9.7 DCTM硬件与大脑

程序是产生认知、心理、智能等的充分条件，这是“强人工智能”理论的一部分，那么唯一涉及硬件的问题是，需要硬件具备足够的因果结构执行程序。而且，硬件完成这项工作的特征是使用冯·诺依曼机的结构——储存程序和寄存器，在计算机上实现。可能会有争论认为这并不是必需的，获得心智的编程方式可能需要另一种完全不同的结构。

但是对这个问题，有人可能会采用略微不同的进路。他会说，到目前为止，我们拥有的唯一心智都是基于生物的，而且在生物基础上不同人之间的心智具有事实上的相似性。因此，如果人们对自身如何运转，我们的心智/脑如何工作感兴趣，而不仅仅关注心智可能会如何工作，那么人们可能会觉得，将DCTM提升为基于硬件的“人类心智”模型是比较恰当的。

DCTM硬件：主要可还原为0和1触发器、触发寄存器和由触发器构成的逻辑闸，以及构成这些部件的电路。

大脑：主要可还原为如下几种类别：神经元，连接神经元和连接神经元的“环路”。

DCTM硬件与大脑：相似点

还没有太多信息可以支持DCTM硬件可作为大脑的模型。例如：

1.两者都有许多基本要素。

2.两者都执行了广义的“计算”功能。

3.两者都根据电信号操作。

但是这些相似点，同样也可以用来描述微波炉或汽车安全囊。如果我们只是说，存在着一个概括层面，在这个层面上把DCTM硬件与大脑联系在了一起，但这个概括层面也适用于微波炉和汽车安全囊，那么就只能认为这种说法没有任何意义了。

DCTM硬件与大脑：不同点

下面对DCTM与大脑的类比进行总结：

构成要素

1.在任何DCTM机器中，只有一种相关类型的触发器，但是在脑中却有各种不同的神经元。

2.触发器只存在开或关两种状态，但神经元具有在生物功能意义上的不同激活频率（回顾第4章，蛙眼告诉蛙脑什么）。触发器和神经元还存在从模拟到数字的转换。有一种观点认为，需要很多电子元件才能模拟神经元的主要特征。

3.神经轴突（与触发器）能够同时对源于不同轴突的神经冲动进行加和（空间加和），还能够对单个轴突的冲动序列进行加和（时间加和），并且每个轴突都是一个独立的信息通道。

4.与DCTM硬件不同，神经元一般情况下能够使用各种神经递质（见第3章）。

5.在一般情况下，神经元会以毫秒的速度工作，而目前计算机芯片是以毫微秒的速度工作。

6.神经纤维的各种特征（如直径等）会影响神经冲动的传递速度——能够使不同距离的不同神经冲动，在同一时间内到达特定的神经元。而DCTM线路则以相同的速度传输信息。

7.脑内大约有1012个神经元，因此，如果每个神经元平均有103个连接点，那就意味着脑中大约有1015个连接点——远远超过DCTM硬件。

结构和功能

8.由触发器制成的逻辑门平均有1至4个连接点，而脑平均是1至1000，最高可达到1至100000。

9.逻辑门具有固定的几何输入和输出，但神经元却可以生长或去除突触的连接。

10.逻辑门输出某种节律的频率，对比神经元的输出，是在0至102hz内变化。

11.脑皮层内只有很少的关联神经激活，当然也就没有DCTM硬件应用的重复周期。

12.脑运用注意机制从输入排列中有选择地进行长时记忆，但DCTM硬件做不到。

13.脑中没有与储存所有记忆内容的长时记忆相对应的（解剖）区域，“证据表明，脑在进行记忆时，脑的结构中已储存的信息任何一点被激活，那么新的记忆也便储存于这个结构点之中。脑的记忆可被认为是通过结构分布储存的”（Kent，1981：21）。

14.脑的控制结构似乎从头到脚遍布全身（见Kent，1981：13），反映了人从低级结构到高级结构的不同进化阶段。

就这些结构的功能而言，存在一种有趣的共生关系（symbiotic relationship）：“……在每个层次上，存在着大量相对独立的子过程，并行进行加工，同时与上下层次交换信息，然后再进行横向交换。因而可以断言，倘若询问脑的任何大范围的功能在何处实现，这种问题是没有意义的。不同功能的方面，实现于次功能系统的很多不同部分，这些次系统是身体系统的所有主要层次……早期，最简单的脑，显然必须以某种巧妙的方式才能得以生存。在进化的过程中，脑获得了复杂的结构，可以用更加复杂的方式处理同样的基本功能。新的结构不是取代旧的结构并复制其功能，而是仅仅控制旧结构，并将其用作次处理器……不是在需要的时候才将其启动，而是除了在需要时都要抑制其运作。这个系统的美妙之处是，如果高级中心突然受损，原先在正常情况下受抑制的旧的、原始的结构单元的功能，就会解除抑制……对于已受损的低级中心，某些高级结构会对低级中心的大量子加工过程进行再编程，通过这种模拟而掌握低层结构的功能”（Kent，1981：14-17）。

上面所引用的只是一种范例，当然它传达的观点是说脑硬件与DCTM硬件有很大不同。它们的相似与不同之处当然不是偶然发生的，而是脑与计算机进化的不同。所有哺乳动物的脑基本上都具有相同的神经成分和主要的结构组织（Kent，1981：15）。与普通数字计算机相比，鼠与人类更为相像。所有数字计算机基本上都有相同的触发装置和主要结构。与人类相比，IBM与苹果计算机更为相似。自然选择通过有效成分（神经元）构造了人脑，然后通过使用如此巨量的神经元（“你需要百万字节，数万栅极？没问题，多少兆都行？”）解决即时的感知和行为问题。商业（非自然的？）选择通过有效但很少应用的（太昂贵了）成分（真空管、半导体）构造了计算机，但是制造它们的速度非常之快，最初用于解决数学和逻辑问题。因此，脑与计算机的制造方式和它们所擅长的事迥异，这不值得惊奇。