## 《智能简史》1：争斗的起源

今天开始我们来讲一本2023年10月出版的新书，叫《智能简史：进化、人工智能和造就我们大脑的五大突破》（A Brief History of Intelligence: Evolution, AI, and the Five Breakthroughs That Made Our Brains）。

![图片](https://piccdn2.umiwi.com/uploader/image/ddarticle/2024070809/1847266553922397660/070809.png)

其实这本书我早就想讲，但是它稍微有点难度，所以我们特意等专栏开了两个月，咱们的头脑磨得有点锋利了再上。

这是一本非常重要的书。我看推特上有人说，这是大模型时代最能指引AI研究方向的一本书。在我看来此书至少可以跟我们上一季讲过的史蒂芬·沃尔夫勒姆（Stephen Wolfram）的那本《这就是ChatGPT》（What Is ChatGPT Doing ... and Why Does It Work? ）[1] 媲美。 沃尔夫勒姆是从数学角度讲智能是怎么回事，这本书则是从生物学的角度去讲。我看了一些书评，有人把此书跟赫拉利的《人类简史》、萨波斯基的《行为》相提并论，甚至有人说这是神经科学的范式转移。

这本书这么厉害，它的作者麦克斯·班尼特（Max Bennett）却是个很年轻的人，而且不是科学家，他是个AI领域的创业者和研究者。

![图片](https://piccdn2.umiwi.com/uploader/image/ddarticle/2024070809/1847266640895493808/070809.png)

这是班尼特的第一本书，但可谓是惊才绝艳。不但内容新颖，思想高级，而且写法也漂亮，一看就知道作者是个聪明人。

班尼特的主业是创办了一家叫Bluecore的公司，用机器学习预测消费者会购买什么，专门为大公司服务。他在工作中反复遇到的一个问题是，为什么AI能做好比如说像下围棋那么厉害的事儿，却做不好比如说像洗碗这么简单的事儿呢？

班尼特想要做出真正的智能机器人来，他需要了解人的智能到底是怎么回事，现在的大语言模型到底还差在哪。而市面上没有现成的答案。他写这本书，是因为他想读这本书。

班尼特做了大量的综合调研，向各路专家请教，自己做了一些研究甚至还发表了几篇神经科学方面的论文，形成了自己的看法和猜测……然后他就有了一个很大的野心。

✵

那就是建立一个描述大脑的新框架。

以前有个著名的框架叫「三重脑假说（Triune brain）」，是上世纪六十年代美国神经科学家保罗·麦克莱恩（Paul MacLean）提出的，至今还在被很多流行科普读物引用。这个框架认为人脑是由从里到外三层组成的。一个是爬行动物脑，有的书叫“蜥蜴脑”，负责最基本的生存本能；一个是边缘系统，有的书叫“哺乳动物脑”，负责情绪；最外一层是新皮质，有的书叫“理性脑”，提供语言和抽象思维能力。

![图片](https://piccdn2.umiwi.com/uploader/image/ddarticle/2024070809/1847266678476419532/070809.png)

三重脑这个说法很有吸引力，但它是错的，现在早就被科学家抛弃了。现实是爬行动物并不是只有爬行脑，它们也有自己的边缘系统，这几个系统并不是层次分明的，很多功能跨越不同的网络，而且大脑的进化也不是分三层一层一层出……

真实大脑的复杂超出了我们的想象。不用说别的，大脑中一立方毫米的区域中，就有超过十亿个神经元连接，其中每个神经元的宽度只有不到30微米，你连看都看不清楚。要理解这么复杂的东西，我们必须借助某种简化的模型，但这个模型必须代表当前科学理解。

班尼特提出的模型，叫做「五次突破」。它是两条线并进 ——

一方面，大脑在进化史上，是经过了五次重大突破，才形成今天这个样子。我们直接看现在的大脑不容易看懂，但是从以前简单的大脑开始看，逐步升级，就容易理解了。

另一方面，大脑每次突破带来的新功能，都可以跟AI研究相对照。看看现在AI是怎么实现的这个功能，我们就容易理解当初大脑是怎么有的这个功能；而如果大脑有一个功能，我们也可以期待AI也可以有那个功能。

脑神经科学和AI科学正在互相促进。

更有意思的是，人类大脑跟其他动物的大脑具有高度的相似性。从解剖学上看，我们的大脑跟黑猩猩的大脑除了大小不同，几乎没什么区别；我们跟老鼠的大脑只有微小的区别；我们跟鱼类的大脑有相同的结构……这样说来，似乎进化找到了实现智能的最优解。

那我们理解这个最优解，不就知道怎么做AI了吗？

当然，你可以说，飞机的飞行方式跟鸟的飞行方式很不一样！没错，也许AI实现高级智能的方式跟我们的大脑很不一样，毕竟硅基和碳基不一样 —— 但如果没有鸟，就不会有人相信比空气重的东西能飞上天。鸟能帮我们想象飞机。

![图片](https://piccdn2.umiwi.com/uploader/image/ddarticle/2024070809/1847266722499864028/070809.png)

班尼特这个学说可以称为「计算机科学家的进化神经科学」。

✵

作为整个系列的第一讲，咱们先说没有大脑的原始生命。没有大脑不等于没有智能，这些智能会让你心生感慨。王立铭老师有句话说「进化论是地球上唯一的成功学」，我很赞同，我们这里就抛开所有生物学细节不谈，专门从成功学的角度讲讲各种生物的斗法。

✵

在距今大约40亿年前，原本没有生命的地球上，机缘巧合之下，在某个可能是海洋深处的火山口附近，一些大分子聚集在一起，形成了一个比较长的分子链，这就是DNA。根据热力学第二定律，复杂的东西都比较容易损坏，但是这个DNA有个长存的办法：它能自我复制。

我没了，可我的复制体还在，这不就等于我一直活着吗？这大概就是生命的第一个智慧。

不过那个DNA要想被正式称为生命，还需要两次突破。一次是它得到了一层脂质气泡，把它给包起来，相当于提供了保护，这就是细胞的雏形。另一次是细胞中有了蛋白质。蛋白质具有高度的灵活性，就好像一个个小机器马达一样，能让细胞运动起来，还提供了一定的感知能力。

这种古老的细胞有DNA负责存储可复制信息，还能在一定程度上监测和应对外部世界，根据某种定义，这就是生命。就这么一个小小的单核细胞，它已经能够自动寻找有利于复制的环境，比如感觉周围温度不对就会换个地方，你说多了不起。

科学家相信，现今地球上所有的生命，有个共同的祖先，就是这样一个早期单核细胞，称之为「最后共同祖先（Last Universal Common Ancestor）」，英文缩写是LUCA，一般直接读作“卢卡”。

![图片](https://piccdn2.umiwi.com/uploader/image/ddarticle/2024070809/1847266754712127152/070809.png)

没人知道卢卡具体长什么样，没找到化石。我们推测它生活在大约35亿年前，是个由DNA、蛋白质、脂类和碳水化合物组成的单个细胞。

✵

卢卡活得很不容易。DNA得不断地修复，蛋白质得不断地补充，而且要自我复制还得攒够零部件，它必须整日为能量奔忙。它的能量来自氢气，可是氢的能量效率非常低。

就这样过了十亿年，卢卡的某个后代，突变成了「蓝菌（Cyanobacteria）」，也叫蓝绿菌。

![图片](https://piccdn2.umiwi.com/uploader/image/ddarticle/2024070809/1847266782629376460/070809.png)

蓝菌解决了高效获取能量的问题，因为它会光合作用。光合作用把阳光和二氧化碳变成糖，糖是高密度能量块，可以存储起来慢慢用。

光合作用有个副产品，也可以说是生成的垃圾 —— 氧气。正是因为蓝菌的出现，才让地球有了大量的氧气。在差不多一亿年的时间内，蓝菌制造了如此之多的氧气，以至于它们自己都受不了了。这是因为氧气很容易让组成细胞的物质氧化，从而加速衰老。大约24亿年前的那次大增氧事件，被科学家称为「氧气大屠杀」。

而就在这个时候，有些细胞突然进化出了「有氧呼吸」，能把氧气和糖转化为能量，把二氧化碳作为废气。你看这样一来有氧呼吸和光合作用就形成了互补：一个减少氧气，增加二氧化碳；一个产生氧气，消灭二氧化碳。它们达成平衡，地球的大气成分才能稳定，生命才能长存。

![图片](https://piccdn2.umiwi.com/uploader/image/ddarticle/2024070809/1847266824505337308/070809.png)

一直到今天，地球上所有的生物也是分成两大阵营：一部分搞光合作用，一部分搞有氧呼吸。

这一切似乎都很完美，但是竞争的格局可是大大改变了。

✵

光合作用的生物之间，基本没啥竞争。大家只是想去有阳光的地方而已，有时候也许挤一挤，但都是和平的关系。有氧呼吸的生物，可就不一样了。

有氧呼吸需要氧气和糖。氧气好办，糖从哪来？糖只能来自其他生物。说白了，你要有氧呼吸，就得*吃掉*别的生物。

残酷吧？这就是大自然。正所谓天地不仁以万物为刍狗，这里无关道德，必须如此才能维持生态平衡。

而无休无止的争斗，就从这里开始。此后各种各样的智能涌现，什么生物多样性的演化，大都因为吃与被吃。

✵

有氧呼吸生命可能因为要吃，渐渐演化出一种特别大的细胞，叫做「真核生物」。它的体积扩大了一百多倍，可以直接吞噬小细胞生命。真核生物是当今地球上所有植物、真菌和动物的共同祖先，它们都演化成了多细胞生物。整个进化树如下图所示 ——

![图片](https://piccdn2.umiwi.com/uploader/image/ddarticle/2024070809/1847266858865084080/070809.png)

其中植物又回归了用光合作用获取能量的和平生活方式，咱们不必多关注；真菌和动物，则继续有氧呼吸，必须解决吃的问题。

真菌，简单说就是各种蘑菇，吃的是腐烂的生物身体。比如蘑菇长在腐朽的木头上、枯树叶中、动物尸体附近。它们会生出菌丝来，接触食物，直接在体外消化。这种吃法很慢，不用着急，所以真菌也是一种和平的物种，不需要太高的智能。

动物，可就不一样了。动物是在体内消化，必须吃新鲜的。这意味着它需要直接吃掉其他生物，而且得吃得快。

换句话说，你需要捕猎。

哪怕是吃草，也得会找到草才行。哪怕是像珊瑚虫那样守株待兔，也得一旦监测到食物就马上反应，赶紧把食物抓住吃掉才行。所有的吃法都要求你有个装食物的地方，有捕猎的动作，有判断力。而这就构成了所有动物必备的三个东西：装食物的地方是胃，会做动作的是肌肉，形成判断的是神经元。

这就终于引出了「神经元」，一切高级智能都得靠它。

✵

原始生命，那些单核细胞，也有一定的智能，但那是用化学级联和蛋白质网络实现的，难以规模化。高级智能必须用神经元。所有动物都有神经元，神经元是多种多样的，有各种大小和形状……但它们的工作方式，完全一样。

我们大约从一百年前，也就是二十世纪二十年代开始，才慢慢认识了神经元。这里有好几个诺贝尔奖，简单说，我们现在知道 ——

- 神经元传递的是电信号，而不是化学信号，所以传得很快；

- 神经信号的传播是单向的；

- 神经信号的强度都一样；

- 是神经信号的频率，表达了事件的力度大小，比如你需要搬运的东西越重，信号频率就越快 —— 而不是越强；

- 频率会对环境做出适应，这使得我们用一个有限的编码系统就可以编码各种尺度的东西；

- 神经元分为兴奋性和抑制性两种……

自从进化发明了神经元这种东西，它的工作方式就再也没变过，此后的演化只是神经元的连接情况不同。可见神经元这个东西非常好使。

✵

人说最早的动物，可能就是珊瑚虫。如下图所示 ——

![图片](https://piccdn2.umiwi.com/uploader/image/ddarticle/2024070809/1847266894298526156/070809.png)

它基本上只是一个带有神经元和肌肉的胃。一旦有小生物游到附近，珊瑚虫的触手就会立即收缩，把猎物拉入胃里消化。就这么简单，但是这里有一系列的神经信号传递和肌肉的放松和收缩。

这已经是很不错的智能，但这里还没有大脑。

![图片](https://piccdn2.umiwi.com/uploader/image/ddarticle/2024070809/1847266921142101468/070809.jpeg)

注释

[1] AI专题11：GPT的底牌和命门

### 💡 精华要点
- 1.现今地球上所有的生命，有个共同的祖先，就是这样一个早期单核细胞，称之为「最后共同祖先」。
- 2.地球上所有的生物分成两大阵营：一部分搞光合作用，一部分搞有氧呼吸。光合作用没有竞争，但有氧呼吸，就得*吃掉*别的生物。
- 3.有氧呼吸的动物必备的三个东西：装食物的地方是胃，会做动作的是肌肉，形成判断的是神经元。
- 4.一切高级智能都得靠神经元。
