婴儿天生都是科学家 能像科学家一样分析(2)

　　大脑中的“计算机”

　　显然，孩子们并非像成年科学家那样，有意识地开展实验或分析数据。不过，儿童大脑在无意识中处理信息的方式，必定与科研思维类似。认知科学的一个重要概念就是，大脑就像由进化设计出的计算机，运行着由日常经历编写的程序。

　　计算科学家和哲学家已开始用与概率相关的数学概念，来理解科学家和儿童那强大的学习能力。在一种全新的机器学习程序开发方法中，科学家运用了所谓的“概率模型”（也叫贝叶斯模型或贝叶斯网络），这样的程序可解开复杂的基因表达问题，帮助理解气候变化。这种程序设计方法也让我们对儿童大脑“计算机”的可能运作方式有了新的认识。

　　概率模型结合了两种基本概念。首先，它们用数学方法来描述儿童对人、事物和词语可能作出的各种假设。比如，我们可以把儿童的因果概念描绘成一张事物间的因果关系图，在“按蓝色杠杆”的图标前，画一个箭头指向“玩具鸭子弹出”，来描述这种假设。

　　其次，程序可以通过系统分析，把各种假设和不同模式的事件发生的概率联系起来——那些所谓的“模式”，也就是在科学实验和统计分析中出现的“规律”。一种假设与数据越吻合，正确的可能性就越大。我认为，儿童大脑可能也是以相似的机制，把自己对世界万物的各种假设与各类事件的发生概率联系起来。不过，儿童的推理方式非常复杂和微妙，简单的关联或规则很难解释清楚。

　　此外，当儿童下意识地使用贝叶斯统计分析法考虑非常规的可能事件时，他们可能比成年人更有优势。在一项研究中，我和同事向一些4岁儿童和成年人展示了一台“blicket 检测器”，只是它的运行方式与此前的检测器有所不同：要把两个物块同时放上去才能启动。4岁儿童比成年人更容易领会这个不同以往的因果关系。成年人似乎更依赖以往的知识和经验，认为检测器通常不会以这种方式运行，哪怕证据已经暗示他们，面前的这台检测器与以往不同。这项研究将会在今年的一个会议上正式公开。

　　我们在近期开展的另一个实验中发现，如果幼儿认为有人在指导自己，就会改变统计分析的方法，可能导致创造力下降。研究人员给4岁儿童拿了一个玩具，只有按正确顺序进行操作（比如先拉一下把柄，再捏一下上面的小球），玩具才会播放音乐。研究人员先对部分孩子说：“我也不知道怎么玩，我们一起试试看。”然后，她尝试了多次操作，故意在每次操作中加入一些多余动作，只不过有些操作的最后几步的顺序是正确的，玩具会播放音乐，而有些操作则不正确。当研究人员让孩子自己操作玩具，很多孩子都能根据他们观察到的统计规律，排除多余动作，提炼出准确而简短的操作步骤。

　　对于其余孩子，研究人员则说要教他们玩玩具，让他们知道哪些操作能使玩具播放音乐，哪些又不能。然后，她用玩具进行示范，方式和上次一样。当孩子们自己玩玩具时，没人尝试简短有效的操作步骤，而是照搬研究人员的整套动作。这些孩子没有注意到示范过程中的统计规律吗？也许不是，他们的行为可用一种贝叶斯模型来准确描述，而这种模型中有这样一条假设：“老师”教给他们的就是最有效的操作方法。简单来讲，如果这位老师知道更简短的操作步骤，她在演示时是不会夹杂多余动作的。

　　我们的童年为什么这么长？

　　如果大脑是由进化设计的电脑，我们还想知道，婴幼儿那异乎寻常的学习能力是怎么进化而来的，背后又有怎样的神经机制？最近的一些生物学观点，和我们在心理学实验中观察到现象非常吻合。

　　从进化的角度看，人类最显著的特征之一就是我们超长的发育期。人类的童年比任何动物都长很多。为什么婴儿在这么长的时间内都无法自立，需要成年人耗费那么多精力来抚养？

　　纵观动物界，智力越高，适应性越强的动物，幼仔的发育期就越长。“早熟”动物，如鸡类，为了适应环境生存需要，往往进化出高度特化的本能，因此幼体成熟很快。而“晚成”动物（指后代需要父母哺育照顾一段时间的动物） 则需要向父母学习生存技巧。比如，乌鸦可利用一种新东西（比如一截电线），想办法把它做成一种工具，但小乌鸦依赖父母的时间远长于鸡类。

　　学习策略能赋予动物很大的生存优势，但在没学会各种生存技能之前往往不能自保。为了化解这个矛盾，进化为成年和幼年动物分配了不同的任务：在父母的保护下，幼仔只须学习如何生存，熟悉周围环境，无须做其他事。成年后，动物就可以用它们学到的知识，更好地生存和繁衍，哺育下一代。从本质上说，婴儿就是为了学习而生的。

　　这种学习能力的大脑机制，也在神经科学家的努力下逐渐浮出水面。相对于成年人，婴儿大脑的可塑性更强，神经元间的连接更多，而且没有哪个神经连接的使用频率特别高。但随着年龄增大，没用过的连接会逐渐消失，有用的则会不断增强。婴儿脑中还有很多高浓度的化学物质，能轻易改变神经元间的连接。

　　前额叶皮层是人类特有的脑区，发育时间极长。在成年人中，这一区域负责集中注意力、制定计划、控制行为等高级功能，这些能力的高低取决于童年时期长期学习的效果。到25岁左右，这一脑区可能才基本发育成熟。

　　婴幼儿的前额叶没有发育成熟，缺乏控制力看似一大缺陷，但对学习大有裨益。前额叶会抑制不恰当的思维和行为，没有了这层束缚，婴幼儿就能自由探索周围事物。不过，一个人不能兼具孩子般的创造性探索和灵活学习的能力，以及成人才具有的高效计划力和执行力，因为高效行动需要大脑具有快速的自动处理能力和高度简洁的神经回路，学习则要求大脑具有可塑性，从本质上说，这两种大脑特征是相互对立的。

　　过去十年，科学家对童年和人类本质已有了新的认识。婴幼儿绝不仅仅是未发育完全的人，漫长的童年期是进化的一个“精心安排”，方便儿童去改变和创造、学习和探索，这些人类特有的能力以最纯粹的形式出现在我们的生命早期。我们都曾是不能自立的婴儿，这一点非但没有阻碍人类的进步，反而是我们能够进步的原因。童年，以及对儿童的呵护，这是人性的基点。