永不下车
作者:阳电 | 分类:科幻 | 字数:193.9万
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第三六八章 大脑
人脑,或者说,人的大脑,对曾就读生命科学专业的方然,是十分熟悉的。
但这种“熟悉”,从另外一个角度评价,却很模糊,不仅与生命科学的前沿有很大距离,与彻底解析人脑的运作机理,也还差的太远。
人脑的运作机理,究竟是怎样的,数百年来的近现代生物学研究,的确取得了一些成果,到今天,修读过六年级以上的联邦民众,都应该知道,人脑由大脑,小脑,脑干三部分构成,并通过延髓与全身神经相连。
至于脊髓,乃至遍布全身的神经、神经末梢,一般并不被认为是脑的一部分。
即便这些外围“器件”,在人体生命活动的调节中,也很重要,脊髓损伤不仅可能导致截瘫,还会使排泄失禁,但,就人的意识活动而言,这些外围部分的作用的确寥寥。
既然在思考意识,方然的注意力,就集中在被称为“脑”的部分。
大脑,小脑,脑干,三部分的功能各不相同,彼此间又有一定的联系,这种结构,并非某全知全能之神祗的灵机一动,而是在漫长演化过程中逐渐形成,故,执掌基本生命活动的脑干,理应最早出现,主管身体运动、协调的小脑,也会出现在大脑之前。
演化中最晚出现的大脑,在人而言,体积最为庞大,认为人的意识活动主要栖居于此,是一种很自然的推测。
这种推测,有时候不一定很准确。
譬如人的一种活动状态,“一心二用”,通俗地讲就是同时做不相干的两件事,这种情形在生活中极其常见,当事者往往浑然不觉,偶尔才会在开车讲话,健身听音乐,或者吃饭看手机时意识到,自己正在做的事情不止一件。
这种情形,在行外人眼中,往往就认为人脑与计算机类似,能同时做好几件工作。
但细细思考一下,就会发现,所谓“一心二用”往往包含贬义,泛指一个人无法分心在两件事情上。
倘若有人不信,而尝试一边看肥皂剧、一边写程序,或者一边看文献、一边讨论算法,结果必定是两头空,两件事一件也做不好,而绝无法获得在计算机上司空见惯的程序多开、并行执行之效果。
究其原因,首先分析计算机的情形,现代计算机的CPU,物理核心、逻辑核心都不止一个,在同时处理多个任务(线程)时,理论上,相当于多台彼此通信的计算机在协同运作,那么同时完成多个任务,也就是很寻常的能力。
人脑的架构,与现代计算机的多核心架构不一样,相当于单核心CPU,同一时间只能运行一个线程,只能专注于一件工作。
哪怕是接受过胼胝体手术的癫痫症患者,大多数都出现了“意识分裂”,高速连接被切断的两个脑半球逐渐发展出独立意识,进而,让一个人的左右两半身体,出现不同的动作与意图,但考察每一脑半球,情形仍然与单核心CPU无异。
单核心,不论计算机、还是人脑,任一时刻都只能处理一个线程。
早在很多年前,微型电子计算机的CPU还都是单核心时,通过操作系统的线程调度,一台计算机也可以“同时”进行多个任务,这种情形,其实质是将CPU运行时间切片,然后利用线程调度机制进行机器时间的共享。
在这种“时分复用”机制中,任一时刻,CPU处理的线程只有一个。
但线程的切换,速度极快(每秒数千次、数百万次甚至更高),在时间流逝感迟缓的人类看来,就仿佛计算机是在同时处理多项事务。
这种机制,是人类的一项发明创造,但很可惜,并无法应用到人脑。
关键之处在于,人脑,是漫长演化所塑造出来,在长达几十亿年的生存竞争中,自然选择并未提出这样的考验,需要生物具备多线程的奇妙能力,故而,今天的人类之脑,虽然能够在不同任务之间切换,切换的代价却太大。
从一件事,切换到另一件事,代价之高,让“伪*多线程”策略完全得不偿失。
演化的塑造,似乎,让人成为了一种纯粹的单线程动物。
但,并非完全的单线程,而是类似很多CPU那样的,大核+小核的不对称双核结构。
所谓“一心二用”,撇开都需要脑力的场合,在很多时候岂但完全合理,简直就是生活之必须。
一个人倘若无法在走路时思考,他、或者她的生活,将会怎样呢:
乍一看似乎还好,大不了,走路的时候心无旁骛,思考的时候不要迈步,然而再细想想,这种人,岂但是无法很好的在现代社会生活,甚至早在数百万年、数千万年前,就会被严酷的自然选择无情淘汰。
设想一只古猿,正在被猛兽追击,他的单线程脑就无法思考、只能专注于肌肉收缩、身体协调,只能像智障那样向前狂奔。
在这种情形下,被追击者与追击者的态势,就是直白的竞速。
一只古猿,要想在这样的直线竞速中取胜,并不现实,倘若它无法分心选择路径,或者寻找树木、石块或木棒,结局也就可想而知。
为应对自然选择,最起码的,人也需要有一心二用的能力。
具体的讲,就是将“身体活动”与“意识活动”分离,由演化上较早出现的小脑,负责感知与运动,而演化上较晚出现的大脑,则处理更高级、更复杂的事务。
面对猛兽,小脑的任务很简单,就是指挥双腿狂奔,或者指挥双手挥舞木棒、投掷石块,而此时此刻是要狂奔,还是寻找木棒、石块,抑或是原地对峙,再或者是呼叫同伴支援,这一切决策都需要大脑来进行。
两个线程,性质完全不一样,交由两个不同的核心来协作。
这,是人脑的并行处理。
但很可惜,在意识活动方面,这种策略无法发挥作用。
大脑在同一时刻只能专注于一件事,没办法像计算机那样多线程运作,不论“真*多线程”还是“伪*多线程”,都办不到。
在方然看来,这单线程的特性,算是一个不大不小的缺陷。