寫在前面
恭喜你購得了這款獨一無二的產(chǎn)品，絕對為你量身打造。請仔細閱讀本書，并將其擺放在隨時能拿到的地方，以便在任何情況下都可參閱。
你的大腦為你提供著無可替代的特別服務。有感覺系統(tǒng)用來感知環(huán)境，有神經(jīng)系統(tǒng)用來控制運動器官，更有完整的意識用來識別與判斷，這些服務隨時啟動，令你可以連續(xù)多年享受自己的存在感。
著名的發(fā)明家托馬斯·愛迪生曾說：身體是服務大腦的工具。他的說法可能有些絕對，但細細想來也的確如此。
世界上充斥著上百萬種操作手冊。在電子產(chǎn)品手冊 下 載 網(wǎng)（Manuals Online）上就有超過 70 萬種，任何一個機器都可以擁有一本，比如微波爐、割草機、電動牙刷、車庫門等等。然而在這樣一個煩瑣信息組成的小宇宙中，竟然沒有一本提到這個我們每個人都天生擁有的重要機器大腦。
大腦是一臺機器。因為它可以同時完成一系列復雜計算，實時解讀來自無數(shù)相互關聯(lián)的邊緣感受器的信息，其中最復雜的就是視覺信息。大腦的反應機制可以類比算法，思維就像是在大腦這個硬件中運轉(zhuǎn)的軟件一樣。
不過大腦并不是嚴格意義上的機器。它既不是硬件也不是軟件。有人稱之為濕件，用濕來強調(diào)大腦的生物特性。
它是生物進化中最杰出、最神秘的產(chǎn)物。
杰出是因為在整個宇宙中都沒有什么東西可以和大腦的復雜性相媲美。而且，元素周期表中組成大腦的原子和組成恒星的原子別無二致，這些原子經(jīng)過漫長的排列組合過程，最終制造出了思維、語言與行為，然后在此基礎上又派生了大量其他產(chǎn)物：歷史、哲學、音樂、科學……
神秘則是因為，作為大腦自身產(chǎn)物之一的科學對其仍舊知之甚少，甚至可以說是一無所知。
我們不僅不清楚大腦的具體運作機制，甚至連大腦的本質(zhì)是什么都還不能達成共識。比如，關于大腦最奇特的功能意識，就仍然沒有統(tǒng)一的說法，數(shù)個世紀以來，我們一直對其缺乏了解，而且還點燃了無休止的瘋狂爭論，參與者還不止神學家和哲學家。再舉個例子，就睡眠這種持續(xù)失去意識的活動，我們也并未達成共識，有超過二十種理論來解釋大腦究竟為何不能持續(xù)工作而需要睡眠。而關于睡眠障礙的本質(zhì)以及睡眠障礙帶來的消極結(jié)果如抑郁等，同樣沒有準確的答案。而且，對于抑郁也并不存在統(tǒng)一的研究方法或理論。這樣類似的問題一環(huán)接一環(huán)可以無限說下去。當然，我們已經(jīng)知道的東西也有不少。
早期的哲學家常常爭論意識究竟存在于大腦還是心臟，其中包括亞里士多德在內(nèi)的最具權威性的大哲學家都認為存在于后者。如今我們很清楚大腦才是所有脊椎動物神經(jīng)系統(tǒng)的控制中心。我們也知道大腦的進化經(jīng)歷了哪些階段，知道大腦的組成物質(zhì)。我們知道每個細胞都保存有完整的遺傳密碼，我們還知道如何解讀遺傳密碼。我們有功能性核磁共振成像技術（fMRI）、腦磁圖技術（MEG）等先進的技術手段幫助我們觀察意識活動的情況。我們正在以飛快的速度推進著我們對自身整個系統(tǒng)的認識。
一臺冰箱的使用手冊是由冰箱制造商來編制的。而人的大腦則是幾百萬年長期進化而來的產(chǎn)物，只有一代代的人類智慧重構出來的線索才能最終解開這個謎團。人類的智慧正尋求理解自身，這或許是整個進化機制不可避免的一個進化過程。
如果有一本完整的使用手冊講述我們對大腦的全部認知，或至少是我們認為我們所知道的全部知識，那這樣一本復雜而深奧的書或許只有神經(jīng)科學家才能讀懂。而你正在閱讀的這本手冊則是為我們普通的人腦用戶編寫的。這是一本將復雜知識簡單化的科普手冊，不過足以解釋日常生活中大腦使用過程中的一些功能。
如果我們?nèi)祟惖拇竽X真那么簡單，那么容易理解，那如此簡單的一顆大腦根本就不可能做到理解自己。這是一句很有名的引言，名望大到它被歸到至少三個名人名下。
不過我們可以十分肯定，人類最終能夠理解人腦，這只是個時間問題而已。雖然明天不可能完成，但 20 年、100 年、200 年以后，人類的大腦一定能夠理解自身。但從大腦開始進化起一直到今日，已經(jīng)過去了幾千幾萬個世紀。
這本使用手冊和其他任何一種產(chǎn)品的說明書一樣，既不會追溯到我們?nèi)匀粺o知的陳舊過往，也不會暢想現(xiàn)今知識水平根本無可企及的遙遠未來。這本手冊只探討目前人類所知道的人腦可以實際做到的事情，不過這些事情比人們想象的多得多。
科技的進步，以及近 20 年來神經(jīng)科學的高速發(fā)展在不斷印證著圣地亞哥·拉蒙 - 卡哈爾（Santiago Ramòn y Cajal）的直覺判斷這位神經(jīng)科學之父之一早在 1897 年就預言：只要愿意，每個人都可以成為自己大腦的雕刻師。
他的大腦和其他用戶的大腦一樣，知道如何做、為何做，這很好。
后記
宇宙的起源、物質(zhì)的結(jié)構、生命之謎和智慧的進化是現(xiàn)代科學面臨的四大問題，投身其中的科學家需要花費數(shù)十年，甚至是未來的幾個世紀來解決這些問題。然而，我認為智慧問題是屬于這一世紀的挑戰(zhàn)，正如物理學之于 20 世紀上半葉、遺傳生物學之于 20 世紀下半葉一樣。
理解和重塑智慧雖然艱難異常，但它無疑是四個問題中最關鍵的一個挑戰(zhàn)。原因是，解決智慧問題取得的進展既讓我們增長了自己的智慧，也讓幫助我們解決其他重大問題的計算機變得更加聰明。
就在 100 年前，我們還相信銀河就是整個宇宙，直到愛德文·哈勃（Edwin Hubble）向我們揭示了銀河系只是大約 200 億個星系之中的渺小一員。就在 70 年前，我們還不知道遺傳的奇跡是如何創(chuàng)造出來的，直到弗朗西斯·克里克和詹姆斯·沃森向我們揭示了隱藏在每個細胞中的密碼。從那時起，科學發(fā)展幾乎讓我們的平均壽命翻了一倍，更讓我們的知識成倍增長。換句話說，科學為人類進化增添了又一份力量。
顯然，自然選擇塑造了現(xiàn)代人，用同樣的工具它也塑造了蕨類植物和猴面包樹、昆蟲和大象：這些工具就是基因。但只是基因不足以解釋人類智慧的演化。這其中還有思想，也就是生物學家理查德·道金斯（Richard Dawkins）稱之為模因的東西。模因就像基因一樣，能夠相互競爭或相互合作，既能保存也能變異。的確，思想的傳播正如病毒一樣，先是復制，然后再進化、選擇。
人類發(fā)展出的科技，從火的利用到輪子的發(fā)明都已經(jīng)演變成了人類自身進化中的一個組成部分，人類進化已然和文化發(fā)展、科技發(fā)展無法分割了。從這一角度看，我們可以說人類逐漸擁有了一種超級大腦，一種全面的智慧，超越了個體的智慧。舉個簡單的例子：世界上沒有一個人能夠明白（或制造）所有的微芯片、所有的飲食和交流系統(tǒng)，更不能明白現(xiàn)代智能手機中包含的所有軟件如今的一臺智能手機比 NASA 最初幾次阿波羅任務中使用的電腦要強大幾百萬倍。
我們正站在人工智能，特別是機器學習正式邁出腳步的歷史關鍵點上。神經(jīng)科學和計算機科學的融合注定要將一定量的智慧注入不斷完善的機器中，這一點可能會在公眾健康、教育、安全等領域引起爭議，也會在更廣泛的意義上影響到這個從艱難選擇中誕生的艱難世界的整體繁榮。我個人一直深信，在未來，人工智能將會幫助我們做出更優(yōu)越的集體選擇。在這樣一個已然全球化的、被人類徹底改變的地球上，這些選擇對于我們應付困境來說是非常有必要的。
有人可能認為，這種對于智慧進化的宇宙觀和未來觀念對于一本大腦科普讀本來說沒什么關聯(lián)。我覺得事實正好相反。正是大腦一代又一代積累的知識繪制了整個我們熟知的世界。不過就像馬克·馬格里尼觀察到的那樣，神經(jīng)機器的個人用戶對機制的工作原理普遍不甚了解。大腦的異常機制有時無法預知、違背直覺，在神經(jīng)科學研究中越來越為人們熟知，但對此大多數(shù)的人們還是一無所知。
到了 21 世紀，應該消除這樣的差距。學校的任務是提供教育內(nèi)容，然而卻絲毫沒有涉及關于這個學習用的復雜生物機器到底是什么、它是如何工作的等等問題。認識情緒和感情背后、動力與創(chuàng)造力背后的電化學過程完全不會減少生活的樂趣，這樣反而能夠讓人真正地更加清醒地生活。從我個人出發(fā)，我希望能有越來越多的人，從各個國家的代表性從政人士開始，能夠了解我們迄今為止掌握的知識，并準備好隨時為了明天將會發(fā)現(xiàn)的知識而改變想法。
就像哥白尼、伽利略和哈勃改變了人們關于我們在宇宙中所處位置的知識一樣，大量神經(jīng)科學研究正在探索整個宇宙中最復雜、最驚人的東西人腦。這本書就為此做了一個非常完美的總結(jié)，甚至還成功地用風趣的形式展現(xiàn)了出來。
托馬索·波喬
麻省理工學院 大腦、意識與機器研究中心（CBMM）主任