人工智能的未来(txt+pdf+epub+mobi电子书下载)

作者：（美）雷·库兹韦尔（Ray Kurzweil）

出版社：浙江人民出版社

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人工智能的未来试读：

60年来，人工智能经历了从爆发到寒冬再到野蛮生长的历程，伴随着人机交互、机器学习、模式识别等人工智能技术的提升，机器人与人工智能成了这一技术时代的新趋势。

2015年，被誉为智能机器人元年，从习近平主席工业4.0的“机器人革命”到李克强总理的“万众创新”；从国务院《关于积极推进“互联网+”行动的指导意见》中将人工智能列为“互联网+”11项重点推进领域之一，到十八届五中全会把“十三五”规划编制作为主要议题，将智能制造视作产业转型的主要抓手，人工智能掀起了新一轮技术创新浪潮。Gartner IT 2015年高管峰会预测，人类将在2020年迎来智能大爆炸；“互联网预言家”凯文·凯利提出，人工智能将是未来20年最重要的技术；而著名未来学家雷·库兹韦尔更预言，2030年，人类将成为混合式机器人，进入进化的新阶段。而2016年，人工智能必将大放异彩。

国内外在人工智能领域的全球化布局一次次地证明了，人工智能将成为未来10年内的产业新风口。像200年前电力彻底颠覆人类世界一样，人工智能也必将掀起一场新的产业革命。

值此契机，湛庐文化联合中国人工智能学会共同启动“机器人与人工智能”书系的出版。我们将持续关注这一领域，打造目前国内首套最权威、最重磅、最系统、最实用的机器人与人工智能书系：

●最权威，人工智能领域先锋人物领衔著作。该书系集合了人工智能之父马文·明斯基、奇点大学校长雷·库兹韦尔、普利策奖得主约翰·马尔科夫、图灵奖获得者莱斯利·瓦里安和脑机接口研究先驱米格尔·尼科莱利斯等10大专家的重磅力作。

●最重磅，湛庐文化联合国内这一领域顶尖的中国人工智能学会，专门为“机器人与人工智能”书系成立了专家委员会。该专家委员会包括中国工程院院士李德毅、驭势科技（北京）有限公司联合创始人兼CEO吴甘沙、地平线机器人技术创始人余凯、IBM中国研究院院长沈晓卫、国际人工智能大会（IJCAI）常务理事杨强、科大讯飞研究院院长胡郁、中国人工智能学会秘书长王卫宁等专家学者。他们将以自身深厚的专业实力、卓越的洞察力和深远的影响力，对这些优秀图书进行深度点评。

●最系统，从历史纵深到领域细分无所不包。该书系几乎涵盖了人工智能领域的所有维度，包括10本人工智能领域的重磅力作，从人工智能的历史开始，对人类思维的创建与运作进行了抽丝剥茧式的研究，并对智能增强、神经网络、算法、克隆、类脑计算、深度学习、人机交互、虚拟现实、伦理困境、未来趋势等进行了全方位的解读。

●最实用，一手掌握驾驭机器人与人工智能时代的新技术与新趋势。你可以直击工业机器人、家用机器人、救援机器人、无人驾驶汽车、语音识别、虚拟现实等领域的国际前沿新技术，更可以应用其中提到的算法、技术和理念进行研究，并实现个人与行业的大发展。

在未来几年内，人工智能和机器人给世界带来的影响将远远超过个人计算和互联网在过去30年间已经对世界造成的改变。我们希望，“机器人与人工智能”书系能帮助你搭建人工智能的体系框架，并启迪你深入发掘它的力量所在，从而成功驾驭这一新风口。各方赞誉李淼中山大学教授

如何创造意识、思维，也许是人类认识自然的最后难题，是意识对自己的回归。作为著名发明家、作家、未来主义者，库兹韦尔关于思维的研究和观点独特而惊人。他认为，在不久的未来，计算机会拥有人类大脑新皮质功能并超越人类，人类将与机器结合成为全新的物种，这非常像著名科幻作家弗诺·文奇在《深渊上的火》中描述的超级智能。库兹韦尔关于天分、创新和爱情的观点非常有启发性，他的其他不无争议的观点则将我们置于一个新的思考层级。在这些有的可靠、有的有争议的观点背后，是严谨的数学模型，例如隐马尔可夫模型。在这本书中，他反复强调了“加速循环规则”，即“加速回报定律”。库兹韦尔还预言，2045年是人类蜕变的奇点，让我们拭目以待。刘慈欣中国当代知名科幻作家，畅销书《三体》作者

库兹韦尔通过对人类思维本质的全新思考，大胆地预言了人工智能的未来，他的想象力令人惊叹！最可贵之处在于，这一切都不是科学幻想，而是基于现有科技理论所进行的严谨推测。我期待着预言应验的那一天。马文·明斯基人工智能之父，MIT人工智能实验室联合创始人畅销书《情感机器》作者

库兹韦尔这本有关思维的新书非常了不起，正为时下所需，而且言之凿凿！让人眼前一亮！彼得·戴曼迪斯奇点大学执行主席，畅销书《富足》《创业无畏》作者

雷·库兹韦尔对大脑和人工智能的理解将对我们生活的方方面面、各行各业，以及我们有关未来的设想产生巨大的影响。如果你关心其中任何一个方面，此书都值得一读！拉斐尔·莱夫MIT校长《人工智能的未来》是难得一见的好书，每一页都能给你不一样的启示。库兹韦尔通过一系列推理告诉我们：我们有能力创造超越人类智能的非生物智能。这部作品既高瞻远瞩，又妙趣横生。迪安·卡门第一个便携式胰岛素泵、家用透析机、iBOT轮椅的发明者美国国家科学奖章获得者

如果你曾疑惑你的大脑是如何运转的，那一定要拜读这本书。库兹韦尔的洞见剥开了人类思维深处的秘密，让我们发现了重建人类思维的能力。这本书掷地有声、发人深省。劳伊·雷迪卡内基·梅隆大学机器人研究所创始董事，图灵奖获得者

库兹韦尔，杰出的人工智能先驱之一，他的这本新书阐释了智能的本质，包括生物和非生物智能。此书将人类大脑描述成一种机器，他的重要发现强调了学习在大脑和人工智能中所起的关键作用。他提供了一张实现超人类智能的可靠路线图，这将是战胜未来的必备利器。托马索·波吉奥MIT生物计算学习中心实验室主任MIT麦戈文脑科学研究所前任所长

库兹韦尔开创了一种全新的人工智能系统：可以读取以任何形式打印的印刷品，可以合成语音和音乐并理解语言。这是创建可以在国际象棋上击败人类、赢得《危险边缘》节目、能够驾驶汽车的智能计算机的基础。他的新书对那些催生此次智能科技革命的新科技进行了引人入胜的描绘，尤其是学习方面的新进展令人耳目一新。迪利普·乔治人工智能科学家，大脑新皮质层级结构模型研究先驱

库兹韦尔的书展现了他惊人的才能——综合来自各个领域的思想，然后以简单优美的语言呈现给读者。此书是即将到来的人工智能革命的序曲，而库兹韦尔有关人工智能的预言也将在这次革命中成真。推荐序解放思想段永朝财讯传媒集团首席战略官

当我写下这个题目时，自己也不禁哑然失笑——多么熟悉的四个字啊！这篇谈论库兹韦尔新书的小文，砰然涌上心头的标题，竟是这样几个字。不过，你完全可以把这个标题翻译成时下流行的另外四个字：不明觉厉。

1928年的某一天，加拿大脑神经外科医生威尔德·彭菲尔德（Wilder Graves Penfield）正在给一位患者做手术。手术探针接触到病人右侧颞叶的某个部位时，彭菲尔德小心翼翼地施加电流，刺激这个部位。奇迹发生了——病人仿佛看到了多年以前的熟悉画面，甚至“闻到了熟悉的味道”。电流刺激大脑皮层，竟然“唤醒”了病人沉封已久的记忆。25年的持续研究后，彭菲尔德提出了“中央脑系统”学说，并因此被誉为脑神经科学的鼻祖。

美国哲学家希拉里·普特南（Hilary Whitehall Putnam），在其1981年出版的著作《理性、真理与历史》一书中，将这一情景所引发的“思想实验”描绘为“缸中之脑”。普特南的思想实验是：假想某个浸泡在营养液中的大脑通过细细的导线与躯干相连。这个大脑对躯体动作的意识发出的指令，通过导线双向传递——此刻，你会认为这还是一个生物学意义上的“人脑”吗？“缸中之脑”的画面多少有点儿令人毛骨悚然。但不容否认的是，正是这一概念和彭菲尔德的实验，激发了大量研究者、科幻小说家的想象力。“赛博朋克”（Cyberpunk）也成为20世纪50年代人工智能萌发以来，科幻写作领域的新品种。大家所熟知的大片《黑客帝国》《盗梦空间》《源代码》等，无疑是这一领域震撼心灵的大作。提出“赛博空间”（Cyberspace）的加拿大小说家威廉·吉布森（William Ford Gibson）、创作《深渊》系列三部曲的著名科幻作家弗诺·文奇（Vernor Steffen Vinge），都是这一领域的大家。

雷·库兹韦尔，正是这一行列中伟大的一位。

惊人的预言：加速回报定律

库兹韦尔是一位个性十足的电脑“极客”。当然，他还配得上互联网思想家、人工智能发明家、预言家等众多耀眼的称号。17岁时，库兹韦尔参加一个电视猜谜节目《我有一个秘密》，他的表演技惊四座：他用计算机创作、合成了一首全新的乐曲。他对计算机与人脑之间关系的思考，以及摆弄计算机和人脑的兴趣，一直保持到今天，并渐渐孕育成一个惊人的定律：加速回报定律（the law of accelerating returns，亦称库兹韦尔定律）。

加速回报定律的内容有点儿貌不惊人。该定律认为，信息科技的发展按照指数规模爆炸，导致存储能力、计算能力、芯片规模、带宽的规模暴涨——如果只停留在这一步的话，加速回报定律就真的貌不惊人了。真正震撼的是库兹韦尔基于他的这个定律作出的预言。在本书中，这些预言和结论主要包括：

•2029年，新一代智能机将通过图灵测试；非生物意义上的人将在这一年出现。

•脑新皮质模型——思维的模式识别理论：人的大脑记忆是层级结构；有3亿多个“模式识别器”。

•大脑新皮质的主要作用，是“模式识别”，具备“分层学习能力”。

•人工智能并非复制大脑，只不过是达到对等的技术。

•大脑新皮质的能力包括创造力、自信、组织能力、感染力，以及反对正统想法的勇气。

•仿真大脑（核心是仿生新皮质）在改变世界过程中的地位越来越重要。

•“你必须有信仰。”

•我个人的信仰飞跃是这样的：当机器说出它们的感受和感知经验，而我们相信它们所说的是真的时，它们就真正成为有意识的人了。

•判断一个实体是否有意识这一问题，本身就不科学。

•自由意志的主要敌人：决定论。

•进化创造大脑的主要原因是为了预见未来。

这里只摘取了11条预言和结论，不算多。在库兹韦尔2005年的著作《奇点临近》（The Singularity is Near）中，为了阐述“奇点理论”，他自己一口气罗列了37个要点。今天大家看到的这本书，不但是库兹韦尔对他数十年澎湃激荡的“思想狂想曲”的一次更加严密的阐述，也可以这么说：他比以往想得更明白了。

奇点：当计算机智能超越人类

最先提出“智能爆炸”这一概念的，是与冯·诺依曼一道，为曼哈顿工程工作的著名波兰裔美籍数学家乌拉姆（Stanlalw Marcin Ulam）。在1958年公开发表的乌拉姆与诺依曼的对话中，有这样一句直击心灵的话：“不断加速的科技进步，以及其对人类生活模式带来的改变，似乎把人类带到了一个可以称之为‘奇点’的阶段。在这个阶段过后，我们目前所熟知的人类的社会、艺术和生活模式，将不[1]复存在。”“奇点”，这一数学史上的最高禁忌，成为学者们看待人类前景的一个绕不过去的术语。

什么是奇点？想想小学数学中关于除法的一条戒律吧：除数不能为0。为什么？回答这一问题要等到大学课堂，高等数学讲到微积分的时候——即便如此，这时候的所谓明白，也只不过是再次确认这条禁忌。在一个形如“1/x”的函数中，当x无限逼近0的时候，这个函数的取值将趋向无穷大。这有什么意义吗？这是一个什么样的“点”？数学家讳莫如深。

当然，库兹韦尔只是把“奇点”当作一个绝佳的“隐喻”。这个隐喻就是，当智能机器的能力跨越这一临界点之后，人类的知识单元、联结数目、思考能力，将旋即步入令人晕眩的加速喷发状态——一切传统的和习以为常的认识、理念、常识，将统统不复存在，所有的智能装置、新的人机复合体将进入“苏醒”状态。“苏醒”，是科幻作家文奇使用的一个术语。1993年，文奇在NASA的一次研讨会上预言，50年之内技术奇点终将来临。他将超越这一临界奇点之后的人类（确切地说，叫新人类）的状态，描绘为“智能电脑的苏醒”“超人智能共同体的苏醒”“宇宙的苏醒”。电子乌托邦、多维空间、星际旅行、平行宇宙、灵性智能体，花样繁多的未来想象，一直围绕着“奇点”“跨越奇点”展开——恰如你观赏科幻大片时的感受。但这一次，貌似是真的——是真的吗？

旧脑与新脑

喜欢人工智能的科学爱好者们，对图灵测试一定不陌生。电脑能否超越人脑？这一简单的问题，可谓萦绕在每一位深入思考的计算机科学家、计算机科学爱好者的心头。虽然也有人指出，图灵测试的提法或许并不准确，因为“它暗示了智能以及通常意义上的思维，都具[2]有与人类行为无法分离的特征”。

但是，我们通常的思维，往往是将机器和人分开来看、来比较的。在库兹韦尔这本书里，需要扭转的正是这个“偏见”。

在库兹韦尔看来，人工智能的关键并非通过物理手段制造出媲美、超越人脑的“非生物性智能机器”。这条路行不通。他给出的方法简单有效：将人脑与电脑“嫁接”起来。这听上去是不是有点像普特南说的“缸中之脑”？

在本书中，库兹韦尔用4章的篇幅（第3～6章），精心构筑了支撑他伟大预言的第一块基石。这块基石的目的，就是试图将大脑新皮质作为“新脑”的重要组成部分，与旧脑区别开来。

按照德国神经生理学家科比尼安·布洛德曼（Korbinian Brodmann）的大脑分区模型，人的大脑被划分为额叶、顶叶、颞叶、枕叶以及边缘系统等若干区块。布洛德曼分区模型，已成为脑神经科学家研究不同大脑区域与人的感知、语言、运动、情感、意识等生理及心理活动的标准参考模型。

库兹韦尔的分析也建立在这一大脑分区模型的基础之上。但是，他进一步借用美国神经科学家弗农·蒙卡斯尔（Vernon Mountcastle）关于“皮质柱”的发现，对大脑皮质理论提出了自己的见解。他认为，神经科学家和心理学家广泛采纳的“赫布假设”，即“神经元是大脑新皮质学习的基本单元”，是不正确的。大脑中有300亿个神经元，它们参与学习、感知的基本单元是皮质柱，即神经元的集合。每个皮质柱大约包含100个神经元。而这样的皮质柱，被库兹韦尔称为“模式”。在库兹韦尔看来，奥秘就在这些从生理学上看是“皮质柱”，从心理学上看是“模式”的神经元集合当中。

哺乳动物的脑认知结构都呈现出“层级结构”的特点，这是具象感知到抽象思维之间得以顺畅转换的关键。大脑新皮质的生理结构，恰好也是这样的分层结构。库兹韦尔列举的大量研究成果证实，科学家对视觉皮质、嗅觉皮质的定向研究已经表明，在大脑皮质的分区、分层模型架构下，可以很好地解释外界感知、刺激-反应、联想、记忆等一系列生理-心理活动的内在机理。

但是，库兹韦尔发现，过去我们只是建立起了大脑皮质与生理反应、心理活动之间分层、分区的对应关系（当然，这一研究也远未达到完满的地步），却没有很好地解释这些生物信号、电信号是如何在层级模型的不同层级之间转换的。这其实是脑神经科学中最奥妙无比的问题。分子细胞水平的微小生物化学变化，如何与痛心的眼泪、惊恐的眼神、抽搐的嘴角联系起来？

库兹韦尔的大胆预言是将大脑新皮质（他称之为新脑）和大脑旧皮质（对应旧脑）区别开来。所谓旧脑，就是负责处理记忆、动作协调、嗅觉、视觉等感知系统，以及与新皮质保持联系；所谓新脑，则是处理语言、运动、空间、推理、知觉等高级功能。

在训练、学习和进化的过程中，新皮质无疑扮演着至关重要的角色：识别模式、建立模式。库兹韦尔认为，只有建立起这样的模式识别机制，才能真正处理纷繁复杂的人类大脑所面对的各种问题，特别是意识、情感、想象和创造力的问题。

做好这些必要的铺垫之后，库兹韦尔的惊人预言开始有了一个大致的轮廓：将先进计算技术构筑而成的“非生物性大脑新皮质”，与人类的大脑新皮质“对接”起来，创造无可限量的人类智能大爆发的可能，迎接“奇点”的到来！这就是本书第7章和第8章的主题。“苏醒”：你准备好了吗

当人造大脑新皮质可以制造出来的时候（库兹韦尔坚信这一点），这一“仿生大脑新皮质”就具备了媲美人类大脑的全部功能，甚至比人脑更具可塑性。比如，你可以将其放置在云端，与遥远的人类生物大脑远程相连。

联结人脑和智能仿生大脑的技术，已经有了很多雏形，比如新型的核磁共振技术、脑电波成像技术、弥散跟踪技术等。这些非侵入的大脑扫瞄技术，都可以扮演大脑信息双向交换的角色。

这一景象，其实已经在大量涌现的科幻作品中为人们所熟知。《黑客帝国》中的英雄Neo，他的躯体浸泡在生物营养液中，但大脑却可以与一个叫作Matrix的超级电脑相连。人的意识、感知，都可以通过连线在人的肉身和超级大脑之间穿梭传递。很自然地，人们除了不断追问“这是真的吗”以外，更担心这样的问题：“我是谁？”

比2005年写作《奇点临近》时思想更加成熟的库兹韦尔，在这部著作里用“信仰”来回应这一悬疑。他把这种对“人脑与电脑相对接”所产生的伦理学、哲学问题，最终归之于“信仰的飞跃”。他在书中写道：“我个人的信仰飞跃是这样的：当机器说出它们的感受和感知经验，而我们相信它们所说的是真的时，它们就真正成为有意识的人了。”基于这样的信仰飞跃，库兹韦尔声称，“判断一个实体是否有意识这一问题，本身就不科学”。

当然，为了应对来自四面八方的种种诘难，库兹韦尔还是用最后两章的篇幅，非常严肃、认真地回答了“意识问题”“自由意志问题”“身心问题”等非常“硬”的哲学命题。他的回答，你未必完全同意，但这些睿智之思，却在不停地刺激你的大脑皮质——这，正是这部著作难得的价值。

作为一个俗人，在阅读本书的过程中，我总是忍不住想：库兹韦尔的预言会是真的吗？2029年，距离今天还有13年的光景。虽然我们还无法想象库兹韦尔所说的13年后会怎么样，但我们至少可以回忆18年前——1997年的时候，世界网民数量为7 000万，中国互联网信息中心发布了第一份《中国互联网络发展统计报告》，中国网民为62万。今天，全球网民达到了24亿，而中国网民则接近6亿。这一惊人的数字意味着什么呢？

按照文奇的说法，当你的智能手机或者你无法意识到的任何智能装置“苏醒”时，你——在哪里？在做什么？

现在，打开这本书，经受一次库兹韦尔式的“信仰飞跃”，为这场注定来临的智能风暴——虽然未必是库兹韦尔预言的那样，做好“解放思想”的预热吧。我相信，你一定会同意这一点：库兹韦尔语境下的“思想解放”，绝非是一句可以呼喊的口号，它扎扎实实地把你的大脑新皮质和超级电脑、云端、脑神经网络、隐马尔可夫模型、大脑，等等，联系在了一起。

想到这里，我还真有点儿隐隐的脑仁儿疼。引言洞悉人类思维的奥秘大脑，比天空辽阔因为，把它们放在一起一个能包含另一个轻易，而且，还能容你大脑，比海洋更深因为，对比它们，蓝对蓝一个能吸收另一个像水桶，也像，海绵大脑，和上帝相等因为，称一称，一磅对一磅它们，如果有区别[3]就像音节，不同于音响艾米莉·狄金森，美国传奇诗人

智能可以超越自然的局限，并依照自身的意志改变世界，这恐怕是世间最了不起的奇迹了。人类智能可以帮助我们克服生物遗传的局限，并在这一进程中改变自我。而且在所有物种中，唯有人类能够做到这一点。

人类智能之所以能够产生与发展，源于这个世界是一个可以对信息进行编码的世界。宇宙为何如此运转，这本身就是一个有趣的故事。[4]物理学的标准模型会有数十个常量需要被精准限定，否则无法产生原子，也就不会有所谓的恒星、行星、大脑，更不会有关于大脑的书籍。让人不可思议的是，物理学定律及常数能够精确到如此程度，以[5]至于允许信息自身得以演化发展。当然，根据人择原理，如果不是这般精确，就没有我们在这里谈古论今。在某些人眼中，上帝创造了这个世界，而在另一些人眼中，这个世界不过是无穷多可能的平行宇[6]宙中具有丰富信息的一员——那些没有信息的无聊宇宙可能已经在演化过程中消亡了。不过，无论我们的宇宙是如何进化到如今的模样的，故事依然可以从基于信息的世界开始。

进化故事从越来越多的抽象层面展开。原子——特别是碳原子，它能够通过4种不同的方式相联结，创造丰富的信息结构，然后形成更多复杂分子。结果，物理学催生了化学。

10亿年后，一种被称为DNA的复杂分子逐步进化完成，它能精确编码长串的信息，并按照这些“程序”编译出生物。由此，化学催生了生物学。

生物体以快速增长的速率进化出了神经系统——交流与决策网络。我们通过它协调越来越复杂的生理结构和行为。神经元组成的神经系统聚合成了能够实施智慧行为的大脑。这样，随着大脑成为储存与处理信息的前沿，生物学就催生了神经学。从原子到分子，到DNA，再到大脑，再进一步就是独一无二的人类。

哺乳动物的大脑有一种特有的天赋，而这种天赋在其他类别的物种中尚未被发现。我们可能会根据等级高低来思量或理解由多种成分组成的结构。在这种结构中，各种不同的分子是按照同一模式排列的，这一排列模式同时也是一种符号，之后该符号将会作为一种分子被用于更复杂的结构中。这种能力产生于一种被称为大脑新皮质的结构中，就人类而言，该能力更为复杂、更具潜力，因此，我们可以将此类模式称为想法。通过永无休止的循环过程，我们可以构建更为复杂的想法，我们将此类浩大的递归链接的想法称为认知。认知基础是智人才有的，而且认知基于其本身进行演化、呈指数级增长并代代相传下去。

人类的大脑则产生了另一层级的抽象意识，因为我们在利用大脑智能的同时还具备另一种有利因素（一种与之相对的附属物）——手，通过对环境的掌控，我们用手来制造工具。这些工具代表着一种新形式的演变，技术由此产生。也正是基于这些工具，我们的认知基础才得以无限发展。

我们的第一个发明是口语，它使我们能够用不同的话语来表达心中想法。随后发明的书面语言，使我们能够用不同的形式来表达我们的想法。书面语言库极大地扩展了我们无外力援助的大脑的能力，使我们能够维持并扩充我们的认知基础，这是一种递归结构化的思想。

其他物种，如黑猩猩，在言语表达上是否也具有分级思想，这一问题仍存在争议。黑猩猩能够学会有限的手语符号，它们可以使用这些符号与人类训练员进行沟通。然而，就黑猩猩能够处理的认知结构而言，其复杂性还是有不同限制的，这也是显而易见的。它们能够表达的语言仅限于简单的名词-动词语序的句子，而不能表达复杂事物的无限扩展，而这是人类的特性。关于人类语言的复杂性，有这样一个有趣的例子：加西亚·马尔克斯所写的故事或小说中有许多惊人的长句子，甚至一个句子就有几页长——他曾写过一个6页篇幅的故事《最后的鬼魂之旅》（The Last Voyage of the Ghost），通篇就只有一个简单句（这个故事的西班牙语版本和英语版本都翻译得很好）；拜读过他的大作《百年孤独》的读者肯定对文中大段大段的长句描写印象深刻！

我之前出版过3本有关技术的书，其中，《智能机器时代》（Age of Intelligent Machines），写于20世纪80年代，出版于1989年；《灵魂机器时代》（Age of Spiritual Machines），写于90年代中期到末期，出版于1999年；《奇点临近》，写于21世纪初，出版于2005年，其主要思想是关于一个固有的不断加快的演化进程（因抽象意识水平的不断提升而导致），以及其产物的复杂性和能力的指数级增长。人们将这种现象称为加速回报定律（LOAR），该定律与生物和技术的演化有关。关于LOAR有一个最生动的例子，即信息技术能力和性价比都指数级发展，而且这种发展速度是可预测的。技术演化进程不可避免地导致计算机能力的进化，反过来又扩展了我们的认知基础，使我们能够通过某一领域知识的广泛联系来了解另一领域的知识。网络本身就为等级划分系统的能力提供了一个强有力的恰当例子，网络包含大量的知识，同时又维持了其内在的结构。世界本身就是按等级划分的——树有枝、枝有叶、叶有脉，建筑有楼层，楼层有房间，房间有门、窗户、墙壁和地板。

我们还开发了其他工具，通过利用这些工具，我们现在能用精确的信息术语来理解人类的生物学。我们正以极快的速度利用逆向工程法分析生物学的构成信息，包括大脑结构的信息。我们现在拥有以人类基因组形式存在的生命目标代码，这项成就本身也是指数级发展的一个突出实例。过去的20年间，世界已测序的基因数据量呈指数级增长，每年增加了近一倍（见第10章）。现在，我们可以通过计算机模拟来判断有碱基序列是如何形成氨基酸序列，从而折叠成三维蛋白[100]质的。计算机资源持续呈指数级增长，我们就蛋白质折叠复杂性的模拟能力也在稳步提高。

现在有一项涉及成千上万位科学家和工程师的宏伟工程正在进行中，他们正致力于理解智能程序的最好范例——人类大脑。这可以说是人造机器文明史上最为重要的工作。在《奇点临近》一书中，我根据加速回报定律得出的一个推论是，不可能存在另一种智能物种。总结来说，就是考虑在短暂的时间内，我们能做到从只具备落后技术（试想在1850年，全美范围内送信最快捷的方式是通过驿马快信[Pony Express]）到拥有能到达其他星球的技术，那么，如果有其他智能物种存在，我们应该早就发现了。从这个角度看，对人类大脑实施逆向工程可能是世界上最重要的项目了。

这项工程的目标是精确理解人类大脑的运作机制，然后通过这些已知的方法来更好地了解我们自身，并在必要的时候修复大脑，而与本书最密切相关的，就是利用这些信息创造出更加智能的机器。我们必须牢记，工程学能做的就是将一种自然现象明显放大。想想伯努利

[7]定律这一相当微妙的现象，它指出，运动的弯曲表面比运动的平坦表面的空气压力要小。虽然科学家们仍没有充分解决关于伯努利定律如何制造机翼升力的数学问题，但是工程学已经接受了这个精妙的观点，并集中全力开创了整个航空界。

在本书中，我提出了思维模式识别理论（Pattern Recognition Theory of Mind, PRTM），我认为它描述了大脑新皮质（主要负责感知、记忆和判断思维的大脑区域）的基本算法。在书中前几章，我描述了近代神经科学研究和人类自身的思想实验导致的不可避免的结果：这种方法一直被用在大脑新皮质上。思维模式识别理论和加速回报定律的含义就是我们能设计这些原则来广泛传播人类智能的力量。

实际上，这项措施已在进行中。以前专属于人类智能的许多任务以及活动，现在能完全由电脑控制，更加精确，范围也扩大了。每次发邮件或打电话，智能算法都能合理地追踪信息。有时候，心电图测出的结果和医生的诊断结果恰好相反。在血细胞图像中，也有可能出现这样的情况。智能算法能自动识别伪造的信用卡、能驾驶飞机的起飞和降落、能指导智能武器系统、能帮助设计计算机辅助设计的产品、能及时追踪库存水平，还能在机器人工厂里组装产品。它还会下国际象棋，甚至参加大师级水平的围棋比赛。

几百万人都见识了IBM那台名叫“沃森”的超级计算机在《危险边缘》这个语言类益智问答比赛节目中的表现，总的得分比世界上两个玩得最好的人的总分还要高。值得注意的是，沃森不仅能读懂和理解《危险边缘》中的提问，还能理解包含双关语和比喻，并能从广阔的知识面（比如说维基百科或其他百科知识）汲取答案所需的知识。它得对人类的各种文化活动了如指掌，比如历史、科学、文学、艺术、文化等。现在IBM正同Nuance Speech Technologies公司（之前名为“库兹韦尔计算机产品公司”[Kurzwiel Computer Products]，是我创办的一家公司）一起，致力于在新一代的沃森电脑上开发文字语音自然转换技术。新一代沃森电脑，通过Nuance公司的临床语言理解技术，能阅读医学文献（几乎所有的医学期刊和领先的医学博客），成为大师级的诊疗医师和医学咨询师。一些观察者指出，沃森没有真正理解《危险边缘》节目或它所阅读过的百科全书，因为它只是在进行“统计分析”。这里我所要描述的关键是人工智能领域所涉及的数学技术（比如这些被应用在沃森、iPhone手机助手Siri上的技术），它们在数学上与大脑新皮质中涉及的生物学形式的方法非常相似。如果通过统计分析理解语言和其他现象不能得出正确的理解，那么人类也无法真正理解。

沃森运用自身的智能掌握自然语言文件中的知识，这使它很快就会商品化，成为你身边的一种搜索引擎。人们已经在用自然语言与他们的手机对话（比如通过Siri，当然这也是在Nuance语音识别技术的帮助下）。当它们更多地使用沃森模式，并且沃森本身也在不断改进时，这些自然语言辅助工具将很快变得更智能。

谷歌的无人驾驶汽车已经在加利福尼亚州繁忙的城市中行驶了32万多公里（当这本书上架的时候，这个数字肯定会高得多）。当今世界还有很多其他人工智能的例子，未来肯定还会出现更多。

再拿加速回报定律举例，大脑扫描的空间分辨率以及大脑正在收集的数据每年都在成倍递增。我们也在证明我们可以将这个数据转变成大脑区域的运作模式和模拟系统。我们已经在用于处理声音信息的听力皮质、处理图像的视觉皮质和处理一部分技能形成的小脑（比如抓住一个正在飞的球）等关键功能的逆向工程中取得了成功。

理解、建模和模拟人类大脑的关键是对大脑新皮质实施逆向工程，而大脑新皮质是我们进行循环分层思考的部位。大脑新皮质占据人脑的80%，并高度重复结构化，所以人们可以随意生成有复杂结构的想法。

在思维的模式识别理论中，我描述了一个模型，关于人脑怎样使用通过生物进化形成的非常清晰的结构，来达成思维模式识别这个重要的能力。虽然在皮质运作机制中有些细节我们现在还不能完全弄明白，但是我们对皮质运作机制需要的功能的了解却已经足够多，并可以设计算法以达到相同的目的。在开始理解新皮质时，我们就可以极大地增强它的能力，正如航空界极大地增强了伯努利原理的力量。新皮质的运作原理已被证明是世界上最重要的思想，因为它能够呈现所有的知识和技能，并可以创造新的知识。毕竟，是新皮质创造了每一部小说、每首歌、每幅画、每个科学发现，以及其他人类思想的各种各样的产物。

在神经系统科学领域急需一个理论，将每天正在报道的极端分散和广泛的活动结合起来。统一理论在每一个重要的科学领域都是关键要求。在第1章我会描述两位“思想实验”家怎样把生物和物理统一起来——在此之前这两个领域是极其混乱多变的。然后我会解释这个理论怎样被运用到大脑的结构中。

现在我们经常会大力赞赏人类大脑的复杂性。谷歌为一个要求评论这个话题的调查反馈了大约3 000万条链接（我们无法在这儿转述反馈的真实评论的数量，因为有些链接的网站有很多评论，有些则一个也没有）。“DNA之父”詹姆斯·沃森（James Watson）在1992年写道：“大脑是最新、最伟大的生物前沿领域，是我们在宇宙中发现的最为复杂的东西。”他进一步解释了为什么自己相信“它包含上千亿[101]细胞，它们内部通过上万亿节点联结，大脑使我们深感困惑”。

我同意沃森关于大脑是最伟大的生物前沿领域的看法，但如果我们可以轻易地辨别出包含在细胞和节点中的易理解的（并可以再创造的）模式，它所包含的数十亿细胞和数万亿节点并不一定会使它的主要研究方法变得更复杂，尤其是在大量冗余模式存在的情况下。

让我们想一下什么叫“复杂”。森林复杂吗？答案取决于你看问题的角度。你会发现森林里有成百上千棵树，每一棵都不同。你又会发现每一棵树有成百上千的树枝，每个树枝也完全不同。你会进一步描述每个树枝的复杂特性。你的结论可能是：森林的复杂性远远超乎我们的想象。

但是，把森林看成很多树的方式其实是错误的。当然，树和树枝在部分上有极大的不同，但要正确理解森林的概念，你最好先辨别出已找到的具有随机变量的冗余模式。这样才可以说森林的概念比树的概念简单得多。

大脑也是如此。它有一个类似的庞大的冗余组织，尤其是在新皮质结构中。就像我会在这本书里解释的，我们甚至可以说单个神经的复杂程度超过了整个新皮质结构的复杂程度。

我写这本书的目的并不是对人脑复杂性的老生常谈，而是为了揭开人脑最基本的力量，包括其基本智力系统如何进行识别、记忆、预测。这些行为在新皮质里不断重复，产生了各种不同的想法。

核基因与粒线体基因里的遗传密码所组合出的生物多样性令人惊异，新皮质思想模式识别感知器里的格局联结及突触所产生的意见、思想及技巧也同样令人叹为观止。麻省理工学院神经学家塞巴斯蒂安·尚博士（Sebastian Seung）相信：“基因无法决定一切，大脑神经[102]元的联结才是人类身为智慧生物的最重要部分。”

我们必须懂得分辨真正的构造复杂性和表面复杂性。曼德布罗特[8]集的图像因其复杂性而闻名（见图0-1）。为理解其表面复杂性，我们可以将图像放大，其中的错综复杂不计其数，且都不尽相同，但曼2德布罗特集的设计及公式却非常简单：Z=Z+C。其中，Z代表复数（一对数字），C代表常量。

我们不需要通过研究曼德布罗特集的功能来证明它的简单性，此公式在不同阶段会一直被反复使用，这和人脑是一样的。其不断重复的构造并不像曼德布洛特集的公式那么简单，但也不如一般有关人脑的书籍所说的那么复杂。新皮质构造在每个概念阶层不断重复。爱因斯坦曾说过：“任何一个聪明的蠢材都可以把事情搞得更大、更复杂，也更激烈。但往相反的方向化繁为简则需要很大的勇气。”图0-1曼德布罗特集的范例注：只要将图片放大，图像表面的复杂性将不断变化。

至此，我已经谈了很多关于大脑的事情。然而，思维是什么呢？比如，负责解决难题的新皮质是如何获得意识的呢？当我们讨论这个话题时，有多少种思维在我们的大脑里正激荡呢？有证据表明，可能不止一个。

另一个与思维相关的问题是：什么是自由意志，我们是否拥有自由意志？有实验表明，在意识到自身的决定之前，我们已经开始采取行动了。这是否意味着自由意志只是一种幻觉？

最后，我们还要问：大脑里的哪些特点造就了我们的特性？我还是6个月前的“我”吗？显然我已经不是以前的“我”，那我还是“我”吗？

让我们来看看思维模式识别理论是如何解释这些存在已久的问题的。01 史上著名的思想实验历史上出现过很多著名的思想实验，特别是关于自然界的思想实验，爱因斯坦的“驾乘光束”实验就是其一。研究大脑，也可以采用同样的办法。通过简单的思想实验，我们就能很好地理解人类智慧是怎么一回事儿。达尔文的自然选择学说出现于思想史发展的晚期。它迟迟未出现，是因为它与神所启示的真理相矛盾，是因为它是科学史上一个全新的概念，是因为它反映的只是生物特征，还是因为它给出的只是目的和最终原因，而未曾假定一种创造行为？我认为都不是。达尔文只是发现了自然选择的作用，这是一种与当时推拉式的科学机制有很大区别的因果关系。各种奇妙生物的起源由此得到解释——因为有许多可能随机出现的新特征，所以得以存活下来。而当时的物理和生物科学几乎没有预见到自然选择是一种因果关系。B.F.斯金纳，美国行为主义心理学家唯有自身心灵的健全才是最神圣的。拉尔夫·沃尔多·爱默生，美国散文作家、思想家思想实验1：地质的隐喻

19世纪初期，地质学家们一直在绞尽脑汁思考着一个十分重要的问题：美国科罗拉多大峡谷和希腊维科斯大峡谷（Vikos Gorge）这样的大洞穴、大峡谷遍布全球，那么这些宏伟奇观到底是如何形成的呢？

尽管这些自然景观中无一例外都有水流的身影，但直到19世纪中期，人们都无法接受这些平缓的水流就是壮观的峡谷峭壁形成的原因！英国地质学家查尔斯·赖尔（Charles Lyell）提出，确实是水流的长期作用造就了这样的地理结构巨变——量变导致质变，滴水穿石！赖尔的这一观点刚提出的时候引来嘘声一片，不过，十几年后，这一观点就得到了普遍认可。

英国自然学家查尔斯·达尔文（见图1-1）当时密切关注着赖尔的全新观点在科学界引起的激荡。1850年左右的生物学领域大致情况如下：学科十分复杂，研究对象涵盖无数复杂难懂的动植物物种。为纷繁多样的自然界建立单一的通用理论极其困难，因此大部分科学家都反对这样的尝试。更何况，这种多样性普遍被视为上帝造物的伟大证明，而与精通此道的科学家们的智慧毫无关系。图1-1查尔斯·达尔文

达尔文对赖尔的观点进行类比，解释了物种特征随时间推进而演变，并由此建立起了一个与物种有关的通用理论。在著名的《乘小猎犬号环球航行》（Voyage of the Beagle）一书中，他将这种观点融入自己的思想实验和观察当中。达尔文提出，最容易在自己的生态位中存活下来的个体是那些可以繁衍下一代的个体。

1859年11月22日，达尔文的《物种起源》一书开始发售，这本书奠定了生物进化论的基础。达尔文在书中明确表示自己受到了赖尔的影响。

我明白，由上述虚构事例例证的自然选择学说，肯定会像查尔斯·赖尔先生当初的高见——“地球如今的变化就是一部地质史”提出时一样，引来许多异见。不过，如今人们已经普遍认识到，水流在大峡谷以及狭长的内陆悬崖峭壁的形成过程中发挥了重要的作用。同样，自然选择也是一个积少成多的过程，只有通过不断选择有利的细微改变并进行保存和积累才能实现。既然现代地质学已经基本摒弃了大峡谷由单一洪积波开凿而成这类观点，自然选择也应如此。如果这种观点是正确的，那就应该摒弃新生物持续再生，以及生物结构突发重大[103]转变等理念。

新观点最初提出时备受抵制的原因可能各有不同，但就达尔文的情况而言，原因却很明显。人类并非上帝创造的，而是由猴子进化而来，再之前则是蠕虫——许多评论家都接受不了这种说法。更何况，这暗示着宠物狗、毛毛虫、毛毛虫爬过的植物都和人类沾亲带故！虽然可能只是极其远房的亲戚，但还是亲戚啊！人类的神圣性被亵渎了，人类又怎会心甘情愿地屈尊降贵呢？

但这一观点还是迅速传播开来，因为它将以往众多看似互不相干的现象联系了起来。1872年，《物种起源》第6版出版，达尔文在书中添加了这样一段：

作为对事情最初状况的记录，我保留了以上内容……其中有几句话暗示着自然学家们以前一直相信物种是独立创造出来的，我则因为提出了进化论的观点而受到颇多非难。毫无疑问，本书第1版出版时，人们普遍接受的是前一个观点，而无法接受我的观点……不过，今非[104]昔比，现在进化论已经得到了自然学家们的普遍认可。

在接下来的一个世纪里，达尔文的想法得到了越来越多的支持。1869年，《物种起源》第1版出版后仅10年，瑞士医学家弗雷德里希·米歇尔（Friedrich Miescher）就在细胞核中发现了一种被他命名为[105]“核酸”（nuclein）的物质，实际上就是DNA。1927年，生物学家尼古拉·科尔佐夫（Nikolai Koltsov）对被他称为“大遗传分子”（giant hereditary molecule）的物质进行了描述，他说它由两条对称链组成，以一条链为模板按“半保守”方式进行复制。科尔佐夫的发现也受到诸多指责。有人认为这是为法西斯做宣传，他的意外死亡也[106]被认为是苏联的秘密警察所为。1953年，达尔文那部影响深远的著作出版将近一个世纪之后，美国生物学家詹姆斯·沃森和英国生物学家弗朗西斯·克里克（Francis Crick）第一次对DNA的结构进行了精确描述，即它是一个由两个长分[107]子缠绕而成的双螺旋结构。值得一提的是，他们的发现建立在著名的“51号照片”（photo 51）的基础上，该照片是他们的同事罗莎琳德·富兰克林（Rosalind Franklin，见图图1-2罗莎琳德·富兰克林1-2）利用X射线晶体学技术拍摄而成，这是人们第一次得到双螺旋结构的图示。鉴于这些发现是以富兰克林拍摄的照片为基础的，所以有人认为富兰克林应与沃森和克里克[108]共享诺贝尔奖。

随着电脑编码程序将分子生物学带入全新的阶段，生物学的统一理论得以确立。它为所有生命确立了一个简单而高贵的基础。仅仅根据细胞核中组成DNA链的碱基对（从更低的层面来说就是线粒体[mitochondria]），就能判断有机体是可能成长为一株草还是一个人。这一见解与人们乐见的自然界的多样性并不矛盾，但我们现在知道自然界的纷繁多样是由这个无处不在的分子编码成各种各样的结构所致。思想实验2：驾乘光束

20世纪初期，物理学领域被另外一系列思想实验所颠覆。1879年，一个男孩出生在德国的一个家庭中，他的父亲是工程师，母亲是家庭主妇。据说，他3岁才开始说话，9岁时被学校认为患上了学习障碍，16岁时就开始幻想着乘着月光飞行。

这个年轻人知道英国数学家托马斯·杨（Thomas Young）于1803年所做的实验，那个实验证实了光由波组成，具备波动性质。那时的推论是，光波必须借由某种介质传播。毕竟，水波借助水传播，声波借助空气或其他物质传播。科学家称光波传播的介质为“以太”（ether）。那个男孩知道1887年美国科学家阿尔伯特·迈克尔森（Albert Michelson）和爱德华·莫利（Edward Morley）所做的实验：该实验试图借助小船在河流中顺流和逆流而行的类比，证明“以太”的存在。如果你恒速划桨行进，顺流而行时，从岸上观测的速度会较逆流而行更快。迈克尔森和莫利假定光会在“以太”中匀速前进（即以光速运动），推断出地球沿其轨道朝太阳运动时（从地球上的有利位置观测）与地球朝远离太阳方向运动时阳光运动的速度会不同（甚至可以达到地球运动速度的两倍）。这一点一旦得到证实，就能证明以太的存在。然而他们发现，不管地球处于轨道上的哪个位置，阳光向地球运动的速度都不会变。他们的发现否定了“以太”存在的观点。那真实的情况究竟是怎样的呢？此后20年，这一直是一个谜。

这个德国男孩则幻想与光束同游，他认为自己应该能看到光束凝结，就像与火车保持同速前进时，火车看似静止一般。不过，他意识到这不可能，因为不管你的行进速度如何，光速都被视为恒定。所以，他幻想着以稍微慢些的速度与光束同游。如果以光速的90%的速度运动会怎样呢？如果光束像火车那样，他推论自己会看到光束在他前面以10%的光速运动。实际上，那就是地球上的观测者将看到的一幕。但我们知道迈克尔森-莫利的实验表明光速恒定。因此，他应该看到光束在他前面全速前进。这似乎产生了矛盾——怎么可能呢？

到这个德国男孩26岁时，答案似乎是显而易见的了。顺便提一下，男孩的名字叫阿尔伯特·爱因斯坦。显然，时间为青年大师爱因斯坦变“慢”了。爱因斯坦在1905年发表的论文中对他的推导过程[109]进行了阐释。如果地球上的观测者看到男孩的手表，就会发现它的转速慢了9/10。实际上，当他返回地球时，他的手表会显示只过了1/10的时间（暂时不考虑加速和减速）。然而，从他的角度来看，手表却是正常运转，旁边的光束也是在以光速运动的。时间的速度会自行减慢9/10（相对于地球的时间）就可以解释看似存在矛盾的分歧了。在极端情况下，当速度达到光速，时间就会减慢到接近于零，因此，想与光束并驾齐驱是不可能的。不过，尽管不可能以光速运动，但理论上来说，速度超越光束并非不可能，而到那时，时间就会倒退。

在许多早期评论家看来，这个解释太荒诞了。时间怎么会因为某人运动的速度而自行减慢呢？实际上，18年来（从迈克尔森-莫利的实验开始），对爱因斯坦来说显而易见的论断，其他研究者却无法得出。他们中许多人对这个问题的思考贯穿了整个19世纪下半叶，他们选择信奉先入为主的现实运作观，而不是这一原理的启示，实质上就是“摔落马背”了——也许我应该说他们“摔落光束”了。

爱因斯坦的第二次思想实验是想象自己和兄弟一起飞越时空。他们相距186 000英里（约为299 338公里）。爱因斯坦想在保持彼此距离不变的情况下加速前进，于是用手电筒给兄弟发送信号。他知道信号传送时间为1秒钟，于是他会在发出信号1秒钟之后再开始加速。而他的兄弟接收到信号就立即加速。这样，两兄弟恰好同时加速，因此能保持相互间距离不变。

但是想想看，如果我们在地球上会看到什么样的情况？如果两兄弟正向背离我们的方向运动（阿尔伯特领先），看上去就会是光抵近他兄弟的时间不足1秒，因为他在向光的方向运动。同样，我们也会看到他兄弟的计时器变慢了（由于他加速时离我们更近些）。鉴于所有这些原因，我们将看到两兄弟越靠越近，并最终相撞。然而，在两兄弟看来，他们始终保持着186 000英里的距离不变。

怎么会这样？答案显然是，距离与运动平行，而不是垂直。于是，随着加速前进，爱因斯坦兄弟会变得越来越矮（假定他们头朝前飞行）。也许，这个怪诞的结论比时间流逝的差异更不能让人信服。

同一年，爱因斯坦又用另一个思想实验来探索了物质与能量的关系。苏格兰物理学家詹姆斯·麦克斯韦（James Clerk Maxwell）在19世纪50年代证明了被称为光子的光微粒虽然不具备质量但仍具备动量。孩童时，他有一个名为克鲁克斯辐射计（Crookes radiometer，见图1-3）的装置。该装置由一个密封玻璃球茎组成，其内部包含部分真空和绕轴旋转的4个叶片。叶片一面白，图1-3克鲁克斯辐射计一面黑。每个叶片的白色面反射光，黑色面吸收光（这就是为什么热天穿白色T恤衫更凉爽的原因）。当装置上有光照射时，叶片就会旋转，黑色面朝远离光的方向运动。这就直接证明了光子具备足够的动量，可以让辐射计的叶片运[110]动起来。

爱因斯坦苦苦思索的是动量与质量的函数关系：动量是质量和速度的乘积。因此，一辆以每小时约48公里的速度行驶的机车，比以相同速度运动的虫子具备更大的动量。但是，不具备质量的光子怎么会有正动量呢？

爱因斯坦的思想实验由一个在空中飘浮的盒子组成。盒内里有一个光子从左端射向右端。因为系统的总动量守恒定律，所以当光子发射时，盒子会产生反作用然后向左退。一定时间后，光子与盒子右端相撞，将其动量传回给盒子。系统总动量仍需守恒，所以此时盒子便静止不动了。

至此，一切似乎都很合理。但仔细想一想，从爱因斯坦的角度来看，又会如何呢？他是从盒子的外部观察的，所以应该看不到盒子外部有任何变化：没有微粒对其进行撞击——无论是否具备质量，也没有物体脱离。而根据上述情节，爱因斯坦却看到盒子迅速向左移动，然后停了下来。按照我们的分析，每个光子应持续使盒子向左运动。另一方面，既然不存在盒子向外部作用或受到外部作用的情况，那么其质心应与之保持相同位置。但是盒子内部从左向右运动的光子不能改变质心的位置，因为它不具备质量。

或者，光子是具备质量的？爱因斯坦的推论是，既然光子具备能量和动量，那么它也一定存在质量的等价物。运动的光子与运动的物质完全等价。我们可以通过确认光子运动期间，系统质心必须保持静止来计算这一等价值。通过数学计算，爱因斯坦证明了质量和能量等价，并通过简单的常量相联系。然而，值得注意的是：这个常量也许17简单，但数值却极大，它是光速的平方（大约为1.7×10每平方秒平方米——即，17后面跟16个0）。这样，我们也就得出了爱因斯坦的2[111]著名方程式：E=mc。因此，1盎司（28克）的物质相当于60万吨TNT炸药爆炸时所释放的能量。爱因斯坦在1939年8月写给罗斯福总统的信中，说明了根据这个方程式计算出的原子弹的潜在能量，而这[112]个方程式也开启了原子时代。

你也许认为这一点应该早点被发现，因为实验人员早就察觉到放射性物质的质量亏损是受到了长期辐射的结果。然而，当时存在一种假设，认为放射性物质燃烧了自身包含的某种特殊高能燃料。这种假设并非完全错误，只不过那种燃烧掉的燃料就是质量。

我以达尔文和爱因斯坦的思想实验作为本书的开篇基于以下原因。他们展现出了人脑的非凡能力。在没有任何其他设施的情况下，爱因斯坦仅凭笔和纸就描绘出这些简单的思想实验并写出由此得到的简单方程式，颠覆了统治物理学领域两个世纪的传统观念，深刻影响了历史的进程（包括第二次世界大战），并开启了核时代。

爱因斯坦确实借鉴了19世纪的一些实验结果，但这些实验也没有使用精密仪器。虽然后来爱因斯坦的理论验证实验使用了先进的技术，但如若不然，我们也无法证实爱因斯坦理论的正确性和重要性。然而，这都无法掩盖由这些著名的思想实验展现出来的人类思想的耀眼光芒。

虽然爱因斯坦被誉为20世纪最伟大的科学家（达尔文被誉为19世纪最伟大的科学家之一），但隐藏在其理论背后的数学原理却并不复杂，思想实验本身也十分简单。所以，我们不禁好奇，爱因斯坦究竟为什么会被贴上“聪明过人”的标签？我们将在后面的内容中具体描述他在提出这些理论的时候，有着怎样的思维活动。

这段历史也展现了人类思维的局限性。为什么爱因斯坦能驾乘光束而不至于摔落（虽然他推断实际上不可能驾乘光束），而成千上万其他的观察者和思考者却不能借助这些并不复杂的方式来思考呢？一个共同的障碍就是，大多数人难以摒弃并超越同辈人的思维观念。至于其他障碍，我们会在审视大脑新皮质如何工作后进行更细致的讨论。大脑新皮质的统一模式

分享这些历史上最著名的思想实验的主要原因，是为了用同样的方法研究大脑。正如你将看到的，借助简单的思想实验，我们能很好地理解人类智慧是如何发挥作用的。进行这样的研究，思想实验当仁不让，是最恰当的方法。

如果一个年轻人只需空想和纸笔就足以彻底改变物理学观念，那么对于熟知之物，我们理应能获取更深刻的认识。毕竟，在清醒的每一刻，我们都在思考。

在通过自我反省的过程建立思维运作的模型后，借助最新的大脑实际观测技术和机器重现这个过程的技术，我们将检测这个模型的准确度。

试读结束[说明：试读内容隐藏了图片]

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