本文发表于《大众科学》的前博客网络，反映了作者的观点，不一定反映《大众科学》的观点
此刻，您的大脑正在借助贝叶斯定理解码这些符号，这是一个由一位英国牧师在 250 多年前提出的公式。至少一些科学家是这样怀疑的。
我的上一篇文章“贝叶斯定理：有什么大不了的？”指出了该定理的力量和局限性。长老会牧师托马斯·贝叶斯发明该定理是为了帮助计算机会游戏的赔率，该定理提供了一种根据新信息更新假设合理性的方法。
这个公式催生了广泛的应用，尤其是在人工智能领域。受到这些成功的启发，一些科学家推测我们的大脑采用了贝叶斯算法。如果它们可以帮助计算机感知、识别、推理和决策，也许它们也能帮助我们的大脑执行这些任务；毕竟，大脑只是怪异、软绵绵的计算机。
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鉴于包括我自己在内的许多大脑都难以理解贝叶斯定理，贝叶斯大脑论题可能看起来令人惊讶——事实上，它已经引起了抵制。为了深入了解这场辩论，上个月我和我的大脑参加了在纽约大学举行的为期两天的会议，“大脑是贝叶斯式的吗？”
会议由纽约大学心智、大脑与意识中心的哲学家内德·布洛克和大卫·查尔默斯组织。该中心一直很忙。11 月，它赞助了一个关于整合信息理论的研讨会，我在此处对其进行了批判。整合信息理论家试图解释意识，即心智的感觉，而贝叶斯主义者则关注认知，即心智的作用。纽约大学贝叶斯大会的公告声明
近年来，贝叶斯理论在认知科学中引起了广泛关注。根据这些理论，心智为假设分配概率，并根据标准的概率推理规则更新它们。贝叶斯理论已被应用于感知、学习、记忆、推理、语言、决策和许多其他领域的研究。贝叶斯方法在神经科学中也变得越来越流行，并且已经提出了许多潜在的神经生物学机制。与此同时，贝叶斯理论提出了许多基本问题，这些问题的答案一直存在争议：大脑真的使用贝叶斯规则吗？还是它们仅仅是对行为的近似描述？贝叶斯理论在多大程度上可以容纳认知中的非理性？它们是否需要对心智抱有一种难以置信的统一观点？贝叶斯理论是否由于其自由度过多而变得近乎琐碎？它们对感知、认知、理性和意识之间的关系有何影响？
很好的问题，会议提出了这些问题，但没有解决。在这篇文章中，我将总结会议前两位发言人的立场，他们分别对贝叶斯大脑假说的优缺点进行了精彩的概述。然后我将宣布一个赢家。
贝叶斯大脑的优点
麻省理工学院大脑与认知科学项目的约书亚·特南鲍姆拉开了序幕，他试图“逆向工程”人类心智，并在计算机中复制它们的性能。正如他在他的网站（该网站链接到关于贝叶斯大脑和相关主题的论文）上解释的那样，“使机器学习算法更接近人类学习能力，应该会产生更强大的人工智能系统，以及更强大的理论范式来理解人类认知。”
在纽约大学的会议上，特南鲍姆提醒我们，即使是婴儿，我们也多么聪明。如果我们看到一座积木塔，我们会立即知道它是否稳定或可能倒塌。我们很快就能认出面孔，并根据面部表情猜测人们的感受。在一种又一种情况下，我们迅速地从特定事实跳跃到可以帮助我们理解新事实和情况的概括。
特南鲍姆认为，贝叶斯程序可以比其他人工智能方法更好地掌握这些以及无数其他的认知壮举。贝叶斯程序在复制“我们如何从如此少的信息中获得如此多的东西”方面尤其有效——也就是说，我们如何从稀疏、模糊的数据中收集知识。
在纽约大学会议结束后不久，《纽约时报》赞扬了特南鲍姆和两位同事在贝叶斯程序方面进行的研究，该程序“堪比人类能力”。该程序可以识别来自多种不同字母表（包括希腊语和梵语）的手写字符。它还可以生成可以通过“视觉图灵测试”的新颖字符。人类评委很难区分人类绘制的字符和贝叶斯程序绘制的字符。
特南鲍姆和他的合著者在《科学》杂志上声称，他们的模型“捕捉”了我们“行动”、“想象力”、“解释”和“创造性概括”的能力。该程序优于非贝叶斯方法，包括备受吹捧的“深度学习”方法，后者通常只有在筛选大量数据集后才能收集知识。（有关该研究的详细信息，请参阅此新闻稿。）
在接受《泰晤士报》技术记者约翰·马科夫的采访时，特南鲍姆强调了该研究与人类认知的相关性：“随着机器学习的所有进步，您可以使用大量数据和更快的计算机做很多事情……但是当您观察儿童时，他们可以从非常少的数据中学习到惊人的东西。有些来自先前的知识，有些是内置在我们的大脑中的。”
贝叶斯大脑的缺点
特南鲍姆在纽约大学赞扬贝叶斯程序时，听起来像一位骄傲的家长。直到他的主持人查尔默斯多次提醒他超时后，他才离开讲台。特南鲍姆稍微缓和了他的热情。虽然他坚持认为贝叶斯范式在模拟认知方面具有优越性，但他承认它可能“不足”，并且需要与其他方法相结合。
但根据杰弗里·鲍尔斯的说法，贝叶斯模型可能是不必要的，也是不足的。与兴高采烈的特南鲍姆不同，鲍尔斯在演讲中显得有些悲哀，仿佛他讨厌带来坏消息。
在我的上一篇文章中，我说贝叶斯定理让我想起了进化论，因为两者都产生了无稽之谈和深刻的见解。布里斯托大学的心理学家鲍尔斯也做了同样的类比。
他的演讲回顾了他与人合著的 2012 年论文“心理学和神经科学中的贝叶斯随意故事”，该论文唤起了一位生物学家斯蒂芬·杰伊·古尔德对某些生物性状的进化论解释的脆弱、临时风格的著名抱怨。古尔德将这种解释比作“随意故事”，即关于豹子如何获得斑点和骆驼如何获得驼峰的虚构故事。
鲍尔斯认为，同样地，贝叶斯模型可以通过调整先验假设和输入来复制几乎任何认知任务。它们非常灵活，以至于对证伪免疫，很像进化心理学为人类特性提供的解释。
鲍尔斯指出，如果说有什么不同的话，那就是贝叶斯理论和达尔文理论的比较对后者是不公平的。尽管进化心理学存在种种缺陷，但它对我们的非理性提供了一种合理的解释：这可能源于我们有意识的欲望与我们自私基因的繁殖冲动之间的冲突，或者源于现代环境与智人出现的环境之间的不匹配。
鲍尔斯说，达尔文主义的观点也与贝叶斯主义的观点相矛盾，后者认为大脑采用了高效甚至“最优”的方法来执行认知任务。自然选择从预先存在的生物特征中拼凑出我们的大脑，旨在使其“足够好”而不是最优。
鲍尔斯补充说，其他信息处理模型，如神经网络，可以复制贝叶斯模型的结果。与贝叶斯主义者的主张相反，神经科学几乎没有或根本没有提供任何证据来支持神经元进行贝叶斯式信息处理的观点。
鲍尔斯以最后的讽刺挖苦结束了他的演讲。他暗示，对贝叶斯大脑假说的贝叶斯分析揭示了该假说有多么薄弱，以及贝叶斯主义者有多么容易受到证实偏差的影响。
正如我在上一篇文章中提到的，贝叶斯定理暗示，在您认真考虑过对您的证据的所有替代解释之前，您的假设不能被认为是可信的。鲍尔斯告诉纽约大学的听众，贝叶斯大脑爱好者常常未能听取这一原则。
坡会怎么想？
那么谁赢得了贝叶斯大脑的辩论？我不喜欢这么容易预测，但我必须向怀疑论者鲍尔斯点头。在过去的几十年里，我对大脑和心智研究的报道使我对所谓的突破产生了强烈的偏见。（参见延伸阅读。）
此外，贝叶斯大脑论题可以归结为一个可疑的三段论：我们的大脑擅长某些任务。贝叶斯程序擅长类似的任务。因此，我们的大脑采用了贝叶斯程序。
这种逻辑显然存在局限性。游隼擅长飞行，F15 喷气式飞机也是如此。没有人声称游隼一定因此采用了喷气推进，因为任何傻瓜都能看出游隼和喷气推进的力学原理是完全不同的。如果我们的大脑和贝叶斯机器之间的类比并非不言而喻地愚蠢，那仅仅是因为我们对认知的力学原理在很大程度上仍然一无所知。
我在上一篇文章的结尾，用埃德加·爱伦·坡关于贝叶斯式推理的危险的警告作为结尾，我最近碰巧在重读他的作品。在研究这篇文章时，我偶然发现了另一句恰当的坡式格言。
这一句格言针对的是贝叶斯大脑论者的一个关键假设，即我们在选择和追求目标时基本上是理性的。坡抱怨说，心智理论家常常不是根据心智做什么，而是根据心智应该做什么来建立他们的推测。用“自然选择”代替“上帝”，坡的咆哮声将为纽约大学的会议做出精彩的贡献
“理智或逻辑的人，而不是理解或善于观察的人，开始想象设计——向神指示目的。他如此心满意足地探究了耶和华的意图之后，就从这些意图中构建了他无数的心智系统……更明智、更安全的做法是，（如果必须分类），基于人通常或偶尔会做的事情，并且总是偶尔会做的事情进行分类，而不是基于我们理所当然地认为神打算让他做的事情进行分类。”
坡的粉丝无疑会认出这段话出自“反常之鬼”，它戏剧化地展现了我们的心智可能是多么的非理性。如果反常之鬼诱惑您跳上贝叶斯大脑的马车，请（重新）阅读坡的这篇令人不安的故事。
延伸阅读: