本文發表於《大眾科學》的前部落格網路，反映了作者的觀點，不一定反映《大眾科學》的觀點
此刻，您的大腦正在藉助貝葉斯定理解碼這些符號，這是一個由一位英國牧師在 250 多年前提出的公式。至少一些科學家是這樣懷疑的。
我的上一篇文章“貝葉斯定理：有什麼大不了的？”指出了該定理的力量和侷限性。長老會牧師托馬斯·貝葉斯發明該定理是為了幫助計算機會遊戲的賠率，該定理提供了一種根據新資訊更新假設合理性的方法。
這個公式催生了廣泛的應用，尤其是在人工智慧領域。受到這些成功的啟發，一些科學家推測我們的大腦採用了貝葉斯演算法。如果它們可以幫助計算機感知、識別、推理和決策，也許它們也能幫助我們的大腦執行這些任務；畢竟，大腦只是怪異、軟綿綿的計算機。
關於支援科學新聞報道
如果您喜歡這篇文章，請考慮透過以下方式支援我們屢獲殊榮的新聞報道 訂閱。透過購買訂閱，您正在幫助確保關於塑造我們當今世界的發現和想法的具有影響力的故事的未來。
鑑於包括我自己在內的許多大腦都難以理解貝葉斯定理，貝葉斯大腦論題可能看起來令人驚訝——事實上，它已經引起了抵制。為了深入瞭解這場辯論，上個月我和我的大腦參加了在紐約大學舉行的為期兩天的會議，“大腦是貝葉斯式的嗎？”
會議由紐約大學心智、大腦與意識中心的哲學家內德·布洛克和大衛·查爾默斯組織。該中心一直很忙。11 月，它贊助了一個關於整合資訊理論的研討會，我在此處對其進行了批判。整合資訊理論家試圖解釋意識，即心智的感覺，而貝葉斯主義者則關注認知，即心智的作用。紐約大學貝葉斯大會的公告宣告
近年來，貝葉斯理論在認知科學中引起了廣泛關注。根據這些理論，心智為假設分配機率，並根據標準的機率推理規則更新它們。貝葉斯理論已被應用於感知、學習、記憶、推理、語言、決策和許多其他領域的研究。貝葉斯方法在神經科學中也變得越來越流行，並且已經提出了許多潛在的神經生物學機制。與此同時，貝葉斯理論提出了許多基本問題，這些問題的答案一直存在爭議：大腦真的使用貝葉斯規則嗎？還是它們僅僅是對行為的近似描述？貝葉斯理論在多大程度上可以容納認知中的非理性？它們是否需要對心智抱有一種難以置信的統一觀點？貝葉斯理論是否由於其自由度過多而變得近乎瑣碎？它們對感知、認知、理性和意識之間的關係有何影響？
很好的問題，會議提出了這些問題，但沒有解決。在這篇文章中，我將總結會議前兩位發言人的立場，他們分別對貝葉斯大腦假說的優缺點進行了精彩的概述。然後我將宣佈一個贏家。
貝葉斯大腦的優點
麻省理工學院大腦與認知科學專案的約書亞·特南鮑姆拉開了序幕，他試圖“逆向工程”人類心智，並在計算機中複製它們的效能。正如他在他的網站（該網站連結到關於貝葉斯大腦和相關主題的論文）上解釋的那樣，“使機器學習演算法更接近人類學習能力，應該會產生更強大的人工智慧系統，以及更強大的理論正規化來理解人類認知。”
在紐約大學的會議上，特南鮑姆提醒我們，即使是嬰兒，我們也多麼聰明。如果我們看到一座積木塔，我們會立即知道它是否穩定或可能倒塌。我們很快就能認出面孔，並根據面部表情猜測人們的感受。在一種又一種情況下，我們迅速地從特定事實跳躍到可以幫助我們理解新事實和情況的概括。
特南鮑姆認為，貝葉斯程式可以比其他人工智慧方法更好地掌握這些以及無數其他的認知壯舉。貝葉斯程式在複製“我們如何從如此少的資訊中獲得如此多的東西”方面尤其有效——也就是說，我們如何從稀疏、模糊的資料中收集知識。
在紐約大學會議結束後不久，《紐約時報》讚揚了特南鮑姆和兩位同事在貝葉斯程式方面進行的研究，該程式“堪比人類能力”。該程式可以識別來自多種不同字母表（包括希臘語和梵語）的手寫字元。它還可以生成可以透過“視覺圖靈測試”的新穎字元。人類評委很難區分人類繪製的字元和貝葉斯程式繪製的字元。
特南鮑姆和他的合著者在《科學》雜誌上聲稱，他們的模型“捕捉”了我們“行動”、“想象力”、“解釋”和“創造性概括”的能力。該程式優於非貝葉斯方法，包括備受吹捧的“深度學習”方法，後者通常只有在篩選大量資料集後才能收集知識。（有關該研究的詳細資訊，請參閱此新聞稿。）
在接受《泰晤士報》技術記者約翰·馬科夫的採訪時，特南鮑姆強調了該研究與人類認知的相關性：“隨著機器學習的所有進步，您可以使用大量資料和更快的計算機做很多事情……但是當您觀察兒童時，他們可以從非常少的資料中學習到驚人的東西。有些來自先前的知識，有些是內建在我們的大腦中的。”
貝葉斯大腦的缺點
特南鮑姆在紐約大學讚揚貝葉斯程式時，聽起來像一位驕傲的家長。直到他的主持人查爾默斯多次提醒他超時後，他才離開講臺。特南鮑姆稍微緩和了他的熱情。雖然他堅持認為貝葉斯正規化在模擬認知方面具有優越性，但他承認它可能“不足”，並且需要與其他方法相結合。
但根據傑弗裡·鮑爾斯的說法，貝葉斯模型可能是不必要的，也是不足的。與興高采烈的特南鮑姆不同，鮑爾斯在演講中顯得有些悲哀，彷彿他討厭帶來壞訊息。
在我的上一篇文章中，我說貝葉斯定理讓我想起了進化論，因為兩者都產生了無稽之談和深刻的見解。布里斯托大學的心理學家鮑爾斯也做了同樣的類比。
他的演講回顧了他與人合著的 2012 年論文“心理學和神經科學中的貝葉斯隨意故事”，該論文喚起了一位生物學家斯蒂芬·傑伊·古爾德對某些生物性狀的進化論解釋的脆弱、臨時風格的著名抱怨。古爾德將這種解釋比作“隨意故事”，即關於豹子如何獲得斑點和駱駝如何獲得駝峰的虛構故事。
鮑爾斯認為，同樣地，貝葉斯模型可以透過調整先驗假設和輸入來複制幾乎任何認知任務。它們非常靈活，以至於對證偽免疫，很像進化心理學為人類特性提供的解釋。
鮑爾斯指出，如果說有什麼不同的話，那就是貝葉斯理論和達爾文理論的比較對後者是不公平的。儘管進化心理學存在種種缺陷，但它對我們的非理性提供了一種合理的解釋：這可能源於我們有意識的慾望與我們自私基因的繁殖衝動之間的衝突，或者源於現代環境與智人出現的環境之間的不匹配。
鮑爾斯說，達爾文主義的觀點也與貝葉斯主義的觀點相矛盾，後者認為大腦採用了高效甚至“最優”的方法來執行認知任務。自然選擇從預先存在的生物特徵中拼湊出我們的大腦，旨在使其“足夠好”而不是最優。
鮑爾斯補充說，其他資訊處理模型，如神經網路，可以複製貝葉斯模型的結果。與貝葉斯主義者的主張相反，神經科學幾乎沒有或根本沒有提供任何證據來支援神經元進行貝葉斯式資訊處理的觀點。
鮑爾斯以最後的諷刺挖苦結束了他的演講。他暗示，對貝葉斯大腦假說的貝葉斯分析揭示了該假說有多麼薄弱，以及貝葉斯主義者有多麼容易受到證實偏差的影響。
正如我在上一篇文章中提到的，貝葉斯定理暗示，在您認真考慮過對您的證據的所有替代解釋之前，您的假設不能被認為是可信的。鮑爾斯告訴紐約大學的聽眾，貝葉斯大腦愛好者常常未能聽取這一原則。
坡會怎麼想？
那麼誰贏得了貝葉斯大腦的辯論？我不喜歡這麼容易預測，但我必須向懷疑論者鮑爾斯點頭。在過去的幾十年裡，我對大腦和心智研究的報道使我對所謂的突破產生了強烈的偏見。（參見延伸閱讀。）
此外，貝葉斯大腦論題可以歸結為一個可疑的三段論：我們的大腦擅長某些任務。貝葉斯程式擅長類似的任務。因此，我們的大腦採用了貝葉斯程式。
這種邏輯顯然存在侷限性。遊隼擅長飛行，F15 噴氣式飛機也是如此。沒有人聲稱遊隼一定因此採用了噴氣推進，因為任何傻瓜都能看出遊隼和噴氣推進的力學原理是完全不同的。如果我們的大腦和貝葉斯機器之間的類比並非不言而喻地愚蠢，那僅僅是因為我們對認知的力學原理在很大程度上仍然一無所知。
我在上一篇文章的結尾，用埃德加·愛倫·坡關於貝葉斯式推理的危險的警告作為結尾，我最近碰巧在重讀他的作品。在研究這篇文章時，我偶然發現了另一句恰當的坡式格言。
這一句格言針對的是貝葉斯大腦論者的一個關鍵假設，即我們在選擇和追求目標時基本上是理性的。坡抱怨說，心智理論家常常不是根據心智做什麼，而是根據心智應該做什麼來建立他們的推測。用“自然選擇”代替“上帝”，坡的咆哮聲將為紐約大學的會議做出精彩的貢獻
“理智或邏輯的人，而不是理解或善於觀察的人，開始想象設計——向神指示目的。他如此心滿意足地探究了耶和華的意圖之後，就從這些意圖中構建了他無數的心智系統……更明智、更安全的做法是，（如果必須分類），基於人通常或偶爾會做的事情，並且總是偶爾會做的事情進行分類，而不是基於我們理所當然地認為神打算讓他做的事情進行分類。”
坡的粉絲無疑會認出這段話出自“反常之鬼”，它戲劇化地展現了我們的心智可能是多麼的非理性。如果反常之鬼誘惑您跳上貝葉斯大腦的馬車，請（重新）閱讀坡的這篇令人不安的故事。
延伸閱讀: