让我们从一个简单的句子开始：上周，乔·拜登在一场拼字游戏中击败了弗拉基米尔·普京。
当然，这是一个奇特的设想，但研究人员表示，得益于大脑构建新思想的方式，人类能够轻松理解它。
一项由博士后研究员史蒂文·弗兰克兰与心理学教授 约书亚·格林（Joshua Greene）共同撰写的新研究， 表明，大脑中两个相邻的区域使人类能够利用一种概念代数构建新思想，这类似于硅基计算机表示变量及其变化值的运算方式。该 研究 的详细内容发表于9月17日的一篇论文，刊载于 《美国国家科学院院刊》（Proceedings of the National Academy of Sciences）。
“人类认知的一大谜题在于，大脑如何将各种观念以新的方式组合起来，形成新的思想，”该研究的第一作者弗兰克兰说。“大多数人即便从未思考过这种情境，也能理解“乔·拜登在拼字游戏中击败了弗拉基米尔·普京”这句话，因为只要你知道普京是谁、拜登是谁、拼字游戏是什么，以及获胜意味着什么，你就能将这些概念组合起来，理解这句话的含义。这是一种基本但非凡的认知能力。”
但这些思想是如何构建的呢？一种理论认为，大脑是通过表示概念变量来实现的，这些变量是对反复出现的意义问题的回答，例如“做了什么？”“是谁做的？”以及“做给了谁？”。随后，诸如“拜登击败普京”这样的新思想便可以通过以下方式构建：将“击败”作为动作变量的值，将“拜登”作为“施事”变量（“是谁做的？”）的值，将“普京”作为“受事”变量（“做给了谁？”）的值。弗兰克兰和格林是首批指出大脑中编码这种心理句法的具体区域的研究者。
“这一问题长期以来一直是认知科学的核心理论讨论。尽管大脑以这种方式运作似乎是一个相当不错的推断，但对此几乎没有直接的实证证据，”弗兰克兰说。
为了确定这些区域，弗兰克兰和格林使用功能性磁共振成像（fMRI）扫描学生的大脑，让他们阅读一系列简单句子，例如“狗追赶了那个男人”和“那个男人追赶了狗”。
利用这些数据，他们随后借助算法识别与“狗”和“男孩”对应的大脑活动模式。
“我们发现，左侧颞上叶中有两个区域，其中一个位于更靠近头部中心的位置，负责承载关于施事者的信息，即执行动作的一方，”弗兰克兰说。“紧邻它的一个区域位于更靠近耳朵的位置，负责承载关于受事者的信息，即动作的承受对象。”
更重要的是，弗兰克兰补充道，大脑似乎在多个句子中重复使用相同的模式，这意味着这些模式起着符号的作用。
“所以我们可以说‘狗追赶男孩’，或者‘狗抓伤男孩’，但如果我们使用某个新动词，算法仍然能够将‘狗’的模式识别为施事者，”弗兰克兰说。“这很重要，因为这表明这些符号被反复使用，以构成新的思想。而且，我们还发现，思想的结构以系统化的方式映射到大脑的结构上。”
能够利用一系列可重复的概念来形成新思想，这种能力或许正是人类思维独特之处的一部分，也是其独特强大之处。
“这篇论文关乎语言，”格林说。“但我们认为它的意义不止于此。人类思维如何运作，还存在一个更普遍的谜题。”
“人类思维之所以如此强大，是因为我们拥有一个概念库，可以用来构成数量实际上无穷的思想，”他接着说。“人类能够进行复杂的行为，而对于地球上的任何其他生物而言，这些行为都需要大量的训练。人类可以读到或听到一串概念，并立即将这些概念组合起来，形成某种新的想法。”
与感知模型不同，感知模型将更复杂的表征置于加工层级的顶端，弗兰克兰和格林的研究支持一种高级认知模型，该模型依赖概念构件的动态组合来形成思想。
“你不可能拥有一组神经元，它们只是在那里等待有人说“乔·拜登在拼字游戏中击败了弗拉基米尔·普京”，”格林说。“这意味着必须存在某种其他系统，能够即时形成意义，而且它必须极其灵活、极其迅速且极其精确。”他补充道：“这是人类智能的一个基本特征，而我们才刚刚开始理解它。”
本文与 《哈佛公报》（Harvard Gazette）合作发表。发表本文并不意味着世界经济论坛认同其中的观点。
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作者：Peter Reuell，哈佛大学工作人员作家。
图片：一名股票交易员在法兰克福德国证券交易所查看股价。REUTERS/Kai Pfaffenbach
