《關於大腦的七又二分之一堂課》:從出生到死亡,大腦(幾乎)可以預測你做的每一件事

《關於大腦的七又二分之一堂課》:從出生到死亡,大腦(幾乎)可以預測你做的每一件事
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我們想讓你知道的是

請想想你上次口渴喝水的情況。在喝完最後一口水後的幾秒,你可能就覺得不那麼渴了。這件事看似平常,但水其實要花20分鐘才會進入血流中,水是無法在幾秒鐘內就解了你的口渴的。那是什麼讓你解渴了呢?預測。

文:麗莎.費德曼.巴瑞特博士

大腦(幾乎)可以預測你所做的每一件事

從你出生的那一刻起到你停止呼吸的那一刻為止,你的大腦一直被塞在黑暗無聲的頭骨中。大腦日復一日地持續從眼睛、耳朵、鼻子與其他感官接收外在世界的感覺資訊。這些資訊不會以我們多數體驗到的視覺、嗅覺、聽覺與其他感覺等有意義的形式出現。它只是由沒有內在意義的光波、化學物質與氣壓變化所形成的彈幕而已。

面對這些感覺資訊的模糊片段,你的大腦必須想辦法弄清楚下一步該怎麼做。請記住,大腦最重要的工作是控管你的身體,讓你能好好存活下去。對於突然湧入的感覺資訊,大腦必須想辦法賦予意義,這樣你才不會摔下樓梯或成為某些野生動物的午餐。

大腦如何解讀這些感覺資訊,以便知道要如何進行下一步呢?如果大腦只有即時呈現的模糊資訊,那你就得在不確定的大海中拚命亂游,直到你想出最佳反應方式為止。

幸好大腦有著可用的額外資訊來源:記憶。你的大腦可以汲取你人生中的過去經驗,也就是你個人發生過的事情,以及你從朋友、老師、書籍、影片與其他來源學習到的事物。隨著神經元在千變萬化的複雜網絡中來回傳送電化學訊號,大腦在轉瞬間就會重建過去經驗的零碎片段。大腦將這些片段組成記憶,以推論出這些感覺資訊的意義,並猜測該如何處理。

你過去的經驗不只包括你周遭世界所發生的事情,也包括你身體所發生的一切。你的心臟跳太快?你喘不過氣來?你的大腦好像時時刻刻都在問自己:我上次遇過類似情境,那時我的身體發生類似的情況,所以我接下來做了什麼呢?你不需要完全符合情境的答案,只要類似到足以給予大腦制定適當行動計畫,以協助你生存甚至茁壯即可。

這解釋了大腦如何計畫身體的下一步行動。你的大腦如何從外部世界的原始資訊中找出像是森林游擊隊的這種高度寫實經驗呢?它又如何從劇烈心跳中產生恐懼感呢?

經由詢問自己,你的大腦再一次地從記憶中重建過去經驗:我上次遇過類似情境,那時我的身體發生類似情況且正準備要採取某個行動,所以我接下來做了什麼?我又出現了什麼樣的感覺呢?這個答案變成了你的經驗。換句話說,大腦整合了腦袋內外的資訊,以產生你看見、聽見、聞到、嘗到與感受到的每一件事物。

記憶是你所見所聞的關鍵成分,以下就有個簡單範例。請看看下一頁的3幅由線條所構成的圖。

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你看到什麼?(摘錄自羅格.普萊斯(Roger Price)著作《終極特路圖手冊》)(The Ultimate Droodles Compendium)

你察覺不到,在你腦袋中有數十億的神經元正試著賦予這些點線某些意義。大腦正在搜尋你一生中的過去經驗,一次做出數千種猜測,衡量發生機率,以試著回答這個問題:這些光波到底像什麼?這一切都發生在彈指之間。

那麼,你看到了什麼?一堆黑線與一些黑點?讓我們來看看,若給你的大腦多一點資訊,會發生什麼樣的情況。請下面的文字,再回頭來看看這3幅圖。

這3幅圖畫的是:一艘進到瀑布下的潛水艇、一隻單腳倒立的蜘蛛,以及跳台滑雪選手在出發之前向下遠眺觀眾。

這是從《終極特路圖手冊—羅格.普萊斯所有經典荒謬創作的完整收錄》(The Ultimate Droodles Compendium — The Absurdly Complete Collection of All the Classic Zany Creations of Roger Price)中所引用的特路圖,此書於2019年由托爾菲洛出版公司(Tallfellow Press, Inc)所出品。圖片經授權使用。三幅特路圖的標題為:進到瀑布下的潛水艇、倒立的蜘蛛以及跳台滑雪選手眼中的跳台與觀眾。(托爾菲洛出版公司版權所有,公司網址:Tallfellow.com.)

你現在看到的不會只是點及線,而是熟悉的東西了。大腦從過去經驗中的零碎片段組成記憶,超越了你眼前的視覺資訊並賦予其意義。在這個過程中,大腦確實改變了自身神經元的活化情況。你可能從未見過的東西,現在映入你眼簾中。那些點線並沒有改變,而是你改變了。

就是因為人類大腦可以建構自己體驗的東西,藝術作品(特別是抽象藝術作品)才得以出現。當你看到畢卡索的立體派畫作,並從中辨視出人的模樣時,就是因為你有人模樣的記憶,幫助你的大腦看懂抽象元素,所以才能辨識出來。

畫家馬塞爾.杜尚(Marcel Duchamp)曾經說過,藝術家只創造岀50%的藝術。剩下的50%是在觀看者的大腦中。(有些藝術家及哲學家稱這50%為「觀看者的部分」[the beholder’s share])


你是否曾在人群中看見朋友,但當你再定眼一瞧,卻發現那是不同的人?你是否曾覺得口袋中的手機在震動,但其實並沒有?你是否曾經在腦海中不斷播放一首歌,根本停不下來?

神經科學家總愛說,你日復一日的經驗是精心控制的幻覺,這種幻覺受到世界與身體的限制,但最終是由大腦所建構。這不是那種需要就醫的幻覺。這是那種每天都有的幻覺,創造出你的所有經驗,並引導你的所有行動。這是大腦賦予感覺資訊意義的正常方式,而且你幾乎感覺不到它的運作。

我知道這樣的描述有悖常理,但請等一下,我還有更多要說。整個建構過程是以預測的方式進行。科學家現在相當確定,大腦在光波、化學物質與其他感覺資訊觸動大腦之前,其實就已經開始感受到周遭世界的時刻變化。

在你體內的時刻變化也是如此,大腦在器官、荷爾蒙與各種身體系統的相關資訊到達之前,就已經開始感受到這一切。你感受不到這種方式,但這是大腦在世界中遊走並控管你身體的方式。

但是,請你不要直接就信了我的話。相反地,請想想你上次口渴喝水的情況。在喝完最後一口水後的幾秒,你可能就覺得不那麼渴了。這件事看似平常,但水其實要花20分鐘才會進入血流中,水是無法在幾秒鐘內就解了你的口渴的。

那是什麼讓你解渴了呢?預測。你的大腦在計畫與執行喝水及吞嚥動作的同時,就在預測喝水後會出現什麼樣的感覺,所以才讓你在水確實作用在血液的許久之前,就覺得比較不渴了。

預測將閃爍的光線轉換成為你看見的物體、將氣壓變化轉換成聽得出來的聲音,也將化學物質的軌跡轉換成為嗅覺與味覺。預測讓你可以閱讀這頁上彎彎曲曲的符號,並理解成字母、單字與想法。預測也是為何句子沒有句尾時會讓人覺得怪怪的原因。




引領台灣2030科技轉型兼容「創新、包容、永續」三大願景,新科國科會主委吳政忠:我們從被動解題到主動出題!

引領台灣2030科技轉型兼容「創新、包容、永續」三大願景,新科國科會主委吳政忠:我們從被動解題到主動出題!
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我們想讓你知道的是

近期國內政府組織的重要大事之一,就是科技部改制為「國家科學及技術委員會」(以下簡稱國科會)。這個過去主掌國家科技發展預算及科研方向的部會,為何要在這個時刻重新調整組織體質?以及國科會聚焦科技賦能「創新、包容、永續」議題,有哪些不同於以往科技部的實際作為?我們專訪國科會首任主任委員吳政忠了解背後脈絡,讓民眾更理解國科會的任務,透過科技轉型同時帶動社會、經濟、産業、環境等面向的嶄新出路。

科技部為何要改制為國科會?關鍵的決策考量之一,就是因為在科技管理過程,國家整體預算的限制,領導人必須找到最值得投資發展的科技方向。也是在此脈絡下,吳政忠提到他在2017、18年時候,他擔任政委與林萬億政委、唐鳳政委,共同邀集多個國內政策智庫、領域專家,並廣泛接觸社會各領域不同世代、拜訪國際專家,採取多軌意見徵集及討論交流機制,共同集思廣益之後,擘劃出「台灣2030願景」藍圖。

這項跨智庫的研究勾勒出台灣未來將面臨的具體挑戰,像是人口高齡化及少子化、資源循環利用、工作樣態劇變、地緣政治…等明確方向。針對相關趨勢,經過多次討論檢視,提出2030「創新、包容、永續」的願景。不過這些議題跟科技有關面向,交給過往的科技部執掌就好,為何需要國科會扮演統籌角色?

吳政忠解釋,在他心中,國家的科技政策,不只是科技本身,而是與社會、經濟、産業、環境等面向環環相扣。如果是過去的科技部角色,很難與其他部會落實橫向的有效串接,因此在這個國科會成立的時間點,不僅能有效配置政府的科技預算,同時還要整合其他跨部會成員,讓各自部會原本執行的任務能加以妥善融合,更有效率達成未來2030年的「創新、包容、永續」的願景。

另一方面,吳政忠也提到,當這幾年疫情肆虐全球,口罩國家隊、晶片半導體,讓台灣躍升為舉世矚目對象。我們該如何從立基於ICT產業代工、OEM的基礎,運用新科技輔導台灣蛻變為兼具創新、包容、永續的數位島嶼、智慧國家?透過本次專訪,深入洞察國科會在管理相關科技產業發展,會扮演哪些要角及達成哪些任務。

以科技為體、跨部整合為用,從代工心態蛻變創新思維

過去的成功方程式,可能成為日後成長的阻礙。針對2030年願景的「創新面」,吳政忠提到,過去台灣善於等待歐美品牌開規格,再透過技術、人才實力在代工階段取得立足之地。現在,台灣更應該走出一條自己的創新之路,因為過去OEM模式下的人才培育,造就我們只練習解題,但不會出題目,於是商業競爭只能搶到次要商機。

台灣要創新,就必須有系統化改革,例如過去我們都避免犯錯,這與創新是格格不入的,而政府組織如果只仰賴單一部會,缺乏整合是無法用國家層級進行科技轉型。吳政忠說道,「國科會的成立,就是扮演協商跨部會的關鍵角色,從上游研究、中游法人單位、到下游業界應用,跨產學研一棒接一幫串起來,引領創新之際也能做到科技管理。」

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國科會主委吳政忠分享,國科會的主要任務就是做跨部會、上下游整合的工作。

要讓政策、計畫、再到管考,形成一個完善的Closed Loop(閉環),吳政忠以低軌衛星產業為例,他說,「幾年前聽聞SpaceX部署星鏈計畫,我們的太空中心從沒做過通訊衛星,我問如從零發展台灣自身低軌衛星要多久?答案是一、二十年!」

弔詭的是,這些衛星使用的關鍵零組件及晶片,就是由台灣生產。換言之,台灣擁有研發先進晶片的技術,更要從應用端創新找市場藍海。當時吳政忠擔任統合要角,集結太空中心、經濟部、工研院等單位,並且邀請民間企業加入,讓公私的資源整合得以敏捷組隊、快速試錯。

當時的遠見與行動,造就我們的「低軌衛星國家隊」成功打進國際供應鏈,更有望在2025年至2026年實現發射2顆自製的低軌通訊衛星。

走進尋常找問題、想答案,包容式普惠科技向大眾外溢

要想題目,政府組織可以從哪些地方找問題?吳政忠表示,「部會必須要跟地方、跟民眾多接觸,不要躲在辦公室裡面找題目;題目在哪裡?題目就在我們日常的生活,尤其價值最高的産品是越靠近身體,要知道人的需求在哪裡,『食醫住行育樂』處處是題目。」

吳政忠口中的食「醫」住行,「精準健康產業」正可以呼應2030願景的「包容」面向。讓醫療結合ICT科技優勢形成台灣未來百年大業。這兩大產業匯集的精準健康,不僅符合好題目的需求,讓普惠科技逐漸外溢到一般群眾甚至弱勢群體,減少城鄉醫療資源落差,用科技促成社會包容目標。

精準健康除了橫跨預防、治療診斷、照護等,同時基因、生理病徵大數據,這些資料運用怎麼合法合規,就不只涉及醫療院所、資通訊業者的責任,政府更需要擔負起守門人的職責。吳政忠不諱言,「幾十萬、百萬健康個資,如何避免資安竊取、妥善運用,這是國安問題,必須從管制角度完善規範。」

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國科會主委吳政忠解釋改制後的國科會主委由政務委員兼任,可提升跨部門溝通效率。

至於該怎麼做?吳政忠解釋,改制後的國科會主委是由行政院的政務委員兼任,這項制度的設計,讓政委有權協調各部門,商請各部會首長乃至行政體系官員,更有效率進行跨部會討論複雜議題。

以精準健康為例,相關利益關係者涉及民眾、醫院、醫材商、資通訊廠商、以及主管機關衛福部。針對想推展的創新應用,可透過「沙盒」模式驗證,以「並聯」多方協作商討模式,打破過去單點「串聯」溝通,進一步針對法規缺漏之處快速補強,又不拖累應用落地進度。

民眾有感的永續科技,培養跨界視野的科學人才

至於科技政策如何讓民眾有感,同時又實現永續目標?吳政忠坦言,科技效益要讓大眾從日常生活體察到,難度非常高,目前國科會的著力點有兩大方向。其一是基於前瞻基礎建設計畫,建構民生公共物聯網,打造中央與地方縣市交流平台,針對水、空、地、災議題,找出可行的科技解決方案。

吳政忠提到,以前嘉南一帶需要人力查看灌溉水道和閘門,這類職務被稱為「掌水工」,隨著農業鄉鎮掌水工高齡化,以及環境變遷造成氣候的不穩定,政府協助導入智慧流量監測、電動水閘門科技,幫助掌水工熟悉科技使用,減輕勞務工作的負擔,增進工作的效率,同時也能有效運用水資源達到環境永續。

國科會推動科技永續的第二個面向,則透過各種科普推廣計畫,吸引更多新世代人才投入科研。吳政忠指出,2019年開始舉辦Kiss Science—科學開門,青春不悶活動,把103個科研場域向外開放,並舉辦多達360場活動,鼓勵莘莘學子用趣味方式愛上科技、研讀科學。

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Photo Credit:國科會
國科會Kiss Science活動。

不過吳政忠認為,「所謂科學,不應只侷限理工也包含人文社會,讀人文社會也要懂科技」。學者出身的他,過去主要研究領域擅長於應用力學,搭上近期台灣地震不斷,瞬間化身教書的吳教授,展現他豐富的跨領域學養,親切談著地震波當中縱波(P波)、橫波(S波)的差異,他提到,科學在生活中的用處,就是當了解其中的原理,就能在災害發生當下比別人多一份淡定。

當科技定義的邊界越來越模糊,科技不止是國科會的科技,科技應該是與社會、經濟、産業、環境等共同介接。未來國科會在創新、包容、永續還有哪些新施政?讓我們拭目以待。

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