闪着蓝光的贝叶斯,到底有多神奇?(6)
2023-04-30 来源:飞速影视
世界的内部模型
如果想要对世界的行为,特别是未来的行为建模,大脑需要有一个“世界是什么”的内部模型,来了解“世界可能成为什么”。
大脑需要能够在接受世界状态的最新信息,如最新样本后,更新世界的内部模型。假设你在日常通勤路上经常见到独角兽。那么在多久之后你会开始怀疑“没有独角兽”这一假设的正确性?或者假设在做癌症检测时,50个得到阳性结果的人当中,有20个真的得了癌症。你是否还会相信上文得出的预测,即只有9.17%的阳性结果表明患者真的得了癌症?
采用统计最优的方法,基于最新信息更新内部模型的概率分布,这就是贝叶斯推理(Bayesian Inference)。
我们通常可以在行为实验中,或关联各个感官输入时,观察到大脑的这种推理。比如,研究表明,在巴甫洛夫的相关刺激实验中,不同刺激之间的互信息是最优的。另一个著名的例子是1992年Britten等人的目视动作分析(https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/1464765)。他们的研究表明,猴子大脑会基于对刺激作出的神经反应或发射率,尝试解码目视动作一致性,其解码速率会向贝叶斯最佳解码速率靠近。
结果显示,大脑的预测方式是可以预测的。
贝叶斯大脑假说
现在我们已经准备好深入了解贝叶斯大脑假说的实际意义了。
贝叶斯大脑存在于外部世界中,并被赋予了外部世界的内部表征。这两者被马尔可夫毯(Markov blanket)隔了开来。
大脑试着利用世界生成模型来推断其感觉的成因。为了成功地对外界建模,大脑必须能够在一定程度上对外界发生的事情进行模拟。Karl Friston认为:
如果大脑想要推断感觉的成因,它必须先对生成感觉输入的世界的(隐性)状态之间随意的关系(联结)建模。在这之后,神经元联结便会对生成感觉信息的随意联结进行编码(建模)。
这就是理解贝叶斯大脑假说的第一个重点,也是很深奥的一点:大脑中的世界内部模型认为,大脑模型中的进程在物理世界中进行。为了成功地预测未来,大脑需要在其硬件上模拟世界。这些过程必须遵循与外部世界相似的随意性,而在观察外部世界的大脑中,一个自身的世界会变得活跃起来。第二个重点与贝叶斯推断相关:即在某种程度上,大脑是最优的,因为人类需要预测自然何时会受到影响。
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