人腦,或者說,人的大腦,對曾就讀生命科學專業的方然,是十分熟悉的。
但這種“熟悉”,從另外一個角度評價,卻很模糊,不僅與生命科學的前沿有很大距離,與徹底解析人腦的運作機理,也還差的太遠。
人腦的運作機理,究竟是怎樣的,數百年來的近現代生物學研究,的確取得了一些成果,到今天,修讀過六年級以上的聯邦民衆,都應該知道,人腦由大腦,小腦,腦幹三部分構成,並通過延髓與全身神經相連。
至於脊髓,乃至遍佈全身的神經、神經末梢,一般並不被認爲是腦的一部分。
即便這些外圍“器件”,在人體生命活動的調節中,也很重要,脊髓損傷不僅可能導致截癱,還會使排泄失禁,但,就人的意識活動而言,這些外圍部分的作用的確寥寥。
既然在思考意識,方然的注意力,就集中在被稱爲“腦”的部分。
大腦,小腦,腦幹,三部分的功能各不相同,彼此間又有一定的聯繫,這種結構,並非某全知全能之神祗的靈機一動,而是在漫長演化過程中逐漸形成,故,執掌基本生命活動的腦幹,理應最早出現,主管身體運動、協調的小腦,也會出現在大腦之前。
演化中最晚出現的大腦,在人而言,體積最爲龐大,認爲人的意識活動主要棲居於此,是一種很自然的推測。
這種推測,有時候不一定很準確。
譬如人的一種活動狀態,“一心二用”,通俗地講就是同時做不相干的兩件事,這種情形在生活中極其常見,當事者往往渾然不覺,偶爾纔會在開車講話,健身聽音樂,或者吃飯看手機時意識到,自己正在做的事情不止一件。
這種情形,在行外人眼中,往往就認爲人腦與計算機類似,能同時做好幾件工作。
但細細思考一下,就會發現,所謂“一心二用”往往包含貶義,泛指一個人無法分心在兩件事情上。
倘若有人不信,而嘗試一邊看肥皂劇、一邊寫程序,或者一邊看文獻、一邊討論算法,結果必定是兩頭空,兩件事一件也做不好,而絕無法獲得在計算機上司空見慣的程序多開、並行執行之效果。
究其原因,首先分析計算機的情形,現代計算機的CPU,物理核心、邏輯核心都不止一個,在同時處理多個任務(線程)時,理論上,相當於多臺彼此通信的計算機在協同運作,那麼同時完成多個任務,也就是很尋常的能力。
人腦的架構,與現代計算機的多核心架構不一樣,相當於單核心CPU,同一時間只能運行一個線程,只能專注於一件工作。
哪怕是接受過胼胝體手術的癲癇症患者,大多數都出現了“意識分裂”,高速連接被切斷的兩個腦半球逐漸發展出獨立意識,進而,讓一個人的左右兩半身體,出現不同的動作與意圖,但考察每一腦半球,情形仍然與單核心CPU無異。
單核心,不論計算機、還是人腦,任一時刻都只能處理一個線程。
早在很多年前,微型電子計算機的CPU還都是單核心時,通過操作系統的線程調度,一臺計算機也可以“同時”進行多個任務,這種情形,其實質是將CPU運行時間切片,然後利用線程調度機制進行機器時間的共享。
在這種“時分複用”機制中,任一時刻,CPU處理的線程只有一個。
但線程的切換,速度極快(每秒數千次、數百萬次甚至更高),在時間流逝感遲緩的人類看來,就彷彿計算機是在同時處理多項事務。
這種機制,是人類的一項發明創造,但很可惜,並無法應用到人腦。
關鍵之處在於,人腦,是漫長演化所塑造出來,在長達幾十億年的生存競爭中,自然選擇並未提出這樣的考驗,需要生物具備多線程的奇妙能力,故而,今天的人類之腦,雖然能夠在不同任務之間切換,切換的代價卻太大。
從一件事,切換到另一件事,代價之高,讓“僞*多線程”策略完全得不償失。
演化的塑造,似乎,讓人成爲了一種純粹的單線程動物。
但,並非完全的單線程,而是類似很多CPU那樣的,大核+小核的不對稱雙核結構。
所謂“一心二用”,撇開都需要腦力的場合,在很多時候豈但完全合理,簡直就是生活之必須。
一個人倘若無法在走路時思考,他、或者她的生活,將會怎樣呢:
乍一看似乎還好,大不了,走路的時候心無旁騖,思考的時候不要邁步,然而再細想想,這種人,豈但是無法很好的在現代社會生活,甚至早在數百萬年、數千萬年前,就會被嚴酷的自然選擇無情淘汰。
設想一隻古猿,正在被猛獸追擊,他的單線程腦就無法思考、只能專注於肌肉收縮、身體協調,只能像智障那樣向前狂奔。
在這種情形下,被追擊者與追擊者的態勢,就是直白的競速。
一隻古猿,要想在這樣的直線競速中取勝,並不現實,倘若它無法分心選擇路徑,或者尋找樹木、石塊或木棒,結局也就可想而知。
爲應對自然選擇,最起碼的,人也需要有一心二用的能力。
具體的講,就是將“身體活動”與“意識活動”分離,由演化上較早出現的小腦,負責感知與運動,而演化上較晚出現的大腦,則處理更高級、更復雜的事務。
面對猛獸,小腦的任務很簡單,就是指揮雙腿狂奔,或者指揮雙手揮舞木棒、投擲石塊,而此時此刻是要狂奔,還是尋找木棒、石塊,抑或是原地對峙,再或者是呼叫同伴支援,這一切決策都需要大腦來進行。
兩個線程,性質完全不一樣,交由兩個不同的核心來協作。
這,是人腦的並行處理。
但很可惜,在意識活動方面,這種策略無法發揮作用。
大腦在同一時刻只能專注於一件事,沒辦法像計算機那樣多線程運作,不論“真*多線程”還是“僞*多線程”,都辦不到。
在方然看來,這單線程的特性,算是一個不大不小的缺陷。