的触发因素.
16.有趣的是，在功能性神经系统疾病中功能失调的大脑区域几乎与安慰剂效应相关的区域相同，这很可能是由于两者所涉及的过程相似.例如.杏仁核是一种主要参与恐惧和焦虑的大脑结构，被发现在功能性神经系统疾病中过度活跃.安慰剂减少杏仁核活动. Burke MJ、Faria V、Cappon D、Pascual-Leone A、Kaptchuk TJ、Santarnecchi E.利用安慰剂效应和功能性神经障碍的共享神经生物学:研究呼吁. J Neuropsychiatry Clin Neurosci. 2020;32(1):101-104. doi:10.1176/appi.neuropsych.19030077.
17. Seligman ME、Railton P、Baumeister RF、Sripada C.导航到未来或被过去驱动. 透视心理科学. 2013;8(2):119-141. doi:10.1177/1745691612474317.
18.源自希腊语“telos"，意为“结束"或“目的".
19. Homo 招股说明书，第 352 页.
20.有关无目的宇宙如何变得充满目的以及对我们人类充满意义的一本书长度的解释，请参阅拉尔夫·刘易斯，在无神的世界中寻找目的:为什么我们关心即使宇宙不关心(纽约州阿默斯特:Prometheus Books，2018 年).
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