我们大脑依赖的唯一事物来产生新想法

(SeaPRwire) –   人类的进化优势是我们的行为灵活性。随着生活的进行,我们学习如何掌握世界,建立知识、习惯和政策的储备,这些在我们所遇到的情况下都很有用。但总会有新的场景可能需要新的解决方案——我们以前从未做过或想过的事情。这些场景需要“思考出箱”,在这种时候,我们会借助一个不太可能的资源:大脑电路中提供行动选择的一点随机性。

我们有认知能力适应各种新环境中的复杂、不可预测场景。但这种灵活性——我们在任何时刻都可以做的行为几乎无限多——会产生一个问题。我们如何缩小选择范围并选择最好的一项?

考虑每个情况下所有可能的事情是没有用的——我们永远无法决定。我们需要做的是缩小搜索范围:提出几个还不错的选择项,然后评估最好的一项。这正是学习能让我们做到的。

随着成长和探索世界,我们逐步积累知识并建立世界运行的模型。我们学习对象在世界中的属性和关系——特别是我们可以用它们做什么,或者它们可能对我们做什么。我们学习事件的因果关系。尤其是,我们学习自己行为在各种场景下的后果。

当我们遇到新情况时,我们的行为将更多或少程度上受到以前所有知识的指导,这取决于情况的熟悉程度。对于非常熟悉的情况,我们可能很清楚应该做什么。我们不需要浪费时间和精力思考,因为我们已经完成了所有的工作——它只是成为习惯或自动的。这非常高效。

但对于新颖程度至少稍微的情况,我们必须更多地思考应该做什么。我们需要利用以前的所有知识提出一些可能的行动,然后我们可以评估它们找出最好的一个。在某种程度上,这些想法只是“浮现”在我们脑海中。尽管有些自由意志怀疑论者不同意,但这并不意味着不参与其中。它们是由大多数是潜意识的过程以经历为基础进行搜索可能行动产生的,这种搜索受过去经历中我们构建的世界模型的影响或偏差。

开创性心理学家威廉·詹姆斯将这些思想纳入他所谓的两阶段理论。重要的是,在这个搜索过程中有一点随机性——是的,也有一点自由——这会影响实际浮现的选择项。但一旦这些潜意识过程生成一组可能的行动后,它们将提交给评估系统,这样我们就可以行使我们的意志选择其中一个,根据我们认为它们对我们来说结果如何。正如罗伯特·多伊总结的:“我们的想法自由地来到我们这里;我们的行动由我们有意志地离开。”浮现的想法实际上在竞争“夺取方向盘”,驱动行动。我们的评估系统允许我们模拟各种建议行动可能产生的结果,根据所有目标对结果的预期效用进行评估,选择一个进行执行,同时抑制其他所有想法。这两种建议和评估系统因此都被配置为使我们能够出于自己的理由行动。

但当我们没有任何好理由时会怎样?当我们真的不知道应该做什么时?例如,当我们遇到一个真正新颖的场景时,当环境在变化且我们的世界模型不再可靠时,或者当我们当前的行为无法实现我们的目标时,情况可能就是这样。在这些情况下,我们可能需要想出一些新主意。

这时我们可以转向专门的大脑系统,它们依赖于神经网络中的噪音性。当我们在目标上感到挫折时,大脑前部——前额叶和颞叶——会记录这一事实,并向脑干区域发送信号。这些区域之一就是“蓝点”——深埋在脑干中的杂交核。这个区域的神经元在整个大脑中投射并释放称为肾上腺素的神经递质,表示我们当前的世界模型不再有效,增加警觉性和警惕性,并将注意力集中在不稳定或不确定的区域。特别是,这可能是一个我们需要做不同事情的信号。

在大脑皮层中,一个可能行动的神经元模式由一起活动的神经元模式编码。在任何给定情况下,竞争模式在更大的神经元集中进行。因为一起活动的神经元会更紧密相连,经常活动的模式会形成深深的印记——这使得该神经元群体更可能定格在该模式中。它们形成了思考的惯性。

但这些系统必须灵活应对,能够响应环境变化。在变化多端的世界中,不仅锁定于做一件事,而且有一定程度的可变性——至少有探索其他可能性的范围,这对生存来说是有利的。这些电路因此具有一定程度的噪音性,处于临界状态——它们可以根据新信息或有时仅仅是随机地从一个模式转移到另一个模式。杂交核释放的肾上腺素会增加皮层所有神经元的噪音性。这种“加热”,摇动系统,允许它重新定位到可能的新模式。

在机器学习中,这被称为提高系统的“温度”,这是一种众所周知的方法来摆脱局部最优但全局次优的状态。在我们自己的大脑中,它使我们能够扩大行动选择搜索空间——思考出箱。正如诺贝尔奖得主保罗因说的:“产生好主意的最好方法就是产生很多主意”。但你还需要一个系统来区分好主意和坏主意。这些选择因此会提交给正常的评估系统,这样我们最终选择行动。

这种创造力机制与进化如何允许新形式的探索很相似:通过随机产生变异,然后将其提交给选择。免疫系统中抗体的生成也采用同样的原理。在所有这些情况下,受控的随机性都被用作创造力资源,与强大的选择过滤器相结合。错误和尝试的方式比反过来更多。因此,即使我们选择使用这个噪音式的想法生成器来扩大我们的选择范围,我们最终的行动仍然很大程度上取决于我们自己。

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