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人的大脑是如何思考的

这是一个很有趣而且实用的问题。弄清楚了这个问题,就能解释为什么有的人背课文很快,有的人不用草稿纸也能演算,有的人画三维结构图很轻松。也能指导儿童和成年人的智力开发和脑力训练。

我想把对这个问题的探讨框定在心理学的层面,不会去阐述具体在神经、细胞或是器官层面怎么运作的。那并非我的专业,也不那么有趣。我希望能用普通人也能看懂的语言,通过比喻、类比等方式来解释清楚这个问题。

对这个问题,我思考了多年,吸收了费曼等大师的一些看法,与几位清华北大的学霸学神进行过交流。

我认为人的大脑可以类比于计算机,这个类比将贯穿始终。

可以把大脑或计算机的性能分成几层。

最底层(简称“第一层”)就像计算机硬件,CPU、硬盘、显卡等,是核心的智力指标

往上是宏观一些的第二层,就像操作系统,是装的win7、win10、苹果或安卓等;

第三层就是软件、APP

我把第一层的性能概括成通俗的“智力”,把第二层、第三层概括成“智慧”。比如当我们说一个孩子很聪明、反应很快,代表他智力很高,底层性能很高。

当形容一个人做事很有分寸,拿捏地恰到好处,深谋远虑,那ta就是很有“智慧”,说明其大脑的第二层、第三层架构搭建得很完善。

一、第一层

计算机的核心指标有很多,字长、主频、运算速度、存取周期、内存、硬盘容量等。

如果用这些指标来形容人的智力,来描述人的大脑思考过程,我们可以简化成4个智力指标:运算速度(类似CPU)、内存、硬盘容量、图像处理能力(类似显卡)。这几个智力指标会相互影响,跟第二层的操作系统、第三层的软件也会交互作用。

1、运算速度

在处理一些极为简单的任务时,可以纯粹地展现大脑的运算速度。比如一个人随机念几个词,接受测试的人一听到对方声音,马上跟读。比如念“北京”,有的人在对方念“京”时已经开始念“北”了。

2、内存

内存代表了大脑的短期记忆,大概几秒、几十秒的跨度。比如去陌生人家里做客,主人介绍时,在10秒内要把五六个陌生人的姓名和长相对上号。再比如解一道数学题,在读完题的时候,还记得前面几句话列的3个限定条件。

3、硬盘容量

硬盘代表了长期记忆,跨度在几小时、几周甚至几年。比如背一首诗,读一遍马上背出来,是短期记忆、是内存发挥作用。隔了3周还能背出来,是长期记忆,说明硬盘容量大、保存稳定。

4、图像处理能力

相比前面3个指标,图像处理能力不算那么底层。可能有的人会问,为什么不列出声音处理能力、味道处理能力、触觉处理能力

因为图像处理能力在思考方面的作用是最大的。

但对某些场景,其他能力也很重要。比如厨师大脑的味道处理能力。声音的处理能力对语言类问题的解决很重要,比如背单词、背课文、写作、演讲等。有的人背单词是靠图像记忆,有的人依赖于发音。

举几个例子可以更好地理解这些指标如何发挥作用。为什么有的学霸不用草稿纸,在脑海里就能演算?因为这些学霸的内存和图像处理能力是非常强的。

当一个人计算1+1等于几。一种方法是通过声音和文字,直接把小时候背诵的乘法口诀表的记忆调取出来,直接得出“2”这个答案;另一种方法是在脑海里想象两个图形,比如1个球和另1个球,通过脑中的2个球的图像直接得出“2”。

当计算4+4时,方法一仍然好使,但很多人这时候很难用方法二去思考了,因为当在脑海中同时想象一幅8个球的画面,画面就开始模糊了。

当思考56+27时,方法一也不好使了,因为口诀表没背这么多。这时候图像处理能力比较强的人,可以开始发挥。想象在脑海中按照做加法的过程,56在上,27在下,逢10进一位,得出“83”。

如果内存比较大,但图像处理能力一般的同学,可以选择先算7+6,记住等于3的同时进1位。然后计算5+2=7,同时调用1秒前的内存,记得要进一位等于8,同时记得个位是3,最后得出83。

这两种方法比较下来,使用图像处理的同学可能会更快算出答案。

所以我前面说这几个指标会相互影响,可能是因为硬盘好、长期记忆能力强,把1000以内的加减法背熟了;可能是因为图像处理能力强。如果不去细分研究,最终都会体现出速度快的特征。

如果没有很强的图像处理能力,就只能用笔和纸打草稿,那在速度上必然慢多了。比如学霸已经在脑海里演算了10种情况,可以直接把最佳答案写在纸上;使用纸笔演算,可能算到后面发现错了还得涂掉重来。

还有一种经典题目是一个骰子6个面都写了数字或字母,在一顿翻转和折叠拆开的操作后,问某个面的对面是什么图形。

擅长这种题目的同学被描述成空间想象能力很强,这并没有错,但我认为空间想象能力的底层逻辑是内存和图像处理能力。“空间想象”的表达还是过于笼统,不够直白。

就像形容一个人语言智力高,这样解释得不够彻底,可以拆解成内存、长期记忆、声音处理能力、操作系统的共同作用。

可以举更多有趣的例子来说明。(但在这里的解释也会牵扯出第二层、第三层,我之后会单独详细描述)

估算时间比如从现在开始,在脑海里测算多久到60秒。费曼在谈论思维时也举了这个例子,至少存在2种思维方式。

一种是利用前面提到的声音处理能力,在脑中模拟滴答滴答的声音。这种对节奏感的要求比较高,习惯使用这种方法的人,可能唱歌、RAP的节奏感会比较好。当用这种方法测算时间,而旁边又有人跟自己讲话时,很容易被打扰。

第二种是利用图像能力,在脑中给出一幅钟表秒钟转动的图像。这里可能也需要配合一定的节奏感,但以图像为主。这种思考方式的人,不会被谈话所打扰,但无法在测算时间的同时看报纸。

玩魔方:魔方玩得好,需要强大的内存和图像处理能力。用内存不断记忆和处理位置信息和计算,用图像处理能力在脑海中模拟魔方翻转的画面。

除此之外,还需要比较好的色彩感。一般是画家、设计师等职业比较用得上色彩感。由于一般的魔方都是6种色彩,如果脑海中只有图像的形状,没有清晰的五颜六色,也会比较困难。

大多数人平时做梦是黑白为主,偶尔能做比较清晰的彩色的梦。在日常思考时,一般人对脑海中的颜色只有模糊的想象能力,而不能像我们眼睛看到的景象那样色彩分明。也许梵高、毕加索那样的大师则不同,普通人是无法感同身受的。

画建筑或机械三维图:一般我们会说设计师的空间想象能力比较好,实质是内存和图像处理能力在发挥作用。设计师在运用图像处理能力时,会比较注重图的细节,不同结构的形状、距离、高低差异、位置关系等等。

相比二维图,处理三维图时需要更大的内存来同时处理更多数据,并且要用图像处理能力把这些数据表达的图像在脑子里显现并定住,还能在脑中操控这个图像旋转而不变形,可以说是对图像处理能力要求非常高的职业了。

我认为对图像处理能力要求最为极致的职业,是研究拓扑学的数学家、剪纸艺术家等。

二、第二层

第二层是偏软性的东西,我称之为“操作系统”,也有许多其他的词可以描述它,比如三观(人生观价值观世界观)、方法论、底层逻辑、思维方式等等。

比如一个人是无神论还是有神论者;是喜欢用马克思主义、毛泽东思想思考问题,还是偏向运用儒家学说分析问题;是相信人性本善还是本恶。

一套好的大脑操作系统是怎样的?先说结论,我认为是半开源的、不断吸收客观事实并持续修正错误和进化的系统。有许多智力很高、很聪明的孩子,后来却变得平庸甚至误入歧途,多半是因为“操作系统”出了问题。

当然也会有许多别的原因。就像一款畅销的笔记本电脑,光内存大、CPU和显卡好,是远远不够的,还有外形颜色、材料质感、尺寸、品牌宣传、定价、质量等因素。就像一个人的外貌身高、家庭出身、健康状况、自我定位、性格特点都会影响其发展。

这里不展开过多,单纯讨论“操作系统”的问题,大体总结为以下4类问题:

(一)思想自我封闭

每个人在成长的环境中都会接触各种各样的思想和观点。学校教材里就包含了儒家、法家、马克思主义、毛泽东思想、达尔文进化论、西方哲学等多种思想,自己的家人中可能有信佛教、道教、基督教,有的喜欢用道德观点去分析问题,有的擅长用经济学、心理学去分析。

我个人认为最有助于实际生活工作的是毛泽东思想,教员正是凭借着自己总结的这套“操作系统”建立新中国,最终创业成功。

但我们在学生时代最早接受的可能是其他的“操作系统”,如果故步自封,就会变得偏执和脱离社会实际,纵使再好的CPU也带不动Windows 95系统。

所以自己的操作系统要开源,主动拥抱各种新东西。

(二)没有融合统一各种思想的矛盾

问题二是问题一的另一个极端,所以我才强调应该建立“半开源”的操作系统,而非全开源,要取其精华、去其糟粕。就像很难在苹果系统上运行一堆Windows、安卓的软件。

当一个人在面对自己的子女时,基于“人性本善”去教育,在公司处理人际关系时却以“人性本恶”为原则,那ta就没有用一个统一的框架去处理这两种思想的矛盾。

我认为这个自然世界和人类社会的逻辑只有一套,如果用性善论能解决某些问题,用性恶论能解决另一种问题,那一定可以找到更好的逻辑同时解决这些问题。

就像牛顿定律可以解决速度小、尺度不大的物理问题,在接近光速时出现了错误,于是出现了爱因斯坦的相对论,把牛顿定律统一起来,可以同时解决不同速度和尺度的问题。

如果修正自己的观点,认为人的善恶并不是绝对,认可人真正追求的是趋利避害,那就把性善论和性恶论统一了起来。

这里只是举个例子,我们每天会遇到非常多类似的问题,如果没有去深入思考,一不小心就从脑中划过了。

(三)没有系统地搭建自己的底层思维框架,丰富其细节

当我们在年轻时确立了自己的操作系统时,还只是一个大概框架。就像我们完整地学习了毛泽东思想,也只有那么几本书,知道了一些主要理论。

我们需要运用这套思想和方法,去调查、研究各种现象和问题。在这个过程中,我们会更加深刻地理解、熟练地掌握它,也可能会发现操作系统存在的bug。

操作系统就像我们在大脑里盖的一栋房子,只是把钢筋混凝土建起来了。接下来还需要做精装修,添置家电、家具和各种日用品。

我们会开始对某一个专业领域形成思维模型(这就涉及到思维的第三层)。比如长期思考和练习商务谈判的技巧,就逐渐把思考过程变成了一种本能反应。就像做了一个软件APP,当你进行一个运算时,不再需要用二进制语言、汇编语言去编程解决,而只要在APP上的按钮点击一下。

(四)没有好的机会和平台去打磨自己

问题四和问题一、三也是关联的。当一个人没有遇到问题一,愿意积极主动拥抱各种思想时,也可以通过阅读、思考、日常生活工作去搭建和丰富自己的底层框架,但ta还是会遇到问题四。

千里马常有而伯乐不常有。樊哙本来只是一个普通的屠夫,在跟随刘邦几十年征战天下后,他的大脑不再是普通屠夫的大脑,甚至会超过许多同时代CPU很强的才子谋士。

他经历过的那些斗争、杀伐、背叛、陷害,他站在那个一人之下的位置上俯瞰天下,这些经历和高度会变成他的一部分。

经历过和没经历过是完全不同的,就像你买了一套操作系统的说明书,和在自己身上运行一遍这套系统的差别。

有没有这个机会平台去经历这个过程打磨自己,需要很大的运气。

三、第三层

通过前面的分析,我们可以得出,高智力的表现集中于“快”,“大智慧”的表现集中于“准确”。比如综艺节目“最强大脑”的选手选拔和题目设置就以智力测试为主,因为节目需要收视率和效果,突出一个“快”就很有观赏性。

当然,“快”和“准确”也是相互关联、相互转化的,尤其是在考试这类限时测试中尤为明显。思考速度快的同学可以很快演算多种可能的答案,并且快速地检查几遍,最终体现出“准确”的结果。

但在人生的长河中,这种“快”的优势会相对被减弱很多,“准确”的智慧会发挥更大的影响。

第三层相对更好理解,在前面也提到过。它往往聚焦某一个细分领域、某一类具体任务,通过长期地思考和练习,把思维过程训练成本能反应。

比如当你进行商务谈判时,你不再需要一点点观察对方的表情、肢体动作、穿着、字句、语气,然后运用自己大脑的底层硬件和操作系统去解析对方的意图。而是可以本能地瞬时做出最佳的反应。

修炼到这个层次的人,基本是每个行业的佼佼者,他们在这个领域需要的智力指标和操作系统搭建都碾压普通人。

四、Q&A

文章最后,解答几个常见问题:

1、我们常说的注意力、逻辑思维能力、抽象思维能力是什么?

当我们运用这几种能力时,只要把这个运用的过程分析清楚,也就解答了它们是什么。

注意力:实质就是我们把大脑所有的内存集中来解决眼前的一个问题。就像我们玩电脑时觉得卡了,就用360软件加速一下,清理掉一些不必要运行的内存。思考某个问题时被别的想法占用内存,不仅影响运算速度,还可能直接导致图像和声音处理能力“死机”。比如当你想象一个函数图像时,总是闪过昨天约会的画面,当你在做英语听力题时却总是在脑海里循环播放洗脑神曲。

抽象思维能力:“抽象”这个词本身就很抽象,大概的意思就是掌握和应用一套我们不熟悉的规则,而这种规则是不直观的。强大的抽象思维能力就是快速地运用这套规则,把这个不直观的东西转化成直观的图像。

比如一个弹簧球的运动画面和描述这个画面的运动函数,这个画面是直观的,这个函数是抽象的。抽象思维能力就是看到这个函数时迅速在脑海中呈现相应的画面。但这只算中阶的能力,厉害的数学家应该可以直接在函数里遨游而不需要转化成直观的图像,这是把抽象思维能力运用到了第三层的状态。

所以抽象思维能力的构成主要是快速运用这套规则的内存,和呈现相应画面的图像处理能力。

逻辑思维能力:在考试做题中运用逻辑思维时,主要是内存在发挥作用,图像处理能力可以作为辅助,但不辅助也没有决定性影响。而在工作、生活中,当我们说一个人发言、写作逻辑清晰,擅长发现别人的逻辑错误,主要是由于打磨了一套完善的操作系统。

所谓正确的逻辑,其实是这个世界真实运行的一套规则。在公司,这套逻辑是部门职责、流程分工、汇报关系;在体制内工作,这套逻辑是公仆与人民的关系、党和政府的关系、干部提拔的门道、人大议事的规则;在生活中,这套逻辑是人情世故、孝道、迎来送往。

当一个人展现强大的逻辑思维能力时,ta一定是运用基本的逻辑关系(因果、并列、递进等等),结合熟练掌握的那一套规则,去理清楚相互之间的关系。其中最大的难点在于判断两个事实间有没有因果关系。

2、英语好的人的大脑怎么运转的?

说白了就是语言天赋是怎么回事,比如那种两三年掌握20门外语的人。我认为主要发挥作用的是长期记忆(硬盘容量大)、声音处理能力强,内存也能发挥比较大的作用,图像处理能力可以辅助但不是关键的。

可以很简单地测试自己的图像处理能力和声音处理能力。比如扫视一下桌面的物品,然后5秒后看记住了哪几样,这是图像相关的;比如听一段旋律后能准确地哼出来,听别人讲一段话后完整复述出来,这是对声音的敏感度很高。

有的人的处理方式是听到一段话时在脑海里呈现词汇句子,实质是用图像储存了声音信息,说的时候再翻译出来。如果声音敏感度高,也许直接跳过这个过程,记住的是声音,口中发出的也是声音。

在学习某一门语言的初期阶段,由于还没有达到母语的熟练度。多数人需要靠调用长期记忆里的单词和语法,用大脑内存快速进行翻译,这就比较考验内存和运算速度。

3、灵光一闪、顿悟是怎么回事?

当我想到这个问题时,我在思考,当初发明计算机的工作原理时,我们是否是参考了大脑的思维方式。或者是这种工作原理,确实是自然界中一种方便、高效的方式。从猴子到猿人到人类,大脑漫长的进化;从1950年代冯诺依曼的计算机,经过几十年激烈的商业竞争和技术演变。大脑和计算机的原理经过优胜劣汰、适者生存,最后殊途同归变成了现在这个近似的样子。

这又让我想到,因为我把进化论装进了我的操作系统,所以我会从这个角度去思考。如果我是一个有神论者,我只会说这是神的旨意,关于这个问题的思考就戛然而止了。

在我们未做任何操作时,我们的笔记本电脑也在不停地运算,可能还有各种流氓软件在监控我们的数据、监听我们的谈话。而且计算机技术正在朝着自主学习的人工智能方向发展。

人类的大脑经过数亿年进化,就是人工智能发展的标杆。当我们以为自己没有在思考时,也许在大脑的某个角落,某个APP也在默默地收集信息和思考。当你长期思考某一个具体问题时,收集的信息也是大量这个领域,最后就变成了顿悟。就像元素周期表的发明。

4、大智若愚怎么解释?

如果一个人的大脑运算速度、内存、长期记忆都不算是突出,但有一套完美的操作系统,最后呈现的就是大智若愚的状态。

大智若愚的人智力是中等偏上水平,绝不是夸张到“愚”,只是相比其大智慧来说,速度没有显得那么卓越。

当然不排除一部分大智若愚的人是刻意隐藏其思维的速度,以显得憨厚可靠。毕竟过于机智灵敏的人,会带给身边人难以名状的压迫感和威胁感。

5、底层的智力指标可以通过训练提升吗?

如实说,我不知道这个问题的答案。我希望会有真正专业的心理学、脑科学人士去研究这个问题。
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