AI时代再问意识 (53)：为什么大脑成为一台预测机器 (1)

第一部分：一次静悄悄的认知革命

几百年来，人们对于知觉的理解几乎没有发生过根本性的改变。

我们生活在一个客观存在的世界里。光线进入眼睛，声音进入耳朵，皮肤感受到压力和温度，各种感觉信号通过神经传递到大脑，大脑再把这些来自不同感官的信息组合起来，于是，我们便看见了世界、听见了声音，也体验到了周围的一切。

这是一幅几乎人人都会接受的图景。它不仅符合我们的日常直觉，也与近代科学形成以来的世界观高度一致。自十七世纪机械论自然观兴起以后，科学越来越倾向于把自然理解为一个由外部因果推动的系统：物体受到外力便产生运动，神经系统受到外部刺激便产生反应，大脑则负责对这些刺激进行分析和处理。环境首先发生作用，生命随后作出反应，这似乎成为一种无需怀疑的基本假设。

因此，在很长一段时间里，即使神经科学不断取得进展，人们对于大脑的基本理解却始终没有改变。它被看作是一台极其复杂的信息处理机器，但它工作的起点依然是外部输入。感官负责收集数据，大脑负责加工数据，而意识则被认为是在这一连续处理过程中的最终结果。无论神经网络多么复杂，无论计算速度多么惊人，大脑首先仍然是一位观察者，它等待世界把信息送到自己面前，然后再努力理解这一切。

然而，在过去几十年里，这种几乎深入现代科学骨髓的认识，却开始发生一次出人意料的逆转。

越来越多神经科学家开始提出一个看似简单，却足以改变整个知觉理论的问题：也许，知觉并不是从感觉开始的。

或者说得更大胆一些：

也许，大脑真正首先拥有的，并不是感觉，而是预测。

想象这样一个十分普通的场景。

深夜，你回到自己熟悉的家中。屋里没有开灯，光线十分昏暗，但你依然能够十分自然地走进客厅，绕过沙发，来到厨房，几乎不会撞到任何东西。你并没有刻意去确认冰箱是否仍然摆在昨天的位置，也没有仔细检查桌椅是不是发生了移动。似乎在真正“看见”这一切之前，你就已经知道它们应该在那里。

直到某些事情突然发生变化。

原本靠墙的椅子被人搬到了走廊中央。

墙上的画框歪斜了。

厨房地板上多了一只打碎的玻璃杯。

就在这一瞬间，你的注意力立刻被吸引过去，整个环境仿佛突然变得异常清晰。

按照传统观点，这是因为这些物体产生了新的感觉刺激，所以引起了注意。然而，预测加工理论却提出了另一种完全不同的解释。

真正吸引注意力的，并不是感觉本身，而是预测失败。

椅子之所以引起你的注意，不是因为它本身更加显眼，而是因为它没有出现在大脑原本预期的位置；碎玻璃之所以令人立刻察觉，也不是因为它反射了更多光线，而是因为它打破了大脑一直维持着的那个关于厨房应该是什么样子的内部模型。

如果这种解释成立，那么我们对于知觉的理解就必须彻底改变。

我们每天体验到的世界，并不是由感觉一点一点拼接出来的，相反，大脑早已根据过去无数次经验，提前构建出一个关于世界应该是什么样子的整体模型。真正来自感官的信息，并不是重新创造整个现实，而只是不断告诉大脑：哪些地方与你的预测一致，哪些地方与你的预测发生了冲突。

换句话说，大脑并不是每时每刻都在重新认识世界，而是在不断验证自己对于世界的猜测。

真正推动知觉发展的，并不是全部感觉输入，而是那些没有被预测到的部分。

这是一个看似细微，却意义极其深远的变化。

传统神经科学认为，知觉是一个自下而上的过程。视觉首先接收光线，听觉首先接收声音，然后越来越高级的大脑区域逐步把这些零散信息组合成完整的世界。而预测加工则提出了几乎完全相反的方向：大脑首先形成一个关于世界的整体预测，然后不断利用来自感觉系统的信息去修正这个预测。于是，知觉不再是从现实一步一步建造出来，而更像是一幅已经存在的画面，不断被现实进行局部修改。

因此，真正进入意识的，并不是世界的全部信息，而是那些与预测发生偏离的地方。

这一思想听起来十分现代，实际上却拥有比许多人想象得更加悠久的历史。

早在十九世纪，德国生理学家和物理学家赫尔姆霍兹（Hermann von Helmholtz）便提出，人类知觉本质上是一种无意识推断（unconscious inference）。外部世界并不会直接进入大脑，视网膜接收到的只是光线分布，耳蜗接收到的只是空气振动，皮肤感受到的只是局部压力。这些信号本身既不是物体，也不是颜色，更不是意义。真正呈现在意识中的世界，是大脑依据过去经验，对这些零散线索不断推断和解释之后形成的结果。

这一思想在当时仍然缺乏充分的科学工具去验证，但它却像一颗埋入土壤的种子，在随后的一百多年里不断吸收来自不同学科的新养分。

二十世纪，概率统计的发展、贝叶斯推断的成熟、信息论的建立、控制论的兴起、认知科学的形成以及人工智能的发展，逐渐让越来越多研究者开始意识到：真正的智能系统，很少拥有完整的信息，它们几乎总是在不确定条件下，根据已有经验不断形成预测，再利用新的证据持续修正这些预测。科学家进行科学研究如此，自动驾驶系统如此，大型语言模型如此，那么，大脑是否也遵循着同样的原则？

到了二十一世纪初，这些长期分散发展的思想终于在英国神经科学家**卡尔·弗里斯顿（Karl Friston）**那里汇聚成一个更加统一的理论框架。

在弗里斯顿看来，预测并不仅仅是大脑众多功能中的一种，而可能正是整个神经系统最根本的组织原则。知觉、学习、注意、记忆、行动，甚至意识本身，都可以理解为同一过程的不同表现：大脑不断建立对于世界的预测，再不断利用现实反馈修正这些预测，使自己始终保持对环境最合理、最有效的理解。

如果这一观点成立，那么神经科学最深刻的一次转变，也许已经悄然发生。

大脑不再首先是一台观察世界的机器。

它首先是一台预测世界的机器。

而意识，也许并不是因为大脑忠实地记录了现实，而是在不断预测、不断修正、不断更新的过程中，形成了关于现实此刻最好的解释。

然而，这种看法也立即带来了一个更加耐人寻味的问题。

如果我们的知觉早已受到预测的塑造，那么，我们究竟是在看见世界，还是在看见大脑对于世界最合理的猜想？

正是围绕这个问题，预测加工理论逐渐发展成为当代神经科学最重要、也最具影响力的理论框架之一。

(未完待续）

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