■序　言■

这本书的创作激情源自于我所钟情的两样东西——计算机和大脑。

25年来我在移动计算机技术领域孜孜以求，毫无倦怠。在美国硅谷的高科技世界里，我可谓数得上的人物——曾创办过Palm Computing和Hand Spring两家PDA（个人数字助理或掌上电脑）公司；作为总设计师，也设计出许多掌上型计算机和智能电话，如Palm Pilot和Treo等产品。

然而，我的第二种爱好不但早于我对计算机的兴趣，而且对它感情更为炽烈。我对大脑研究非常着迷。我想理解大脑是如何工作的，不仅仅从哲学的角度、从笼统的观点去理解，而是从细微处去探索，扎扎实实、精益求精地去理解。我不但渴望了解智能是什么、大脑又是如何工作的，而且更期望制造出像大脑那样工作的机器。创造出真正具有智慧的机器是我的最终目标。

当今，在地球上最后要攀登的科学高峰是解决智能的问题。大部分重大的科学论题所涉及的事件往往是极端微小、极端庞大，或者涉及亿万年前极为遥远的事件。然而，有关大脑的问题却不是这样。人人都有一颗大脑，你的大脑是属于你自己的。你为什么会这样感觉，而不是那样？你如何认知世界？为什么你会犯错？你怎样才能有创意？为什么音乐和艺术可以激发灵感？如果想知道这些问题的答案，你必须了解大脑。另外，一个关于智能与大脑功能的成功理论不仅可以为治疗脑部疾病服务，还会带来巨大的社会效益。我们要建造真正的智能机器绝不同于科幻作品中所描述的机器人，相反，这种智能机器会随着一套有关智能本质的新理论大显身手。它们会帮助我们加速了解世界，辅佐人类探索宇宙，让世界变得更加太平。

我们有幸诞生在这样的时代，一个可以解答智能问题的时代。我们这一代人不但拥有百年以来收集到的堆积如山的关于大脑的数据，而且数据收集的速度也在日益加快。单在美国就有成千上万的神经科学家。可惜至今也没有形成一套有关智能和大脑工作原理的完整理论。大部分神经生物学家不大考虑有关大脑的理论，因为他们只贯注于所做的有关大脑的诸多子系统的实验，只埋头于收集更多的数据。尽管一批又一批的计算机程序师曾经尝试让计算机拥有智能，却一次次以失败而收场。我相信他们会屡战屡败，除非这些程序师不再忽视计算机与大脑之间的差别。

智能究竟是什么？为什么人脑有智能，而电脑没有？为什么一个6岁的小孩子可以在河床的石头上跳来跳去，姿态优美，而当今最先进的机器人却像行动迟缓的傻瓜？为什么3岁小孩已经粗通语言，而计算机却言语不通，枉费了半个世纪以来程序师艰苦卓绝的努力？为什么你能在1秒钟之内分辨猫与狗，而超级计算机却不能？这些都是亟待破解的斯芬克斯之谜。目前线索不少，但真正需要的是一些关键性的见解。

也许你很奇怪为什么一个计算机设计师要写一本关于大脑的书。换句话说，如果我对大脑的研究如此痴迷，为什么不将脑科学或人工智能作为自己的事业呢？答案是，我尝试过，而且不止一次，但是我拒绝像前人那样研究智能问题。我相信解决问题的最好方法，就是利用人脑生物学提供的细节作为约束与指引，把智能当作一个计算性质的问题——这是一种介乎生物学与计算机科学之间的立场。许多生物学家基本上不接受或忽视以计算机术语的方式去认识大脑，而计算机科学家通常不相信生物学对他们来说有何借鉴之处。科学界比商界更不愿意冒险。在高科技行业，如果一个人从事新概念的研发工作，只要有充分的理由，无论成功与否，都能促进自己事业的发展。许多成功的企业家都是在早期失败之后才成功的。然而在学术界，如果新概念的研发工作经过几年时间仍没有成果，新生的事业就要夭折。所以，我决定同时追求生命中的两种爱好，并坚信商业上的成功会帮助我取得人脑研究的成功。我需要财力来支持我所追求的科学研究，我也需要学会推动世界变革的进程和推销新概念的方法，所有这些我在硅谷的工作中受益匪浅。

2002年8月，我创办了一家研究中心，取名为“红杉神经科学院”（Redwood Neuroscience Institute），简称RNI，专门进行脑理论的研究。世界上有很多神经科学中心，但唯此一家是专门从事全面的新大脑皮层理论研究，而新大脑皮层正是人脑中负责智能的部分。这就是我们在RNI的全部项目。

从很多方面来说，RNI就像一家初创公司。我们正在追逐有些人认为遥不可及的梦想，幸而这里人才济济，我们的努力已初结硕果。

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这本书所表述的内容可谓雄心勃勃，它描述有关人脑如何工作的全面理论：智能是什么？人脑又是如何创造智能的？我提出的理论并不是全新的。你将读到的许多概念早已零散地存在，但将它们像珍珠般一颗颗串起来，构成一串光彩夺目的项链，本书却是首次。这也不足为奇。据说新概念往往是旧概念的重新包装和重新解释。这句话的确适用于这里提出的理论。然而包装和解释能产生天壤之别的效果，即仅有大量细节的素材与一个能够令人满意的理论之间的差别。我希望这个理论会打动你，使你产生类似的感觉。我听到的一种典型的反应是：“有道理。我本来永远都不会这样看智能，现在既然你说了，我倒是能理解了。”一旦拥有这些知识，大部分人都开始用不同的眼光打量自己。你开始观察自己的行为，说：“我明白刚刚在我脑子里发生的一切。”希望读完这本书的时候，为何想其所想，又为何行其所行，你会对此有一个新的认识。也希望有些读者由此得到启发，根据书中勾画的原理，专注于建造智能机器的事业。

我常常把这个理论和我研究智能的思路称作“真智能”（rea lintelligence），以示与“人工智能”的区别。人工智能科学家试图通过编写程序，让计算机模仿人类的行为，却没有回答智能是什么，其含义又是什么。他们遗漏了建造智能机器最重要的部分，即智能！“真智能”认为，试图建造智能机器之前，我们必须理解人脑是如何思考的，而这里并没有丝毫人工的东西。只有到此时，我们才可以考虑怎样建造智能机器。

本书前五章首先介绍为什么以前在理解智能与建造智能机器方面的努力都失败了，然后提出并进一步论述我称为记忆-预测架构（memory-prediction framework）理论的核心概念。第六章则细说人脑如何实现记忆-预测模型，换句话说，就是人脑究竟如何工作。接下来讨论这个理论对社会及其他方面的意义，对许多读者来说，这或许是书中最引人深思的章节。最后一章则讨论智能机器的建造与未来。但愿此书能令你神往。以下是我们将会一一探讨的问题：

计算机可以拥有智能吗？

数十年来，人工智能领域的科学家宣称，当计算机足够强大时，就可以拥有智能。我不这样认为，而且我会解释为什么。人脑和计算机的工作原理完全不同。

神经网络方面的研究会不会有助于智能机器的制造？(www.daowen.com)

大脑固然由神经元组成的网络所构成，但若不首先理解大脑的工作原理，在创造智能机器方面仅凭简单的神经网络研究，将不会取得比开发计算机程序更大的成功。

破解人脑工作原理之谜为何如此困难？

多数科学家认为大脑是如此复杂而高深，我们需要花很长的时间才可以理解它。我不同意。复杂而高深是思想混乱的征兆，并不是其原因。反之，一些直觉的假设和错误的假设把我们误导了，其中最大的错误就是相信智能是以智能行为来定义的。

智能若不是以行为来定义，又该以什么来定义？

大脑使用大量的记忆来创造世界的模型。所有你知道的和学习到的事物都储存在这个模型里。大脑用这个以记忆为基础的模型去不断地预测未来的事件。预测未来的能力才是智能的关键。我将深入地描述大脑的预测能力，它正是本书的核心概念。

人脑是怎样工作的？

智能产生于新大脑皮层。新大脑皮层尽管多才多艺而且适应力极强，然而它的结构细节却出奇地规则。新大脑皮层的不同部位，不管是负责视觉、听觉、触觉，还是语言的部分，都遵循相同的原理工作。理解新大脑皮层的关键在于理解这些共同的原理，特别是它的层级结构。我们将深入分析新大脑皮层，展示它的结构是怎样捕捉世界的。这些讨论将是全书中最具技术性的部分，但只要你对此感兴趣，即使你不是科学家也可以读懂。

这个智能理论的含义是什么？

有关大脑的理论可以帮助解释许多事物，例如我们怎样才有创造力，我们为什么会觉得自己有意识，我们为什么会持有偏见，我们是如何学习的，为什么有时却“老狗难学新把戏”，等等。我将会讨论许多这样的话题。总的来说，这个理论能帮助我们洞察自己是谁，又为何行其所行。

我们能够建造智能机器吗？它们又将会做什么？

是的，我们能，而且我们会。今后数十年，我预见这种机器的性能将会朝着有趣的方向迅速地演化。有人害怕智能机器会危害人类，但是我强烈地反对这种危言耸听的想法。人类是不会被机器人打垮的。建造在物理、数学等高层思维方面超越我们的机器，比建造科幻小说中会走、会说的机器人要容易得多。这种令人难以置信的技术正是我要探索的。

我的目标就是要以人人能懂的方式说明这个新的智能理论和人脑的工作原理。一个好的理论应该容易理解，不应该隐匿在专业术语或者纷繁复杂的论据之中。我将从一个基本架构出发，然后逐步添加细节，有的单纯是逻辑推论，有的则涉及人脑连接回路的特定方面。我所提议的某些细节肯定会有错，不过这在任何科学领域中都是难免的事。要发展一个完全成熟的理论需要多年，但这无损理论核心概念的力量。

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多年前，当我最初对大脑发生兴趣的时候，我去当地的图书馆想找一本解释人脑如何工作的好书，那里有几乎所有有趣的主题，包括相对论、黑洞、魔术、数学等，这些都是当时令我神往的东西。十几岁时我早就习惯了找到有关的好书，然而却寻不到一本令人满意的说明大脑的好书。我终于认识到，没有人知道人脑实际上是如何工作的，甚至连一个基础的或者未经证实的理论都没有。这是不正常的。例如，当时虽然没有人知道恐龙是怎样灭绝的，但与之相关的理论却很多，而且全部都可以读到。关于人脑的情况则完全不一样。起先我不相信，我们竟然不知道这个关键的器官是怎样工作的。在对已知的有关大脑的研究过程中，我树立起一种信念：一定有个简明直接的解释。大脑不是魔术，而且我觉得答案甚至不会像魔术那么复杂。数学家保罗·厄多斯（Paul Erdos）相信，最简单的数学证明早已经写在“天书”里，数学家的工作就是解读天书，找出这些证明。同样地，我觉得智能的解释就在“天书”里。我能体验个中滋味。我想读懂那部“天书”。

25年来，我一直都有一个梦想，希望写出一本解释大脑的简明系统的小册子。它好像吊在我面前的一根胡萝卜，不断激励我。这个梦想成就了正握在你手中的这本书。我向来不喜欢复杂，无论是科学还是技术。这种偏好反映在我所设计的产品中，它们往往以容易使用而知名。最有力量的东西往往都是最简单的。这本书提出一个简明直接的智能理论。我想你会喜欢上这本书。