作为工具的人脑

多算胜，少算不胜，况于无算乎! ——《孙子兵法》

大脑定义了人类这个物种。

从六百万年前南方古猿从树上下到草地上开始，经过直立行走、使用工具、奔跑狩猎、群体协作、语言符号、社会博弈等等多次促进，人类大脑已经达到了1350毫升的惊人容量，成为动物中脑化指数最高的物种。前面我们已经知道了，大脑的优势在于处理信息。那么，如此耗能的大脑，它处理信息又是为了什么呢？

实际上，在进化为智人，成为地球上第一个全球物种之后，与其他动物的搏杀已经不构成对我们的挑战了，人类在迁徙全球的路上已经数次灭绝了当地的大型动物，成千上万的动物骨骸化石堆积在人类营地的周围。但是，个人几乎不能脱离人群而生存，随着群体竞争的激烈，优势人群不断扩张，人群的规模也渐增，社群复杂度也渐增，我们大脑的负荷更大了。

因此，如何更好地在人群中生存，如何与他人竞争，如何帮助群体胜出，这才是我们的挑战。

所有这一切都发生在时间之中，都必须及时地尽快地处理。大脑是一个即时决策者，时间性是其最重要的属性。

首先，我们要认识到，大脑是一个 生存工具，它处理感官获得的复杂信息，进行预测与决策。它需要帮助物种获得适应性。正是因为在这方面的优势，大脑才能维持并不断扩展，直到今天的规模。

想象我们的祖先——古猿们——在茂密的树林间穿梭，一只手抓住树枝，然后荡秋千一样将自己的身体甩向空中，伸开那只手，此时整个身体是腾空的。它们然后在间不容发之际，顺着身体运动的轨迹，轻舒猿臂，用另一只手抓住绿叶丛中中早已盯好了的那个树枝。这个树枝既不能太粗，太粗则不能单手抓握，且无法提供弹力。这个树枝也不能太细，太细则承受不住自己的重量而断裂。这样循环往复，它们优雅地在树林中荡来荡去。古猿的大脑在即时地处理这些信息，做出准确的判断，这都是有时间要求的计算。

之后，当南方古猿下到地面，面临猎物，面临敌人之时，都必须做出快速反应。因为它们的伙伴与对手，要么是更迅速的猛兽，要么是其他同类。

所以，大脑不断长大和优化，就是为了更快地处理信息，让个体在挑战中占据先机。大脑的关键作用，是在瞬息万变的环境中，即时做出反应，它的快速响应能力直接关系到个体存续。大脑不能等待过久，不必过于精确，大脑有很多内置的硬链接，就是为了快速反应。那些不能及时处理信息，不能马上采取行动的个体，逐渐消失在过往岁月的纷争之中。

所谓 “千破万破，唯快不破” 就是这个道理。

为了达成快速反应，从软件编程角度而言，不能使用串行的有瓶颈的冯诺依曼架构，多线程并发的模式需要被引入，等待与死锁等弊端需要被克服。我们后面可以看到，大脑是如何自然地解决这个问题的。

大脑在时间流逝中经历了各种事件，大脑对事件在时间前后的关联非常敏感。由于时间性而产生了相关性，这是所谓的 因果推理 的基础，我们后面会详细讨论。

在时间上，人脑还有一项特异之处在于，它不仅能够处理过去的、眼前的信息，还能根据这些信息，超越当下，对未来进行预测。

我们在 变化与选择 系列中，谈到了黑猩猩拥有一定的建模能力，可以根据环境，设想出自己行为的后果。人类不仅如此，还更进一步将他人与群体都纳入自己的未来设想中。人类可以揣摩他人的心思，操纵他人的反应，利用他人的知识等等。这种将环境、他人与群体都考虑在内的，在自己大脑中进行情景的模拟和计算，推测未来的能力，是人脑独有的。我称之为 内部建模。

在进行内部建模时，我们自身也是需要考虑的关键变量。在可行的建模中，常常需要将自己置入模型之中成为其中一个角色。而且，我们预测他人的想法，必须以 “推已及人” 为手段，用我们自己在相同境遇下的反应，来模拟他人在此境遇下的反应。所以，“我“ 这个变量是模拟过程中的不可或缺的一环。

理查德·道金斯说：“模拟能力的进化最终产生了主观意识，也许意识是在大脑对世界的模拟变得如此完整，以至于它必须包含一个自身的模型之时产生的。” 随着预测的需要，随着内部模型的完善，自我意识 的出现也就不突兀了。

于是，沿着 时间性 这个关键思路，我们导出了内部建模和自我意识两个关键概念。

那么，人脑是从天上掉下来一步到位的吗？当然不是，我们一直在阐述，演化中的人脑是如何经过各个阶段，逐步达到了目前的程度。从脊椎动物、爬行动物、哺乳动物、灵长类动物一直到智人，千辛万苦，人脑一路演化而来。既然如此，那些曾经被远祖使用的各种老物件，前代大脑的各个模块，就免不了或多或少遗留了下来。人脑是前后层叠的新老模块的堆积，人的各种本能反应，诸如恐惧、躲闪、狂躁等等，以及各种内在倾向性，比如暴食、嗜甜、好色等等都与之有关系。

处于演化过程中的人脑必然是要适应环境的，也就是有可塑性。这样，人脑就有了先前遗留的老物件，那些最古老的硬连接的模块，它们能够直觉反应，能耗低，但是可塑性不大。人脑还有像新皮质这样的新增模块，它们是软连接，具备可塑性，但是速度不快，能耗也偏高，需要在后天逐渐形成。

于是，演化性 成为我们思考人脑机制的第二个出发点。

《庄子》中说“吾生也有涯，而知也无涯”，这指出了人脑是能力有限的。受制于我们的肉体，大脑作为高耗能器官，身体能供给它的能量是有限的，它的体积与复杂度是有限的，它经历的演化时间也是有限的，它需要的成长时间是漫长的。为了达成目前的大脑容量，母亲们必须冒着难产的风险，人群必须长期养育孩子，个体的生存能力很差，人类已经付出了很大代价。远古的人群是脆弱的，常常经历不可测的风险，无数部落消失在历史尘埃中。

所有这些天然的受限因素决定了，大脑能处理的信息量以及算力是有限度的，它不是一个理想中的完美机器，而是一台由各种修修补补的新老物件拼装而成的有点不堪重负的组装机。它必须在一定的功率下，尽快尽好地处理信息，进行建模，设想未来。它是被满负荷使用的，不可能如某些文章所说的，存在太多冗余。

然而，人脑所处的环境中，信息是海量的，变化是无穷尽的，交互是纷繁复杂的。所以，庄子后面又接着说 “以有涯随无涯，殆己！已而为知者，殆而已矣。” 他的意思是，以有限面对无限，很辛苦。然而，既然走上了求知这条路，就算再累，也还要坚持下去。人脑何尝不是这样？在人们的合作与竞争中，社会群体愈发复杂，人脑需要认知的东西越来越多。在出现了语言文字之后，信息成指数增长，人脑尤其不堪重负。

不仅如此，在本质上，大脑在演化中所能发展出的计算能力也离不开自然界物理规律的约束。一个无所不知的全能神一样的大脑，不可能出现在自然界中，我在宇宙观中提到了 宇宙是不可知的，大脑必须以有限面对无限，以有限计算来化解局部问题，这也是有限性的另一层意识。

从 有限性 这个角度来看，人脑的各种机制都需要极大地考虑效率，这直接影响了人脑如何进行内部建模，如何组织与存储信息。进而，从节能与高效的角度来看，人脑基本上是目标驱动的、按需使用的计算设备。

好了，以演化性、时间性与有限性为三个支点，我们也许能稍稍撬开我们的脑壳，得以窥探大脑里面的那些小秘密吧。

但是，我要事先警告各位看客，对大脑与自我意识的清晰认知，也意味着激情与诗意的平淡，以及规律与理性的显现。之后，我们看待自己和他人的很多基础设定都会发生不可逆转的改变，请三思而行。