編譯 凌寒

當(dāng)英國(guó)國(guó)王喬治三世（KING GEORGE III）在位末期開(kāi)始表現(xiàn)出明顯的急性躁狂癥時(shí)，有關(guān)王室瘋狂的傳言迅速在公眾的腦海中流傳。有傳言說(shuō)，喬治國(guó)王試圖和一棵樹(shù)握手，因?yàn)樗嘈胚@棵樹(shù)是普魯士的國(guó)王。另一種傳言則描述了他是如何被匆忙帶到倫敦布盧姆斯伯里區(qū)皇后廣場(chǎng)的一所房子里，同他的臣民一起接受治療的。喬治國(guó)王的妻子夏洛特王后在國(guó)王住院期間，租用了當(dāng)?shù)匾患揖瓢傻木平褋?lái)為國(guó)王存儲(chǔ)制作正餐的食材。

兩個(gè)多世紀(jì)過(guò)去了，這則關(guān)于皇后廣場(chǎng)的故事仍然在倫敦旅游指南中廣受歡迎。不管傳言是真是假，這些年來(lái)附近街區(qū)似乎一直朝著符合這個(gè)故事的方向發(fā)展。廣場(chǎng)北端矗立著一座夏洛特王后的金屬雕像；街角的酒吧叫作“女王的貯藏室”；廣場(chǎng)上靜謐的長(zhǎng)方形花園現(xiàn)在幾乎被研究大腦和大腦需要運(yùn)轉(zhuǎn)的人所包圍。英國(guó)國(guó)家神經(jīng)病學(xué)和神經(jīng)外科學(xué)醫(yī)院——現(xiàn)代的皇室成員很可能會(huì)去那里尋求治療——占據(jù)了皇后廣場(chǎng)的一角，而倫敦大學(xué)學(xué)院享譽(yù)世界的神經(jīng)科學(xué)研究機(jī)構(gòu)則圍繞在醫(yī)院周邊。2017年7月天氣極好的某個(gè)星期，數(shù)十名神經(jīng)病患者和他們的家人在草坪外緣的木質(zhì)長(zhǎng)椅上安靜地度過(guò)了一段時(shí)間。

在通常的星期一，卡爾·弗里斯頓（Karl Friston）中午12點(diǎn)25分到達(dá)皇后廣場(chǎng)，在夏洛特王后雕像旁的花園里抽了一支煙。弗里斯頓是倫敦大學(xué)學(xué)院著名的功能成像實(shí)驗(yàn)室（在那里工作的每個(gè)人都知道這個(gè)叫做FIL的實(shí)驗(yàn)室）的科研主任，他微微有些駝背，有著一頭濃密的灰色頭發(fā)，常常獨(dú)來(lái)獨(dú)往。抽完煙后，弗里斯頓踱步到廣場(chǎng)西側(cè)，走進(jìn)一座磚和石灰?guī)r砌成的建筑中，來(lái)到四樓的一間研討室，那里可能有2到20多人正在等他。

他對(duì)大家的問(wèn)候很可能是他一天中第一次實(shí)質(zhì)性的發(fā)言，因?yàn)楦ダ锼诡D不喜歡在中午之前和其他人說(shuō)話。他也極少和人單獨(dú)見(jiàn)面。相反，他更喜歡召開(kāi)這樣的公開(kāi)會(huì)議，在這類會(huì)議中，學(xué)生、博士后和渴望獲得弗里斯頓的專家意見(jiàn)的公眾人士可以尋求他的專業(yè)知識(shí)。他認(rèn)為，如果一個(gè)人有一種想法、一個(gè)問(wèn)題或一項(xiàng)正在進(jìn)行的項(xiàng)目，那么了解它的最佳方式就是讓整個(gè)團(tuán)隊(duì)聚在一起，聽(tīng)取這個(gè)人的意見(jiàn)，然后每個(gè)人都有機(jī)會(huì)提問(wèn)和討論。因此，一個(gè)人的學(xué)問(wèn)就變成了所有人的學(xué)問(wèn)。 在每周一的會(huì)議開(kāi)始時(shí)，每個(gè)人都會(huì)在會(huì)議之初陳述自己的問(wèn)題。弗里斯頓會(huì)一邊聽(tīng)，一邊從容踱步。然后，他會(huì)在接下來(lái)的幾個(gè)小時(shí)里依次回答問(wèn)題，他甚至?xí)枚Y貌而干脆的措辭來(lái)回答最讓人困惑的問(wèn)題。

弗里斯頓首次成為學(xué)術(shù)界的英雄人物，是因?yàn)樗l(fā)明了許多最為重要的工具，正是這些工具使得人類的大腦可以為科學(xué)所解讀。1990年，他發(fā)明了統(tǒng)計(jì)參數(shù)映射，這是一種計(jì)算技術(shù)，這種計(jì)算技術(shù)可以把大腦圖像“壓縮折疊”成一致的形狀，這樣研究人員就可以對(duì)不同顱骨內(nèi)的活動(dòng)進(jìn)行橫向?qū)Ρ取慕y(tǒng)計(jì)參數(shù)映射中獲得“體素形態(tài)測(cè)量法”（voxel-based morphometry），這是曾在一項(xiàng)著名的研究中使用過(guò)的成像技術(shù)，該研究表明，倫敦出租車司機(jī)在學(xué)習(xí)“知識(shí)” 的過(guò)程中，他們的海馬體后側(cè)會(huì)增長(zhǎng)。2011年，發(fā)表在《科學(xué)》雜志上的一項(xiàng)研究使用了弗里斯頓發(fā)明的第三代大腦成像分析軟件：動(dòng)態(tài)因果模型，以確定嚴(yán)重腦損傷的人到底是處于最低程度的有意識(shí)狀態(tài)還是僅僅是植物人狀態(tài)。

2006年，弗里斯頓入選英國(guó)皇家學(xué)會(huì)?；始覍W(xué)會(huì)稱他對(duì)大腦研究的影響是“革命性”的，大腦成像領(lǐng)域發(fā)表的論文中，90%以上使用了他的方法。2016年，艾倫人工智能研究所經(jīng)計(jì)算得出，弗里斯頓是世界上被引用次數(shù)最多的神經(jīng)科學(xué)家，他的h指數(shù)（用來(lái)衡量科研人員發(fā)表論文影響力的指標(biāo)）幾乎是愛(ài)因斯坦的兩倍。2017年，科睿唯安將弗里斯頓列為諾貝爾生理學(xué)或醫(yī)學(xué)獎(jiǎng)最有可能的3位獲獎(jiǎng)?wù)咧?。而過(guò)去的20多年，科睿唯安成功預(yù)測(cè)出46位諾貝爾科學(xué)獎(jiǎng)得主。

然而，值得注意的是，近期拜訪弗里斯頓的研究人員中卻很少有人提到大腦成像。2018年夏天，10天之內(nèi)，弗里斯頓對(duì)如下人員進(jìn)行了咨詢：天體物理學(xué)家、幾個(gè)哲學(xué)家、著手打造出Amazon Echo競(jìng)品的計(jì)算機(jī)工程師、全球最大保險(xiǎn)公司之一的人工智能負(fù)責(zé)人、試圖制造更好助聽(tīng)器的神經(jīng)科學(xué)家、著眼于應(yīng)用機(jī)器學(xué)習(xí)來(lái)幫助治療抑郁癥的精神病學(xué)家。他們中的大多數(shù)人之所以來(lái)到這里是因?yàn)樗麄兛释私鈩e的事情。

弗里斯頓的辦公室。一位朋友形容他是“維多利亞時(shí)代的紳士，有著維多利亞時(shí)代的風(fēng)度和品味

在過(guò)去10年左右的時(shí)間里，弗里斯頓投入了大量的時(shí)間和精力以開(kāi)發(fā)他稱之為自由能原理的想法。有了這個(gè)想法，弗里斯頓相信他已經(jīng)參透了所有生命和所有智慧的組織原理。他試圖回答：“如果你還活著，你必須表現(xiàn)出什么樣的行為?”

首先，壞消息是：理解自由能原理異常困難。許多非常聰明的人試圖理解它，但都失敗了。而我采訪過(guò)的幾乎每一個(gè)人，包括該相關(guān)領(lǐng)域的研究人員在內(nèi)，都告訴我，他們并沒(méi)有完全理解它。

但是，這些人通常會(huì)急于補(bǔ)充道，自由能原理的核心講述了一個(gè)簡(jiǎn)單故事，解決了一個(gè)基本難題。熱力學(xué)第二定律告訴我們宇宙趨向于熵和消失，但是生物卻強(qiáng)烈地抵制它。弗里斯頓的自由能原理認(rèn)為，所有生命，無(wú)論其機(jī)體組成的規(guī)模大?。◤膯蝹€(gè)細(xì)胞到擁有千億神經(jīng)元的人類大腦）都受到同一個(gè)普遍規(guī)則的驅(qū)動(dòng)，這種規(guī)則可以簡(jiǎn)化為數(shù)學(xué)函數(shù)。他說(shuō)，生存就是縮小你的期望和你的感官輸入之間的鴻溝?；蛘撸酶ダ锼诡D式的術(shù)語(yǔ)來(lái)說(shuō)，就是最小化自由能。

要了解這一理論的潛在含義，你只要看看周一早上闖進(jìn)FIL門口的人就行了。有些人來(lái)這里是因?yàn)樗麄兿肜米杂赡茉韥?lái)統(tǒng)一心智方面的理論，為生物學(xué)提供新的基礎(chǔ)。另一些人則希望自由能原理能夠以大腦的功能理解最終為精神病學(xué)奠定基礎(chǔ)。還有一些人想利用弗里斯頓的點(diǎn)子來(lái)突破人工智能研究的障礙。但是，他們來(lái)這里的共同原因是：唯一真正理解弗里斯頓的自由能原理的人可能就是弗里斯頓本人。

弗里斯頓不僅是他所在領(lǐng)域最有影響力的學(xué)者之一；他也是所有學(xué)科中最多產(chǎn)的人之一。自世紀(jì)之交以來(lái)，他發(fā)表了1 000多篇學(xué)術(shù)論文。僅在2017年，他就以主要作者或共同作者的身份發(fā)表了85篇論文。

弗里斯頓追溯起自己研究自由能原理的歷程，這始于他8歲那年一個(gè)炎熱的夏天。他和家人住在利物浦附近城墻環(huán)繞的英國(guó)切斯特市，他母親叫他到花園里去玩。他把一根舊木頭翻過(guò)來(lái)，發(fā)現(xiàn)了幾只木虱在四處亂竄，起初他以為這些木虱是在尋找遮蔽處和黑暗。盯著它們看了半個(gè)小時(shí)后，他推斷這些小蟲(chóng)子其實(shí)并不是在找陰涼處?！备ダ锼诡D說(shuō)：“那是一種幻覺(jué)，是我自己制造的幻想?！彼庾R(shí)到這些木虱的活動(dòng)并沒(méi)有目的，這些生物的運(yùn)動(dòng)是隨機(jī)的。

弗里斯頓辦公室里的馬爾科夫毯——始于1856年，呵護(hù)你內(nèi)心的溫暖

弗里斯頓把這件事稱為他的第一個(gè)科學(xué)洞見(jiàn)，那一刻“所有人為的、擬人化的關(guān)于目的和生存之類的解釋似乎都土崩瓦解了?！?在10多歲的時(shí)候，弗里斯頓經(jīng)歷了另一次“木虱時(shí)刻”。他剛剛看完電視回到臥室，注意到窗外花繁葉茂的櫻桃樹(shù)。他突然被一個(gè)念頭緊緊纏住，自那以后再也沒(méi)能逃開(kāi)?！耙欢ㄓ幸环N理解萬(wàn)物的方法，如果我只被允許從整個(gè)宇宙的一個(gè)點(diǎn)開(kāi)始，那么我是否能從中得到我需要的其他的一切呢?”他在床上躺了好幾個(gè)小時(shí)，做出了第一次嘗試。“顯然，我徹底失敗了?！彼f(shuō)道。

完成醫(yī)學(xué)學(xué)業(yè)后，弗里斯頓搬到牛津，在一所名為利特莫里爾的維多利亞時(shí)代的醫(yī)院作為住院實(shí)習(xí)生實(shí)習(xí)了兩年。弗里斯頓被分配給一組由32名慢性精神分裂癥患者組成的小組，他們是利特莫爾最窮困的居民。

離開(kāi)利特莫爾之后，在20世紀(jì)90年代早期的大部分時(shí)間里，弗里斯頓使用相對(duì)較新穎的技術(shù)：PET掃描，試圖了解精神分裂癥患者的大腦內(nèi)部到底發(fā)生了什么。在這一過(guò)程中，他發(fā)明了統(tǒng)計(jì)參數(shù)映射。弗里斯頓堅(jiān)持認(rèn)為這項(xiàng)技術(shù)應(yīng)該免費(fèi)分享，而不是專利化或商業(yè)化，這在很大程度上解釋了這項(xiàng)技術(shù)是如何變得如此普及的。

1994年，弗里斯頓來(lái)到皇后廣場(chǎng)，有好幾年時(shí)間他在FIL的辦公室跟蓋茨比計(jì)算神經(jīng)科學(xué)中心隔了幾扇門。蓋茨比計(jì)算神經(jīng)科學(xué)中心（供科研人員研究生命和機(jī)器系統(tǒng)的感知和學(xué)習(xí)理論的地方）由其創(chuàng)始人、認(rèn)知心理學(xué)家、計(jì)算機(jī)科學(xué)家杰弗里·辛頓（Geoffrey Hinton）管理。當(dāng)FIL逐漸發(fā)展成為神經(jīng)成像方面的領(lǐng)先實(shí)驗(yàn)室之一時(shí)，蓋茨比計(jì)算神經(jīng)科學(xué)中心也逐漸成為將數(shù)學(xué)模型應(yīng)用于神經(jīng)系統(tǒng)很感興趣的神經(jīng)科學(xué)家們的訓(xùn)練基地。

和其他許多人一樣，弗里斯頓被辛頓對(duì)最成熟的統(tǒng)計(jì)模型那“孩子般幼稚的熱情”所吸引，兩人成了朋友。

時(shí)光荏苒，辛頓說(shuō)服了弗里斯頓，讓他相信研究大腦的最佳途徑就是把它看作一臺(tái)貝葉斯概率機(jī)。這一觀點(diǎn)可以追溯到19世紀(jì)赫爾曼·馮·亥姆霍茲（Hermann von Helmholtz）的研究理論，即大腦以概率的方式計(jì)算和感知，不斷做出預(yù)測(cè)，并根據(jù)感官提供的信息調(diào)整觀念。根據(jù)最流行的現(xiàn)代貝葉斯理論，大腦就是尋求最小化“預(yù)測(cè)誤差”的 “推理引擎”。

2001年，辛頓離開(kāi)倫敦前往多倫多大學(xué)，在那里，他成為人工智能領(lǐng)域最重要的人物之一，為當(dāng)今深度學(xué)習(xí)領(lǐng)域的許多研究奠定了基礎(chǔ)。

然而，在辛頓離開(kāi)之前，弗里斯頓最后一次去蓋茨比計(jì)算神經(jīng)科學(xué)中心拜訪了這位朋友。辛頓描述了他發(fā)明的一種新技術(shù)，這種技術(shù)可以讓計(jì)算機(jī)程序更有效地模擬人類的決策過(guò)程，集成了許多不同概率模型輸入的程序，在如今的機(jī)器學(xué)習(xí)中被稱為“專家級(jí)產(chǎn)品”。

受辛頓想法的啟發(fā)，本著知識(shí)互惠的精神，弗里斯頓寄給辛頓一套記錄著自己想法的筆記，這個(gè)想法將大腦的“相關(guān)的解剖學(xué)、生理學(xué)和心理物理學(xué)屬性”聯(lián)系在了一起。弗里斯頓在2005年發(fā)表了這些筆記，他后來(lái)寫了幾十篇關(guān)于自由能原理的論文，這是他的第一篇。

在描述自由能原理時(shí)，就連弗里斯頓自己也很難決定從哪里說(shuō)起。他經(jīng)常讓大家自己去查維基百科。但對(duì)我來(lái)說(shuō)，從弗里斯頓辦公室的沙發(fā)床上鋪著的毯子開(kāi)始說(shuō)起似乎最合適。

這是一條白色的羊毛沙發(fā)毯，上面印著一副黑白定制肖像，畫的是一位名叫安德烈·安德烈耶維奇·馬爾科夫（Andrei Andreyevich Markov）的俄羅斯數(shù)學(xué)家，留著絡(luò)腮胡子，表情嚴(yán)肅，1922年去世。被稱為“馬爾科夫毯”（ Markov blanket）的概念就是以馬爾科夫命名的，在機(jī)器學(xué)習(xí)中，馬爾科夫毯是基本屏障，將層級(jí)系統(tǒng)的一組變量與其他變量區(qū)分開(kāi)來(lái)。心理學(xué)家克里斯托弗·弗里斯（Christopher Frith）曾將馬爾科夫毯描述為“細(xì)胞膜的認(rèn)知版本，將細(xì)胞內(nèi)的狀態(tài)與外界的狀態(tài)隔離開(kāi)來(lái)”。

在弗里斯頓的心目中，宇宙是由一個(gè)套一個(gè)的馬爾科夫毯組成的。我們每個(gè)人都有一個(gè)馬爾科夫毯，它將我們與非我們的事物區(qū)分開(kāi)來(lái)。在我們體內(nèi)，馬爾科夫毯將器官分開(kāi)，器官內(nèi)的馬爾科夫毯將細(xì)胞分開(kāi)，細(xì)胞內(nèi)的馬爾科夫毯將細(xì)胞器分開(kāi)。馬爾科夫毯定義了生物如何隨著時(shí)間而存在，定義了生物的行為如何相互區(qū)別。沒(méi)有馬爾科夫毯，我們只是逐漸消散在以太的熱氣。

“這就是你們讀到過(guò)的馬爾科夫毯。就是這個(gè)。你可以摸摸看?！碑?dāng)我第一次看到他辦公室里那條毯子時(shí)，弗里斯頓冷冷地說(shuō)道。我情不自禁，我確實(shí)伸出手去用手指碰了碰那條毯子。自從我第一次讀到馬可夫毯這個(gè)詞，我就到處都能看到它們的身影。馬爾科夫毯圍繞在一片樹(shù)葉、一棵樹(shù)和一只蚊子周圍。在倫敦，我看到馬爾科夫毯圍繞在FIL的博士后周圍，圍繞在反法西斯集會(huì)上身著黑衣的抗議者周圍，圍繞在住在運(yùn)河里的小船上的人們周圍。每個(gè)人周身都披著隱形的斗篷，每個(gè)斗篷下都有一個(gè)不同的生命系統(tǒng)，它能將自身的自由能最小化。

自由能的概念本身來(lái)自于物理學(xué)，這意味著如果不涉及數(shù)學(xué)公式就很難精確地解釋它。從某種意義上說(shuō)，這就是它的強(qiáng)大之處：它不僅是一個(gè)夸張的概念，還是一個(gè)能夠模式化的可測(cè)的量，使用的數(shù)學(xué)方法與弗里斯頓用來(lái)解釋大腦圖像的方法相同。但是，如果你把這個(gè)概念從數(shù)學(xué)翻譯成語(yǔ)言，大致就是這樣的：自由能就是你期望達(dá)到的狀態(tài)和你的感官告訴你你所達(dá)到的狀態(tài)之間的差?；蛘邠Q句話說(shuō)，當(dāng)你在最小化自由能的時(shí)候，你就是最小化意外。根據(jù)弗里斯頓的觀點(diǎn)，任何能夠抵抗紊亂和分解傾向的生物系統(tǒng)都遵循自由能原理。

單細(xì)胞生物具有減少意外的指令，大腦同樣如此。唯一的區(qū)別是：隨著自組織生物系統(tǒng)的發(fā)展，人類大腦變得極其復(fù)雜：它從數(shù)十億感官感受器汲取信息，它需要高效地將這些信息整理成精確的世界模型。弗里斯頓說(shuō)：“從某種意義上說(shuō)，大腦確實(shí)是一個(gè)神奇的器官，它產(chǎn)生的假設(shè)或幻想適用于解釋這些無(wú)數(shù)的模式和接收到的感官信息流。”

弗里斯頓使用“主動(dòng)推理”這個(gè)術(shù)語(yǔ)來(lái)描述生物體最小化意外的方式。弗里斯頓認(rèn)為，當(dāng)大腦做出的預(yù)測(cè)并不能立即通過(guò)感官反饋被證實(shí)時(shí)，它可以通過(guò)以下兩種方式之一最小化自由能：它可以修正自己的預(yù)測(cè)、吸收意外、承認(rèn)誤差、更新它的世界模型，或者它會(huì)行動(dòng)使預(yù)測(cè)成真。假如我推測(cè)我正在用左手食指摸鼻子，但是我的感受器告訴我；我的胳膊還垂在我的旁邊，我就可以通過(guò)抬起胳膊，把手指按到我的臉中間來(lái)最小化我大腦的預(yù)測(cè)誤差信號(hào)。

事實(shí)上，這就是自由能原理如何解釋我們所做的一切：感知、行動(dòng)、計(jì)劃、解決問(wèn)題。當(dāng)我乘車出差時(shí)，我可以通過(guò)行動(dòng)來(lái)確認(rèn)我的假設(shè)（我的幻想），從而最小化自由能。

事實(shí)證明，自由能原理不僅是關(guān)于行動(dòng)、感知和計(jì)劃的統(tǒng)一理論；它同時(shí)也是有關(guān)精神疾病的理論。當(dāng)大腦分給感官輸入的信息比重過(guò)少或過(guò)多時(shí)，麻煩就來(lái)了。例如，某位精神分裂癥患者可能無(wú)法更新他們的世界模型來(lái)解釋來(lái)自眼睛的感官輸入?！叭绻闼伎家幌戮窦膊?，大部分的神經(jīng)類疾病，它們只不過(guò)是破碎的信念或錯(cuò)誤的推斷（幻覺(jué)和錯(cuò)覺(jué)）?！备ダ锼诡D說(shuō)道。

在過(guò)去的幾年里，弗里斯頓和其他一些科學(xué)家已經(jīng)利用自由能原理來(lái)幫助解釋焦慮、抑郁和精神病，以及自閉癥、帕金森病和精神變態(tài)的某些癥狀。在許多情況下，科學(xué)家已經(jīng)知道（多虧了弗里斯頓的神經(jīng)成像方法）在不同的疾病中，大腦的哪些區(qū)域容易出現(xiàn)功能障礙，哪些信號(hào)容易受到干擾。但僅僅只是這些還不夠。他說(shuō)道：“僅僅了解哪些突觸、或者哪些大腦連接運(yùn)作不正常是不夠的，需要關(guān)于信念的計(jì)算式。”

所以，自由能原理為心智如何運(yùn)作提供了統(tǒng)一的解釋，也為心智如何失靈提供了統(tǒng)一的解釋。因此，它也可能使我們走上一條從頭開(kāi)始建立心智體系的道路。

幾年前，一組英國(guó)科研人員決定用一種新的分析工具重新審視喬治國(guó)王三世瘋癲的事實(shí)。他們將國(guó)王寫的大約500封信載入機(jī)器學(xué)習(xí)引擎，并對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行了艱苦的訓(xùn)練，以識(shí)別各種文本特征：?jiǎn)卧~重復(fù)、句子長(zhǎng)度、句法復(fù)雜性等等。在培訓(xùn)過(guò)程結(jié)束的時(shí)候，系統(tǒng)已經(jīng)能夠預(yù)測(cè)出某封王室信函是國(guó)王在狂躁時(shí)期寫的，還是在神志清醒時(shí)期寫的。

人工智能的另一種方法稱作強(qiáng)化學(xué)習(xí)，強(qiáng)化學(xué)習(xí)不需要人類對(duì)大量的訓(xùn)練數(shù)據(jù)進(jìn)行標(biāo)注，它只需要告訴神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)去尋求某種獎(jiǎng)勵(lì)，通常就是在游戲中獲勝。神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)通過(guò)一遍又一遍的玩游戲來(lái)學(xué)習(xí)，優(yōu)化任何可能會(huì)讓它進(jìn)入最終對(duì)決的動(dòng)作。但強(qiáng)化學(xué)習(xí)也有相當(dāng)大的局限性。在現(xiàn)實(shí)世界中，大多數(shù)情況并不是圍繞著一個(gè)單一的、狹隘定義的目標(biāo)來(lái)組織的，現(xiàn)實(shí)世界中的大多數(shù)環(huán)境并不像游戲那樣穩(wěn)定和受規(guī)則約束。

對(duì)于弗里斯頓和他的狂熱追隨者來(lái)說(shuō)，這種失敗是完全有理由的。畢竟，根據(jù)自由能原理，人類思想的根本驅(qū)動(dòng)力并不是尋求某種任意的外在獎(jiǎng)勵(lì)，而是為了最小化預(yù)測(cè)誤差。顯然，神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)也應(yīng)該這樣做。

2014年，Netflix機(jī)器學(xué)習(xí)基礎(chǔ)設(shè)施主管朱莉·皮特（Julie Pitt）發(fā)現(xiàn)了弗里斯頓和自由能原理，這改變了她的想法。皮特說(shuō)，自由能模型的美妙之處在于，它允許人工主體在任何環(huán)境中發(fā)揮作用，即便是新的且未知的環(huán)境。在舊的強(qiáng)化學(xué)習(xí)模式下，你必須不斷制定新的規(guī)則和獎(jiǎng)勵(lì)來(lái)讓你的主體去應(yīng)對(duì)復(fù)雜的世界。但是，自由能主體卻總是能產(chǎn)生它自己的內(nèi)在獎(jiǎng)勵(lì)：最小化意外。

2017年底，由倫敦國(guó)王學(xué)院神經(jīng)系統(tǒng)科學(xué)家兼工程師羅莎琳·莫蘭（Rosalyn Moran）領(lǐng)導(dǎo)的一支團(tuán)隊(duì)，在某一版本的3D射擊游戲《毀滅戰(zhàn)士》中，讓兩名AI玩家對(duì)抗。目的是對(duì)由主動(dòng)推理驅(qū)動(dòng)的主體和由獎(jiǎng)勵(lì)最大化驅(qū)動(dòng)的主體進(jìn)行比較?；讵?jiǎng)勵(lì)的主體的目標(biāo)是殺死游戲中的怪物，但是自由能驅(qū)動(dòng)的主體只需要將意外最小化。一段時(shí)間后，明顯可以看出，即使在游戲的玩具環(huán)境中，獎(jiǎng)勵(lì)最大化主體也“明顯不那么穩(wěn)健”；自由能主體能夠更好了解它的環(huán)境。莫蘭表示：“它比強(qiáng)化學(xué)習(xí)表現(xiàn)更好，因?yàn)樗谔剿??！痹诹硪豢钅M游戲中，自由能最小化主體與真人玩家進(jìn)行對(duì)抗，其過(guò)程大同小異。弗里斯頓式主體在迅速實(shí)現(xiàn)仿人類的表現(xiàn)之前，一開(kāi)始也是緩慢卻積極地探索各種選擇，按照弗里斯頓的說(shuō)法就是認(rèn)知式覓食。莫蘭告訴我,盡管速度緩慢，但主動(dòng)推理已經(jīng)開(kāi)始蔓延到更多的主流深度學(xué)習(xí)的研究中。

當(dāng)我第一次向弗里斯頓請(qǐng)教自由能原理和人工智能之間的聯(lián)系時(shí)，他預(yù)測(cè)在5到10年內(nèi)，大部分機(jī)器學(xué)習(xí)將會(huì)包含自由能最小化。到了第二次，他的回答就很風(fēng)趣了。弗里斯頓說(shuō)道：“想想它為什么被稱為主動(dòng)推理（active inference）”，嗯，就是人工智能（AI）呀，主動(dòng)推理是新的人工智能嗎？是的，就是首字母縮寫。”

我在倫敦的時(shí)候，弗里斯頓在一家量化交易公司做了一次報(bào)告。大約有60名娃娃臉的股票交易員在結(jié)束了一天的工作后，出席了會(huì)議。弗里斯頓描述了自由能原理是如何在人工主體中模擬好奇心的。大約15分鐘后，他告訴聽(tīng)眾如果能聽(tīng)明白他在說(shuō)什么的話就舉手。只有三人舉手，所以他把問(wèn)題反過(guò)來(lái)問(wèn)了：“如果你覺(jué)得這完全是胡說(shuō)八道，并且根本聽(tīng)不懂我在說(shuō)什么，就請(qǐng)舉起手來(lái)好嗎?”這一次，很多人舉起了手，并且我覺(jué)得其他沒(méi)舉手的人也是出于禮貌。

第二天早上，想到那些聰明的年輕人中似乎很少有人能理解他，我問(wèn)弗里斯頓他是否認(rèn)為這場(chǎng)報(bào)告進(jìn)行得很順利。他說(shuō)道：“將有相當(dāng)一部分觀眾能理解，只是不適合他們。有時(shí)他們會(huì)感到沮喪，因?yàn)檫@很重要，但他們自己又理解不了。他們覺(jué)得自己必須認(rèn)為這是垃圾，然后離開(kāi)。你會(huì)習(xí)慣的?！?/p>

2010年，哥倫比亞大學(xué)的精神病學(xué)家彼得·弗里德（Peter Freed）召集了15名大腦研究人員，來(lái)討論弗里斯頓的論文。弗里德是這樣描述《神經(jīng)心理分析》雜志上刊登的這篇論文的，“屋子里的人擁有豐富的數(shù)學(xué)知識(shí)：有三位統(tǒng)計(jì)學(xué)家、兩位物理學(xué)家、一位物理化學(xué)家、一位核物理學(xué)家和許多神經(jīng)成像專家，但顯然我們沒(méi)有得償所愿。我與普林斯頓大學(xué)的物理學(xué)家、斯坦福大學(xué)的神經(jīng)生理學(xué)家、冷泉港實(shí)驗(yàn)室的神經(jīng)生物學(xué)家會(huì)面討論這篇論文。所有人再次一無(wú)所獲：太多方程式、太多假設(shè)、太多運(yùn)動(dòng)部件、太過(guò)全球化的理論，根本沒(méi)有提出問(wèn)題的機(jī)會(huì)，于是人們放棄了。”

但是，對(duì)于所有被弗里斯頓的不可理喻激怒的人來(lái)說(shuō)，幾乎同樣多的人認(rèn)為他開(kāi)啟了某種巨大的東西，這是一個(gè)可以和達(dá)爾文的自然選擇學(xué)說(shuō)相媲美的想法。2014年，加拿大哲學(xué)家麥克斯韋·拉姆斯特德（Maxwell Ramstead）第一次讀弗里斯頓的著作時(shí)，他就已經(jīng)在努力尋找方法，將以不同尺度存在的復(fù)雜生命系統(tǒng)（從細(xì)胞到大腦、從個(gè)體到文化）聯(lián)系起來(lái)。2016年，他見(jiàn)到了弗里斯頓，弗里斯頓告訴他，適用于細(xì)胞分化的數(shù)學(xué)原理同樣也適用于文化動(dòng)態(tài)。拉姆斯特德說(shuō)：“對(duì)我來(lái)說(shuō)，這次對(duì)話足以改變一生?！?/p>

我們坐在皇后廣場(chǎng)的長(zhǎng)椅上，周圍滿是附近醫(yī)院的患者和工作人員，拉姆斯特德說(shuō)：“這在歷史上絕對(duì)是新奇的，在弗里斯頓出現(xiàn)之前，我們注定要永遠(yuǎn)徘徊在這個(gè)缺乏通用貨幣的多學(xué)科世界上，自由能原理帶來(lái)了這種貨幣。”

2017年，拉姆斯特德、弗里斯頓以及墨爾本大學(xué)的保羅·拜德拷克（Paul Badcock）合著了一篇論文，在這篇論文中，他們用馬爾科夫毯來(lái)描述所有的生命。正如細(xì)胞是為了生存而將自由能最小化的馬爾科夫毯系統(tǒng)一樣，部落、宗教和物種也是如此。

拉姆斯特德的論文發(fā)表后，當(dāng)時(shí)供職于FIL的認(rèn)知神經(jīng)學(xué)家米卡·艾倫（Micah Allen）寫道，自由能原理已經(jīng)演變成了艾薩克·阿西莫夫（Isaac Asimov）心理史的現(xiàn)實(shí)版，阿西莫夫心理史是一個(gè)虛構(gòu)的系統(tǒng)，它將所有的心理學(xué)、歷史學(xué)和物理學(xué)都簡(jiǎn)化為統(tǒng)計(jì)科學(xué)。

的確，自由能原理似乎已經(jīng)擴(kuò)展到近乎萬(wàn)物理論。正如艾倫所疑問(wèn)的：能夠解釋一切的理論是否也有可能什么也解釋不了?

在旅行的最后一天，我拜訪了身在里克曼斯沃斯鎮(zhèn)的弗里斯頓，他住在一間堆滿動(dòng)物標(biāo)本的房子里，他的妻子把制作動(dòng)物標(biāo)本當(dāng)作一種愛(ài)好。碰巧的是，里克曼斯沃斯鎮(zhèn)出現(xiàn)在《銀河系漫游指南》的第一頁(yè)上。就是在這個(gè)小鎮(zhèn)上，“獨(dú)自坐在小咖啡館里的女孩” 突然發(fā)現(xiàn)了把世界變成“美好幸福地方”的秘密。但命運(yùn)從中作梗。“她還沒(méi)來(lái)得及打電話將這一發(fā)現(xiàn)告訴任何人，一場(chǎng)可怕而愚蠢的災(zāi)難就降臨了，從此，這個(gè)想法徹底消失了?！?/p>

目前還不清楚自由能原理是否就是那個(gè)能使世界成為美好幸福所在的秘密，正像它的一些信徒幾乎認(rèn)為的那樣。在我們的談話繼續(xù)進(jìn)行時(shí)，弗里斯頓本人傾向于采取一種更為慎重的說(shuō)法，他只表明主動(dòng)推理及其推論是很有希望的。他多次承認(rèn)自己可能只是在“胡說(shuō)八道”。在我上次參加的FIL的小組會(huì)議上，他告訴與會(huì)者自由能原理是一個(gè)“似是”概念，它不要求生物為了生存而將自由能最小化，它僅僅用于解釋生物的自組織。

弗里斯頓說(shuō)，他的工作有兩個(gè)主要的動(dòng)機(jī)。當(dāng)然，自由能原理有朝一日能引領(lǐng)真正的人工意識(shí)是件好事，他說(shuō)道，但這不是他的首要任務(wù)之一。相反，他的第一個(gè)大的愿望是推進(jìn)精神分裂癥的研究，幫助修復(fù)類似他在老收容所認(rèn)識(shí)的那些患者的大腦。他的第二個(gè)主要?jiǎng)訖C(jī)就要“自私得多”。這一切可以追溯到他十幾歲那年的那個(gè)晚上，他在臥室里看著盛開(kāi)的櫻花，想道，“我能用最簡(jiǎn)單的方法解決所有問(wèn)題嗎?”

他說(shuō)道：“這是一件非常自我放縱的事情，它的背后并沒(méi)有無(wú)私的冷靜同情，這只是一種自私的欲望，試圖盡可能徹底、嚴(yán)格、簡(jiǎn)單地理解事物。我經(jīng)常思考人們拿我開(kāi)的玩笑（有時(shí)是惡意的，有時(shí)是非常有趣的），說(shuō)我難以溝通。我想：我又不是寫給你看的。我是寫給我自己的?！?/p>

資料來(lái)源 Wired