Tuesday, June 20, 2006

On Intelligence

上週四(6/15)經過書街,不小心發現此書,瀏覽之下,驚為天人,二話不說,(當下放棄原本採購 LCD 螢幕的計畫)抱一本回去好好端詳先。

竟然還是洪蘭譯的。哎呀!怎麼以前沒發現這本?哦,原來是今年才上架的。雖稍感安慰,但內心還是怪自己太久沒 update 這方面的資訊了。

有趣的是,作者就是那位發明 PalmPilot 的 Jeff Hawkins;更讓人意外的,這本書還有 WatsonKandel 這兩位諾貝爾生醫獎得主推薦。

  • 註一:Watson 於 1953 年和 Crick 共同發現 DNA 雙螺旋結構,是上個世紀生物學最大的發現。
  • 註二:Kandel 是神經科學的權威,也因為突觸變化的效應及其改變如何影響記憶及學習方面的研究,榮獲 2000 年的諾貝爾獎,他寫了幾本 Bible 級的書,跟人合著的《透視記憶》也很值得一讀。
  • 註三:Crick 在得到諾貝爾獎後,將心力整個投入腦神經科學的研究,寫了一本科普書《驚異的假說》,啟迪了許多人相繼投入該領域的研究。

中譯《創智慧》,原文《On Intelligence》,作者 Hawkins 提出一套大腦新皮質(neocortex)運作的理論:

Hawkins 很賞識 Venon Mountastle (1978) 發表的〈An Organizing Principle for Cerebral Function〉,並推崇該論文為神經科學的 Rosetta Stone 。Mountastle 論文中總結說:整個皮質有著共同的功能、共同的計算規則,並且這些是由整個皮質各區域來執行。「視覺跟聽覺沒有差別,聽覺又跟動作的產生沒有差別。」 我們的基因決定大腦的區域間該怎麼連結,這在功能上或物種間有很大的特異性,但是皮質組織本身無論在何處都在做同樣的事。[p81]

「百步算則」(one hundred-step rule)[p99] 告訴我們,人們在一張照片辨認一隻貓的不到半秒的時間內,訊息只可能走了一百個神經元的長度而已(每個神經元要耗掉 5 ms)。而現代的數位電腦需要幾十億的步驟才能做完這件事 。造成這巨大差異最主要的原因是「人腦並不去『計算』問題的答案,它是將答案從儲存處提取出來」。

Hawkins 強調,大腦不是電腦,而是個記憶系統,用來儲存經驗。這些經驗是種途徑,可以反映世界的真實結構,記憶一連串的事件和它們錯雜的關係,然後利用「記憶」來進行「預測」。

這就是「記憶-預測系統」(memory-prediction system)。記憶-預測系統是智慧(intelligence)、洞察(perception)、創造(creativity),及事件知覺(event consciousness)的基礎。

Hawkins 還強調,新皮質的記憶跟電腦的記憶至少有四個基本的差異:

  • 新皮質儲存的是序列的型態(sequeuces of patterns)。
  • 新皮質是自體連結的(auto-associatively)回憶出型態。
  • 新皮質是以不變的結構形式(invariant form)儲存型態。
  • 新皮質以階層性(hierarchy)儲存型態。

第六章〈皮質如何運作〉是本書的精華,也是我費最多時間閱讀的部份:

  • 你的皮質(cortex)必須有一套方法,以記住過去事件的序列並儲存起來;要能對新奇的事件作預測,皮質必須形成不變的表徵(invariant representations)。你的皮質需要創造及儲存外在世界的模式(model),這個模式必須獨立於你周遭不斷變化的情境送進來的型態(pattern)。 [p147]
  • 當你開始瞭解大腦的核心功能是作預測(prediction)時,就需要將回饋(feedback)加到你的模式中,大腦必須能將訊息送回一開始接受輸入的區域,因為作預測需要比較「現在正發生的」以及「預期將發生的」:現在正在發生的是「向上送的輸入」,預期要發生的是「向下流的預測」。 [p154]
  • 整個皮質、所有的感覺皮質及聯結區都是一體的。 [p161]
  • 運動皮質就像感覺皮質,所以皮質處理往下流動的感覺預測,就像它處理往下流動的運動指令一樣。 [p162]
  • 皮質的每一區都形成不變的表徵(invariant representations)。 [p165]
  • 皮質的階層結構儲存了外在世界的階層結構模式,而構築真實世界的結構就反映在構築皮質的階層性上。 [p167]
  • 你對你家的記憶並非儲存在大腦皮質的某一區上,它是存在皮質的階層性中,反映出的正是你家的階層結構。大規模的關係儲存在階層的頂端,小規模的關係儲存在底端,階層性存在於外界及大腦之中。 [p168]
  • 你對外界物體的經驗會產生一個序列,這個序列反應出外面世界的不變性,你所經驗到的世界各個部份的順序是由世界的結構所決定的,……你對外界經驗的順序正是世界真正的結構,這也是皮質真正想記住的。 [p180]
  • 上行皮質階層是彙集型態,下行皮質階層是擴散型態,透過視丘(thalamus)的延拓回饋…… [p190]
  • 在你學習一個序列前,你可以傳遞細節;一旦習得了序列,能成功預測哪個神經柱將活化後,就應該只傳遞固定的型態。 [p195]
  • 知覺和行為是一體兩面。……運動行為也必須有一個不變表徵的階層結構。 [p203]
  • 觀察到的型態向高階傳送,而預測往低階流動。 [p206]
  • 學習的兩個基本成分是「型態分類」以及「建立序列」 ……將同一物體各個型態部份結合起來的方式之一,是將時間上連續發生的型態放在一起。 [p212]
  • 海馬迴(hippocampus)是新皮質最上端的組織,並非分離的結構。 [p217]
  • ……

在閱讀的過程中,不禁想起《Artificial Minds》第十四章有一段這樣的對話:

Q1) What is cognition?
Ans. Enaction: a history of structural coupling that brings forth a world.

Q2) How does it work?
Ans. Through a network consisting of multiple levels of interconnected, sensorimotor subnetworks.

Q3) How do I know when a cognitive system is functioning adequately?
Ans. When it becomes part of an ongoing existing world (as the young of every species do) or shapes a new one (as happens in evolutionary history).

在我看來, Hawkins 提出的 memory-prediction framework 就是大腦執行 structural coupling 的方法。

Francisco 在接受《第三種文化》採訪時也提到:

整個說來,生物的認知不應該當成是表徵外在的世界,應該想成是持續不斷地在「產生」世界,而憑藉的唯一歷程就是生存本身。 [p240]

當初覺得這段話太過抽象,如今再次玩味,頓時具體起來。

如果你 K 完書後還意猶未盡,《On Intelligence》已有自己的首頁論壇。論壇中,可以看到幾篇有趣的討論:

在神經科學方面, Hawkins 創立了 Redwood Neuroscience Institute, RNI 專門研究新皮質(neocortex)。

在電腦實務上, Hawkins 也成立了 Nemunta, Inc. ,利用新皮質運作的原理,發展新型的電腦記憶系統。讓人興奮的是該機構提出了 Hierarchical Temporal Memory, HTM,並釋出了 HTM 的白皮書,有興趣的,可以共襄盛舉。

其他重要的連結:

一些沒有直接相關的連結:

10 comments:

Anonymous said...

想問一下譯文如何

洪老師得譯本經常誤譯得很嚴重,長久以來一直有人猜是她只負責掛名

Yukuan said...

呵呵,原來不是只有我有這種感覺 :p

這本譯得還 OK ,至少我閱讀時沒有發現要我頓下來想仔細它原文的地方。

當然,有些譯詞,可能跟一般人的習慣不大一致... ,不過這點我倒是很能接受,我把它當成不同領域的慣用語 :P

Sinya-planter said...

呵呵~~

好一個“不同領域的慣用語”!

才只看你簡短介紹,就已經讓我想衝去找來瞧瞧了。

^^

Toyogray said...

這本書前兩天在誠品看到,想都不想就買了 8-)

洪蘭教授在序裡提到,這書是用年休的時間翻的。不知道他老人家年休有幾天,可以翻一整本書!
對於翻譯品質,個人覺得還不錯,看得蠻順的。有些大陸語法,因為我最近常看大陸書,習慣了。 (雖然有時不免猜測,這是由翻譯軟體初譯後修訂的結果) 。但,如果沒有人翻成中文版,我大概不會有機會看到如此好書,這是譯者的功德啊!

最近這方面的書,出得蠻多的。另外一本巨作是Steven Pink (就是出語言本能那位老兄)也出了一本大作,有中譯本,我看到一半。

另外,作者非常推崇的Click出的《驚異的假說》,繁體中文版已經停版,在市面上已經買不到了。 電子書在網路上找得到,簡體版博客來有賣。

我之前在研究人類視覺的機制時,買了很多相關的書,加上我做電腦視覺and生物技術,對這本書,格外有相見恨晚的感受。

b6s said...

Pink 剛好在某方面與 Hawkins 持相反意見。:>

Yukuan said...

To b6s:

Steven Pinker 的《語言本能》我看過。

他主張人類的大腦有先天的(pre-wiring)語言模組,當然他也提出一系列的實驗來佐證這個說法。

另一派說法是,大腦容量到達某個臨界點,再搭配適當的感官及發聲器官,語言模組就會在成長發育過程,經學習,自動在腦中形成。

那一派理論才對?目前的實驗還不夠細緻,所以都說得通。

Yukuan said...

To Toyogray:

驚異的假說Hugo 也有寫了一份很詳盡的重點整理

Life543 said...

沿著有興趣的paper資料,正在尋找關於記憶的相關訊息,好準備在神經雞轉的課堂裡頭報告,google帶我到了這裡,正在學習的入門階段,也曾經買了幾本洪蘭老師的書...其他的書還有些印象,這一本,還真是看了介紹,才知有這麼本出版呢~

偶繼續爬文中....^___^
Thanks for sharing the info. in the blog.

洪蘭老師還有翻譯小說,那本侏儸紀公園作者所寫的奈米獵殺,也還不錯喔...
http://blog.yam.com/omyfriend/article/1020345

Yukuan said...

To Life543

《奈米獵殺》,我也有收藏 :)

書中故事情節滿讚的,只不過在我印象中,有好些譯詞怪怪的 :p

omyfriend said...

就當作第一次看到的譯法,是一個開端,日後再做的總是會比之前那一次好。如果有覺得可以更好的想法,也可以跟作者反應,或者在一個屬於好友的空間做分享~~

偶是這麼想著ㄉ...^^