摘要:东京大学的小平邦彦先生指出,数学的历史有两个发展方向,一是在某个时期出现飞跃性的进步,一是踏踏实实坚持带来的进步。我在前文中提到的“创造”,指的是飞跃性的进步。不过,经验丰富、知识渊博的人们通过踏实的努力推动数学的进步当然同样重要,正是不连续和连续这两种进步共
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东京大学的小平邦彦先生指出,数学的历史有两个发展方向,一是在某个时期出现飞跃性的进步,一是踏踏实实坚持带来的进步。我在前文中提到的“创造”,指的是飞跃性的进步。不过,经验丰富、知识渊博的人们通过踏实的努力推动数学的进步当然同样重要,正是不连续和连续这两种进步共同为数学发展做出了贡献。
如大脑一般,不去忘记已经记住的事情相当于把自己的能力扯向单一方向,如果持续下去就会形成惯性,导致思考能力失去弹性,最终断掉。
就像肩膀僵硬时需要按摩一样,大脑也需要不断按摩,忘记一些事情,增加灵活性。记住和忘记相当于将能力拉扯又放松,可以让能力变得更有弹性。我认为这就是大脑的构造。
菲尔兹奖数学家广中平祐从自己的数学研究中总结出一种思考模式——“可变思考”。《可变思考:数学与创造性思维》用数学的智慧探索创造力的本质。
作者 | [日]广中平祐
译者 | 佟凡
选自章节 | 记忆的富余和浪费能拓宽创造的广度
01
人类的记忆在进行傅里叶变换
人类的记忆与计算机的存储区别在于,人脑在受到冲击时尽管会有一大批脑细胞死亡,但是记忆只会模糊,很少会出现记忆彻底丧失的情况。就算什么都不做,每天也会有相当多的脑细胞死亡,只是一次感冒就会死掉数万个脑细胞,而且脑细胞绝对无法再生。
尽管如此,人脑依然非常发达,通过训练或由于某些契机,还可以重新回忆起一度失去的记忆。
而计算机的存储一旦受损,就永远无法找回受损的部分了。由于人脑会将一份记忆以各种各样的形式散播在不同的地方,所以就算一个地方的记忆消失,也可以拼合其他地方留下的记忆碎片,努力拼出原本的形状。从这个角度来说,可以说人脑的记忆具备再生能力。
也就是说,就像财产三分法会将财产分别放在不动产、股票和银行存款中一样,人脑对记忆也是分开存放的。如果所有财产都是现金,那么也有被盗的危险,还要承担通货膨胀导致财产贬值的风险。如果把所有财产都放进股票市场,股价上涨时还好,但也不得不一直担心暴跌的危险。
至于不动产,只要有人就需要土地和房屋,增值幅度有望与通货膨胀成正比,财产比较安全,可一旦急需用钱,就有可能被别人抓住弱点压价。
而且房子不能因为你只需要一万日元就只卖出一万日元的部分。于是考虑到各种理财方式的优劣,人们普遍认为把财产分成三份是最好的办法。
也就是说,哪怕一个地方出了问题,另一个地方还是安全的。为了达成某个目的将事物分散,这种思维方式在数学领域叫作“傅里叶变换”。傅里叶是一位数学家的名字,他建立了将复杂对象分散为多个部分来分别进行分析的理论。
事物分散后,就能像人的记忆一样凭感觉被把握,而计算机的存储是完全合乎逻辑的,绝不是凭感觉的。
02
把复杂的事物分散成单纯的事物
下面,我将对傅里叶变换进行更具体的解释。
举例来说,你现在要提出一个舞台的新方案。观众位于水池四周,池底的装置可以在水面上制造出各种各样的波纹,观众可以一边欣赏可变式灯光和音乐,一边欣赏变化的波纹。
一台装置用来制造平缓的大波纹,另一台装置可以制造出细密的波纹,还有一台装置隔一段时间会制造一次反向的旋涡状波纹。
从观众席上只能看到各种各样的波纹重叠后的形状。观众看不到每一台装置单独制造出的波纹效果。虽然水池底部的每一项操作都只会在水面上引起相当单纯的变化,不过当所有变化结合在一起时,观众就会看到相当复杂和奇妙的波纹。可是幕后工作是分散的,有人在后台按动操作按钮,有人调节音乐,有人调节灯光。这些工作就是波纹艺术的“傅里叶变换”。
也就是说,“傅里叶变换”的作用在于通过将复杂事物的构成部分一一分解成单纯的形式,来掌握事物本身的特性。
这还可以用另一个例子解释。假设你将音乐输入计算机。如果不进行傅里叶变换,那么声音就会原封不动地排成一列被计算机存储,存放在多个磁盘中。如果其中一个磁盘烧毁,存在里面的部分音乐就会消失。音乐失去了好几十个小节,自然也就无法完整地播放了。但是由人演奏的管弦乐队就算有一名演奏者突然身体不适无法演奏,音乐也不会戛然而止。或许专家能听出哪里不对,但是在普通观众还没有注意到的时候,就会有其他人补救,让演奏得以继续下去。
也就是说,人的记忆和计算机不同,是经过傅里叶变换后进入大脑的,所以就算缺失了一部分,也几乎不会出现整体感觉完全消失的情况。
03
余量储备少的人容易受到冲击
计算机和人脑的区别基本上有两点。
第一点,人了解“模棱两可”,而且能熟练运用。换句话说,人能接受“有一定程度偏差的事情”,可以允许一定程度的失控。大脑的另一项独特之处在于有相当大的余量储备。余量储备多的人并非始终让大脑全速运转,而是只运转一部分,剩下的存起来备用。储备非常大是人脑的特点,所以如果把人比作机器,就是一台浪费了很多性能的机器。
可是现在,越来越多的人逐渐接近机器,变得余量储备少、不留余地。这样的人在意外发生时,更容易受到冲击。一旦结果不如意,他们就会陷入绝望,无法重新思考或考虑其他方法。也就是说,这样的人不可变。
就在不久前,日本有一个孩子想让父母买游戏卡带,父母以打游戏对眼睛不好为由拒绝了,孩子仅仅因为这件事就自杀了。这个孩子的思维就像计算机,一旦想要“游戏卡带”,脑子里就只剩下了能买和不能买这两种选项。当愿望没有实现时,他就感到自己陷入了不幸的深渊。
04
二选一之间的“模棱两可”很重要
我认为如今之所以会培养出不留余地的机器人,原因之一是非此即彼的考试方式。今天的孩子受计算机式的二选一训练长大,很难形成具备褒义含义的“模棱两可”的思维模式。
如果考试形式是写论文,那么就算题目中有少量不理解的部分,只要考生能结合自己掌握的知识,写出有独特见解的内容,就算不完美,也能得到一些分数。这样的考试会给考生留有余地。
在我参加京都大学的入学考试时,有一道题目是让考生陈述自己对某国际组织的看法。当时我并不太了解都有哪些国家加入了该组织、以什么样的形式加入,不过我至少能够以自己的水平就美国和日本的问题发表看法。
但若是非此即彼的问题,比如“下列国家是否加入了某国际组织”,那么不了解相关知识就无济于事。
非此即彼的考试,并不能检验出人类特有的“利用富余和浪费”的能力。
请大家想象人类的头脑像计算机一样的情况。考试中出现了“请写出所有你能记住的英语单词”的题,而你写出了 150 个。如果无法想出更多,那么按照计算机的思维,你就会认为“我只记住了 150 个英语单词”。
但是人类有可能在考试结束后突然想到更多单词,还有可能在听到别人使用单词时,想起自己曾经听到过或记住过这些单词。
人类有大量无法有意提取、埋藏在潜意识中的记忆,正是这份“富余和浪费”,让人们能做出有一定容错量的判断。
来源:人工智能学家