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记忆的原理

 生意盎然 2018-06-30


记忆模型的建立必须符合以下条件:

1、符合大脑的神经结构和相关脑科学实验证据

2、必须解释记忆容量的无限性

3、必须解释记忆的演化特性

4、在解释记忆的同时,必须解释遗忘

5、必须解释记忆与思维的关系,因为被思维理解的信息更能够被通透、稳定记忆。

目前,关于记忆机制的争论集中在:其一,认为记忆就是信息的存储;其二,认为记忆是建构与重构。

存储记忆派认为,记忆是人脑对过去经验的保持和提取。凡是人们感知过的事物、思考过的问题、体验过的情感、以及操作过动作,都可以以映像的形式保留在人的头脑中,在必要的时刻又可以把它们重现出来。并认为大脑中有专门的记忆系统,对信息进行“识记→分类→编码→存储→检索→提取”的操作。

持有这种观点的人为大脑建造了一个记忆系统,并将问题复杂化。这需要大脑提供专门的识别器、编码器、存储器、检索器和大量的“信息搬运工”。这一多环节的复杂过程除了有利于控制,必然导致组织上的臃肿、资源消耗的增加、活力的下降和效率的低下。而自然法则必然选择简约、精致、合理的方式来解决记忆问题。

不仅如此,存储式记忆模型也不能很好解释:

1、必须解释记忆容量的无限性,心灵的仓库总有被装满的时候,而记忆却没有极限。

3、必须解释记忆的演化特性,存储在心灵仓库里的信息会产生发酵而自我变化吗?

4、在解释记忆的同时,必须解释遗忘,存储在心灵仓库里的信息是如何失窃的呢?

5、必须解释记忆与思维的关系,分别属于不同系统的记忆和思维如何相互影响呢?

无疑,建构——重构式的记忆模型可以很好地解释上述问题,但如果没有构件的存储,记忆由拿什么来建构与重构呢?

这里给出的记忆模型是存储基础上的建构与重构,这是极其简约的记忆模型,由于机制的合理性,它具有无限丰富的信息衍生能力和运行的高效率,可以全面、系统地解释各种记忆现象和问题。此记忆模型包括以下几个方面的要点:

一、根信息的存储

大脑中没有独立的记忆系统,也没有专门的存储器。大脑只在人类初期(0——2岁)进行存储性记忆,把通过感官刺激获得的根信息存储在神经元因刺激而新生出来的分枝结构里,

记忆的原理

或者说,神经元因感官的刺激而生长出新的分枝结构,根信息就存储在这些分枝结构里。除此之外,大脑不再存储任何形式的复杂信息,所以复杂信息都是根信息繁殖出来信息生态。

根信息是构成一切复杂信息的基本元素,没有做为祖先的根信息就没有做为复杂信息的后代。就像26个字母做为根信息衍生了全部的英文,105种元素衍生了全部的化学物质。

这能够很好地解释下面的智力现象:

先天的盲人永远无法理解色彩是什么,先天的聋人永远无法理解声音是什么。因为他们的大脑从没摄入过色彩、语音的根信息组件或成分,因而他们的智力机制由于没有原材料而无法衍生出色彩或语音。而像著名的美国盲聋哑女作家海伦·凯勒那样的后天耳聋者,情况则截然不同。

例如,著名美国盲聋女作家海伦凯勒在几个月大的时候因病致聋,但她却成功地获得了口头语言能力。原因在于,在她失去听力前的几个月时间里,她已经听过少量的句子,少量的句子里包含着完全的听觉元素,她的大脑通过存储性记忆已经备足了语音生产的原材料,因而可以创造出口头语言。

又如,婷婷因病在半岁时失去听力,人们担心她会丧失语言能力。可是,有一天,当她看到电视上天气预报节目中出现福州画面时,她竟指着电视说:“呆呆到布豆不代达”,经揣摩,家人才明白,她在说:“爹爹到福州不在家”。(《辽沈晚报》报道)

二、记忆的建构与重构

存储信息的神经元按特定的神经编码,自组织地进行神经链接,构建特定格式的神经网络,这一神经网络体现特定的信息整合关系,代表特定的概念或意义。

记忆的原理

                网络创建              网络分解              网络重建

为了保证有限的神经资源被无限反复地被循环利用,神经元可以无限制地构建各式网络,维持记忆永无止境地进行,神经元就不能被固化或锁定于固定的神经网络中,所以在记忆操作完成之后就必须进行神经网络的分解,把神经元从它所在的神经网络中及时解脱出来。

然而,网络的分解并不意味着信息的消失,在神经网络的构建过程中,神经元之间形成具有配合性、识别性的神经编码。凭借神经编码的识别和配合,神经网络又可以随时恢复重建。

所以,神经网络以特殊的形式被保存或保持,神经网络在脑中保存、保持的是构成网络的神经成分以及各成分之间的编码关系。

如果把神经网络比作地球上的化学物质、神经编码比作化学键,那么,构成神经网络的神经元就相当于组成物质的化学元素。不同的是,在大脑的神经世界里,“化学物质”极不稳定,它们被即时分解为“化学元素”。而“化学元素”不但能稳定存在,而且还极具活性。需要时,“化学元素”随时发生“化学”反应,生成“化学物质”

记忆就是“网络创建→网络分解→网络重建→网络再分解→网络再重建”的循环往复的神经运动过程,如图所示。这一过程也可以理解为:意义的装配→意义的拆分→意义的再装配。

举个例子来说,记忆过程就像过着游牧生活的蒙古人的蒙古包的迁移过程。蒙古包建造时,用防雨布和具有特定配合关系的结构组件组装起来。当临时居住地的水草用尽,需要迁徙时,人们便将蒙古包拆解,将蒙古包的组件运到新的居住地。再按组件之间特定的配合关系,将蒙古包重新组装起来,重现和原来一样的蒙古包。

三、记忆的遗忘与演化

神经网络的创建可分为数不清的层次:少量脑细胞经神经组合构成基本的意义网络,基本的意义网络经神经组合构成复杂的意义网络,复杂的意义网络经神经组合构成更为复杂的意义网络。就像基本的字母构成单词,单词构成句子,句子构成文章那样。

但是,不管一个意义网络中包含多少个脑细胞、涵盖多少信息,也不管网络的结构多么复杂、规模多么庞大,只要网络中的脑细胞之间具有密切配合的神经编码,这一网络就具有动态稳定性,网络经神经分解后就能够被恢复重建。

并非所有的神经网络都能准确无误地被重建或再现,神经网络的重建跟脑细胞之间的配合关系和识别密码有着密切的联系。如果脑细胞之间配合紧密、识别密码严格,那么神经联系及神经网络就可以准确无误地被恢复重建,回忆过程顺利进行。如果脑细胞之间配合不紧密、识别密码不严格,那么,神经联系及神经网络要么因为不能被恢复重建而产生遗忘,要么因为神经网络的重组错误而产生张冠李戴式的记忆混淆。

组成神经网络的神经元经网络分解后,并非处于静止的状态,而是处于不断的运动之中。它们不断地、反复地参与其它各种网络的构建,并在此过程中发生神经活力的改变。某些成分的神经活性会减退,这些成分不能回到重建的神经网络中,造成记忆的成分缺失;某些成分的神经活性会加强,这些成分不但自己回到重建的神经网络中,而且还通过与其它成分的神经联系把新成分带到重建的神经网络中,使记忆增加了新的内容。由此产生记忆的演化作用:记忆变得或者更加简略概括,或者更加完整合理,或者更加详细生动,或者更加夸张突出。

如,丹尼斯是一名越战老兵。血腥、残酷的战争经历非但没有因岁月的冲刷而淡忘,反而离他越来越近,变得越来越清晰。他挥之不去、无法摆脱对战争的回忆。汽油味、轰鸣声、震动声都能把他带回到久违的战争中去,令他苦不堪言。

又如,英国心理学家巴特莱特(BARTLETT)做过这样一个实验:让许多被试阅读一篇“魔鬼的战争”的故事。过了一段时间,让他们复述。结果发现:经常阅读鬼怪故事的被试在回忆中增添了许多关于鬼怪的内容和细节;而受过逻辑学训练的被试在回忆中大量删去鬼怪的描述,使故事变得更合乎逻辑。(见孟昭兰主编《普通心理学》)

这说明记忆并非简单的、静态的、仓库式的信息保持过程,而是复杂的、动态的神经演化过程。

四、记忆的无限容量

大脑究竟能记忆多少信息?大脑记忆的容量到底有多大?这是一个古老而又常新的话题。

有人认为,人脑子里储存的各种信息,可相当于美国国会图书馆的50倍,即5亿本书的知识。

有人认为,人的大脑细胞数超过全世界人口总数两倍多,每天可处理8600万条信息,其记忆贮存的信息超过任何一台电子计算机。 

有人认为,人脑中神经元的数量是已知的,大约为1000亿个,许多分析家以此为基础提出了电脑不久将超过人脑的观点。

其实,这些对大脑记忆容量的推测存在着概念上的错误,我们有必要在这里加以澄清。

1)、人类2岁以后的任何记忆都与存储无关,记忆的主体是建构与重构,是可以无限繁殖、演化的信息生态形式。所以,“容量”概念不适用于记忆问题,大脑不是盛装“精神材料”的容器,也不是任何像电脑磁盘那样被不断占用的“精神空间”。大脑永远不会因为记忆的东西太多而出现拥挤。事实上,那些记忆丰富的博学者不但不会比记忆贫乏者的记忆力差之毫厘,甚至会比他们的记忆力更强。

2)、在每人类大脑中,估计有一千亿个脑细胞,一千亿个脑细胞永不停歇地以神经组合的形式运动着,而每次的神经组合,都会创造出一个新的具有恢复性质概念或意义;记忆的过程是脑细胞的神经运动的过程,由于脑细胞的神经运动是永远停歇的,所以,记忆的创生就永不停止。

3)、根信息是构成记忆的组件,记忆是根信息组件装配出来的产品。如果把根信息看做化学元素,那么记忆就是由化学元素生成的化合物。地球上105种元素生成了无限丰富的化合物,那么大脑中几万亿种精神元素,又能生成多少精神化合物呢?

如果真想推算一下大脑记忆信息的数量,只需计算一下大脑10000亿个脑细胞能够构成多少神经网络就可以了。

1973年,莫斯科大学的彼楚柯西米奇安洛欣教授公布了他长达60年的脑细胞本质的研究结果:

“我们可以显示:人的一万亿脑细胞当中的每一个细胞所可能产生的连接数为1后面再加上28个零!如果一个单神经细胞具有这种潜力,我们就无法想象整个大脑能够做什么了。它的含义在于,人脑可能的排列组合总数,如果写下来的话,其长度将为1后面加上1050万公里长的零!”(引自托尼·巴赞的《思维导图》)

五、记忆与思维

一个不难发现的事实是:记忆不能脱离思维而独立存在。可以说,记忆只是思维的一种表现形式,如果把思维比作连续播放的电影胶片,那么记忆只是其中一个被定型处理、可以更好地恢复再现的意象、概念或情节片段。

鉴于这种记忆与思维的关系,更多的记忆问题将在《思维论》中讨论。

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