【复杂】第一章： 复杂性是什么 · 大脑

认知科学家侯世达在《哥德尔、艾舍尔、巴赫》一书中对蚁群和大脑进行了比较,两者都是由相对简单的个体组成,个体之间只进行有限的通讯,整体上却表现出极为复杂的系统(“全局”)行为。在大脑中,简单个体是神经元。除了神经元,大脑中还有许多不同的细胞,但绝大多数脑科学家都认为是神经元的活动以及神经元群的连接模式决定了感知、思维、情感、意识等重要的宏观大脑活动。

图就是神经元的图像。神经元主要由三部分组成:细胞体,接收其他神经元信号的分支(树突),以及向其他神经元发送信号的主干(轴突)。大致上,神经元可以处于活跃状态(激发)或非活跃状态(未激发)。当神经元通过树突从其他神经元接收到足够强的信号时,它就会激发。激发时会通过轴突传出电信号,然后释放出神经递质转换成化学信号,化学信号又会作用于其他神经元的树突对其进行触发。神经元的激发频率和产生的化学输出信号会根据输入和最近的激发状况随时间变化。

这与蚁群很类似:个体(神经元或蚂蚁)之间相互传递信号,信号的总强度达到一定程度时,会导致个体以特定的方式动作,从而再次产生信号。总体上会产生非常复杂的效果。前面说过对蚂蚁及其社会结构尚未完全了解;同样,对于单个神经元的行为和庞大的神经网络如何产生出大脑的宏观行为,科学家们也没有弄清楚。他们不知道神经元信号的意义不知道大量神经元如何一起协作产生出整体上的认知行为,也不知道它们是怎样让大脑能够思维和学习新事物。同样,最让人迷惑的也许就是,如此精巧、整体能力如此强大的信号系统是怎样进化出来的。