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大脑自带生物版ChatGPT?MIT科学家揭秘语言与思维的真相

要是跟你讲,在你的大脑里头,正有一个“生物版本的GPT”在跑着,你听了后,会选择相信吗?

并且这全然不是在进行打比方哟,然而确实在我们的大脑当中存在着这样的一套神经系统呢,该神经系统专门地被用于着力处理语言呀。

它并非承担思考的职责,也不是负责情绪的部分,仅仅负责着这样一件事情,那就是将词与意义进行对应,然后再把它们组合成为句子。

神经科学家Ev Fedorenko,声称这个系统,是「语言网络」,亦即是(language network) 。

大脑天生的LLM系统

好些人或许会存有这般感受,语言跟思索属于同一进程,寻觅词汇的进程自身便是思索 。

但人类的语言和思维是一回事吗?

语言究竟是思维的核心,还是一个完全独立的过程?

对此,Fedorenko提出了一个有点反直觉的观点:

语言不等于思考,它更像是思考的「接口」和「外包装」。

对好多人来讲,寻觅恰当的词语自身便是思索的关键构成部分,并非某个单独系统的成果,。

她称呼这个专门系统为「语言网络」,此专门系统独立于思考之外,它被用来映射词语跟其意义之间的对应关系。

Fedorenko将之想象成一个加强版的解析器:

它仿佛是一张地图,能向你明示大脑之中哪一处区域存有哪一种意义,又恰似一个强化版解析器,会助力我们将语言拼凑起来。

至于真正的思考和有趣的东西,则全部发生在这个语言网络之外。

实际上,早在GPT出现以前,过去的15年当中,Fedorenko持续在收集人类大脑之中语言网络的证据,而且发觉它与大模型(即为LLM)之间存在着不少相似特点。

在某些特定方面来说,我们的确是随时随地都带着一个“生物版本的GPT”,它是一个没有心智的语言处理装置。

费多连科的研究,或许会致使他人感觉存有某些慰藉,虽说一台机器能够产出一段顺畅的文字,然而它依旧不具备思考能力 。

在麻省理工学院那间实验室当中,Fedorenko耗费15年光阴集聚有关语言网络的生物学实证 。

区别于大模型,人类语言网络不会将词随意组合成貌似有那么回事的句子。

它看上去更像是那种,负责连接外部输入(像是听到的内容、看到的画面,乃至手语),以及大脑其他区域意义表征(像情景记忆、社会认知这种类型)的,这样一种翻译器,而LLM并没有具备这些能力 。

并且,人类的那一语言网络规模不算大,当把相关那些组织全部聚拢到一块儿的时候,其大小仅仅如同一颗草莓那般 。

虽然很小,一旦它受损影响却十分巨大。

举个例子,会致使各种失语症的,是受损的语言网络,于这种状况下,人的复杂思维仍旧存在,然而却被困在了无法表达的脑子里面,有时,甚至难以分清别人所说的词,。

_大脑扫描器_大脑扫描仪

Fedorenko于麻省理工学院,和博士后研究员Andrea de Varda(左边那位)以及Halie Olson(右边那位) ,在一起 。

扫描1400人大脑

她发现了人脑中的「语言网络」

在苏联,Fedorenko于上世纪80年代成长起来,从幼时起,就对语言产生了兴趣。

她,在母亲提出的要求的促使之下,掌握了俄语,具备了英语能力,提升了法语水平,知晓了德语知识,熟悉了西班牙语内容,还了解了波兰语,总共六种门类的语言 。

成绩优异的她最终获得了哈佛大学全额奖学金。

她于哈佛大学进行主修,主修的专业是语言学,然而在学习这个专业的进程当中,她察觉到了语言学存在的局限性。

这些语言学课程,呈现出一种饶有趣味的特质,然而,它们更倾向于类似解谜的性质,并非是针对现实世界究竟如何运行进行阐释的那种状态。

于是她又学习了心理学。

2002年,她从哈佛大学毕业,获得心理学与语言学学士学位。

接着,Fedorenko步入麻省理工学院,也就是MIT,去攻读认知科学以及神经科学的研究生课程,而后在2007年拿到了博士学位。

在这个期间,她着手和Nancy Kanwisher一起合作,Nancy Kanwisher是最先发现梭状回脸区的,梭状回脸区是特地用来识别人脸的区域,。

Fedorenko尝试去寻觅语言于大脑里的相应区域,不过在那个时候,这一领域的研究根基是颇为脆弱的。

在针对约1400名受试者展开的大脑扫描里,Fedorenko辨认出一个普遍存在着的语言网络,这个网络,被她界定为「始终对语言计算予以负责的组织」。

经过持续不断地积累诸般研究成果之后,于2024年,Fedorenko在《自然综述:神经科学》上刊发了一篇综述文章啦,还带有标点符号呢。

她把人类语言网络界定成一种「自然类别」,这是一个天然形成、独自成型、专门用以处理语言的功能单元,它存在于「每一个典型的成年人脑中」,。

大脑扫描器__大脑扫描仪

Fedorenko办公室之中的三个大脑模型,将语言网络突显了出来。从上面往下面看:那呈现紫色的,是Laura Bundesen所进行的刺绣作品;而呈现红色的,其一乃是Hannah Small做的十字绣;其二同样是呈现红色的3D打印模型。

什么是语言网络?

存在一组核心的区域,它处于成年人大脑当中,作为系统,此系统互相连结为一个整体,在负责针对语言结构进行计算 。

它们存储着词语跟意义之间所存在的映射关系,存着如何将词组合成句子的那种规则。

我们在学习一门语言时,学的就是这些东西。

只有掌握了它们,我们才能够极为灵活地运用这种「代码」,只要你通晓一门语言,便可以将一个念头转变成词序 。

费多连科宣称,语言网络如同人类身体其他的器官那般,属于一个自然类别,具备一个具备能指出具体位置这样特性的物理结构。

比如,梭状回脸区就是一个可以明确界定的功能单元。

语言网络之中,好些人的额叶皮层,有三个区域,这些区域,都处在左额叶的侧面。

另外,有几个区域呢,分布在中颞回的侧面,那是一大片厚厚的组织,这片组织沿着整个颞叶延伸 。

这些构成了语言网络的核心部分。

我们可以从多个角度看到它们的整体性。

比如,将人放置于fMRI扫描仪之中,以期观察语言处理与对照条件之间的差异,而这些区域始终是一同发生变化的。

费多伦科宣称,直至当下,已然扫描了差不多一千四百人,此刻得以构建起一张概率地图,所呈现的是这些区域最具可能出现的所在位置。

虽然个体之间略有差异,但整体模式非常一致。

有一些组织,在这些额叶的大区域里,于可靠执行语言计算,每个人都会有,并且在颞叶的这些大区域里,同样存在 。

语言网络,和其他已知的、跟语言存在关联的脑解剖区域不一样,比如说布罗卡区(Broca’s area)。

Fedorenko抱持这样的看法,布罗卡区在更大程度上是一个针对发音动作开展相应规划的区域。

它主要依据语音的声音表征,算出说出那些声音所需的动作,指挥嘴部肌肉活动,它属于语言网络下游这一层,接收来自语言网络传递过去的结构化语言信息。

语言网络,它并不对发声负责,更别说参与思考了,本质而论,它作为隶属于一种基础层面的感知以及具备运作能力特征的体系,担当着联系具备超越较低层次且更为抽象观念以及拥有逻辑性推究能性的体系其间转换通道的角色。

Fedorenko提到人类主要用语言做两件事。

首先是一种表述,脑袋里突然出现一个模模糊糊的想法,而后你要从词汇的储存之处(这里不但包含单个的词,而且还有更大的架构以及组合形态)挑选一组词语排列顺序,将那个想法表现出来。

然后,运动系统被语言网络给予了这个词序,借助语言网络,通过它,运动系统得以让你进行说出、写出来或者打手语这些行为 。

第二点在于理解,当声音进入耳朵,亦或是光线进入眼睛之后,感知系统会先将输入的内容处理成词序 。

其后,语言网络进行解析,于词序当中寻觅熟悉的块,然后将这些块指向存储于其他地方的意义表征。

有一个系统,它是一个「形式到意义的映射仓库」,这个仓库处于不断更新的状态,在表达方面如此对待,且在理解方面也是如此这般 。

具备了这套代码之后,我们不但能够将想法表述出来,而且可以领会其他人所表达的言语。

倘若语言网络的功能在于用于交流,那么语言网络专一化究竟细致到何种地步呢,有没有存在专门针对某些话语作出反应的细胞呢?

Fedorenko觉得语言依靠上下文,所以据此推测语言网络系统之中的编码方式会有点分布式,或许存在对语言某些特定方面反应尤为强烈的神经元。

比如说,在语言网络对应的区域当中,存在着一些细胞,这些细胞对于书面形式呈现的语言以及通过听觉获取的语言,同样会产生类似的反应。

讲到语言网络的模式,或者语言网络的特征,Fedorenko觉得,大脑一般物体识别机制,和语言网络之中的抽象程度,是十分相似的。

这与下颞皮层当中储存着物体形状片段,梭状回脸区储存着「一块一张脸的模板」是相似的。

我们借助这些表征去认出现实世界里的物体,然而它们自身和我们的世界知识不存在直接关联。

拿着一条毫无意思言语「没有颜色的绿色念头恼怒地进入睡眠状态」来说吧,我们大概能够听明白它的组成结构,不过却根本没办法将它跟任何实际生活里的知识联系起来,。

费多伦科与其他团队所做的研究,证实了语言网络就这类没有意义的句子的反应强度,跟针对那些有意义的句子的反应强度,近乎相一致 。

这并非表明语言网络「愚钝」,而是意味着它的确是个相对浅显的系统,。

费多连科赞同,有一种表述是,每个人的脑袋里都存在一个语言模型,他认可这样的说法,呢。

她秉持这样的看法,语言网络于诸多方面,皆酷似早期的大模型,其一为去探索学习语言的规律,其二是去明晰词与词之间所存在的关系,。

于现实里,你或许会碰到一个说话极为顺畅之人,然而听了片刻将会发觉他们压根没讲任何事情,就是其身的大脑亦是毫无损伤的。

这表明,他们仅仅是启动了大脑里头语言网络那块区域的功能,然而思考的那一部分,根本就没被启用。

虽然,人类的语言源自有着像GPT那般「无意识」状况的类似系统,这听上去略微存在不符合直觉这一层情况存在呢。

并且,Fedorenko在研究刚开始时段也觉得语言是高级思维的关键所在,然而随后她所进行的研究却并不对这一出假设予以支撑。

早在2011年,她就已明晰,语言网络的各个部分,全都高度专门用于语言,是那种专门化的状态 。

「对于科学家来说,只能更新认知,继续向前探索。」

参考资料:

哇,https://www.quantamagazine.org/the-polyglot-neuroscientist-resolving-how-the-brain-parses-language-2025120日/,这个链接指向的是量子杂志上的一篇关于多语言神经科学家解析大脑如何解析语言的文章哦,日期是2025年12月5日呢 。 , 。

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