第6章　“控制器”之大腦抽象：四大控制原語

編程的本質是控制復雜性。復雜性包括問題本身的復雜性與大腦控制的復雜性。對于前者，可采用關注點分離分而治之，抽象為“算法+數據結構=程序”來解決。對于后者，我基于自身文理各半的編程及詩詞創作經驗以及中美各半生的大腦來回切換的經驗，通過半面虛擬機仿真來抽象大腦控制器的運行規律。

大腦在運行，這個運行態用計算術語稱為“進程”，是對運行中的大腦代碼與數據的抽象。但我們可以邊開車邊聽音樂，同時還與車內人說話，這就涉及進程切換與斷點接續（由“寄存器”與“堆棧”保存斷點數據與狀態）。圖6-1展示了一個抽象的大腦進程，我通過將它切割為更小粒度的“線程”以精確控制，如此可極大提升大腦的性能與效率。

我將大腦進程切割為四大線程：感性直觀力，這是中華文明的特長；理性思維力，這是西方文明的優勢；以及這兩個力“正反合”出來的想象力。于是創新創造力=感性直觀力+理性思維力+想象力，這三大線程可控。另一條不可控的線程為原始直覺，但凡重大創新創造都需要這條神秘的線程。以上四大線程統稱為四大控制原語。

四大控制原語之一——感性直觀力：中華民族的主導思維模式

概言之，農耕文明時代的中華文明高光燦爛，炎黃族譜上，創新創造此伏彼起，博學鴻儒大師輩出：以孔子、老子（合稱孔老）為代表的思想家、哲學家，以李白、杜甫（合稱李杜）為代表的詩人、文學家和藝術家，以司馬遷、班固（合稱馬班）為代表的史學家，以四大發明為代表的技術創新，以三教九流為代表的學術百家，以孫子、吳起為代表的兵家、戰略家，還有以商圣白圭、巴寡婦清為代表的商業家、企業家等。在首屆胡潤創新榜發布會的演講上，我賦詩《炎黃族譜》以概。

這些成果是通過什么樣的思考方式取得的呢？一個民族的思考方式隱含在其語言文字之中，因為我們通過語言文字來思考。考察東漢許慎所著的《說文解字》提出的漢字六書，即象形、指事、會意、形聲、轉注、假借（其中后兩者是用字而非造字，故略），通過梳理漢字的創造過程與機理，反推其背后的思維模式。

三千多年前的甲骨文是已解讀的最早的漢字，第一批漢字是以象形法造出的。許慎定義“象形者，畫成其物，隨體詰詘，日月是也”，即先民對大自然如日、月等觀物取意、整體把握、直接描摹，其背后是整體直觀的思考方式。

象形主要局限于造實物名詞，其他如抽象概念或形容詞、動詞、副詞等怎么辦？第二法“指事”，許慎定義“指事者，視而可識，察而見意。上下是也”。“上”字是畫橫線在龜殼之上，“下”字是橫線在龜殼之下，用象征性符號或在象形上加上指示性符號來表意。其隱含的是關聯性（connection）、相關性（co-relation）思維，它對具體經驗做關聯類比（analogy），如吃核桃補腦是“以形補形”；或對抽象經驗做關聯象征（symbolize），如“水能載舟亦能覆舟”，水指百姓，舟指政府。

用半面算法還原漢字創造過程，如圖6-2所示。“起”是畫圖，“承”是象形，而“轉”到指事意味著漢字創造從象形向表意演進。《說文解字》收錄了9353個字，象形字和指事字共占比5.5%。“合”則是第三法會意，許慎定義“會意者，比類合誼，以見指撝，武信是也”，即把兩個或兩個以上的獨體字根據意義間的關系合成新字，以表示這些構字成分合成的意義，如止戈為“武”、人言為“信”。《說文解字》有1167個會意字，占比約12.5%，隱含的思維是聯想（associate）與綜合（synthesis）。

到“合”為止，創造的漢字仍遠未滿足需求，因為有些意思即使三四個獨體字綜合也不能搞定，于是形聲法誕生。許慎定義“以事為名，取譬相成。江河是也”，即由形旁和聲旁拼裝，因形見義，據形知音，形旁表示該字的意思或類屬，聲旁表示該字的相同或相近發音。通過將表意和表音跨界整合，一舉突破了前三法只在視覺維度的思維束縛。形聲字在《說文解字》中占比82%，在現代7000個常用漢字中占比80%，成為顛覆性創新，如圖6-2右部的第二級求反，其隱含的思維是跨界綜合。

我作圖6-3展示中西思維對比，簡言之，我們長于左部的基于感性直觀力的詩性思維，以時空切割經驗，相信眼見為實，注重結果導向，主要思維技術正是詩歌創作的“賦比興”三法，以及之上的綜合：

●“賦”即直觀—鋪陳，感觀所感、就事論事，如“七月流火，九月授衣”。

●“比”即類比—象征，用具象、淺近的事物類比心中的事物，相關性類比如“手如柔荑，膚如凝脂”，或符號性象征如“碩鼠碩鼠，無食我黍”。

●“興”即聯想—跨界，托物起興，先言他物，引起聯想，如“關關雎鳩，在河之洲。窈窕淑女，君子好逑”，雎鳩與男女之間形成了綜合。

●“綜合”：中國是古典綜合，是在子系統層面的整體綜合；而西方文明是現代分析綜合，是在要素層面、基于要素或概念的邏輯分析之上的綜合。

四大控制原語之二——理性思維力：西方文明的主導思維模式

西方文明發源于地中海地區，首先是商貿發達的記賬需求促使蘇美爾人在五千多年前發明了鍥形文字，隨后埃及人發明了象形文字，腓尼基人創造了人類第一批字母文字（22個字母，無元音），此后希臘人增加了元音，羅馬人進一步簡化為拉丁文，最終希臘字母和拉丁字母成為所有西方國家字母文字的基礎。我用“起承轉合”邏輯將這段文字演化歷史還原如圖6-4所示，而從視覺信號的象形到聽覺信號的字母是抽象度的一大飛躍。

隨后，亞里士多德開創了形式邏輯的思維形式，如圖6-3右部所示，西方思維技術為“邏輯三式”的概念、判斷、推理，特別是其三段論演繹推理更是古代邏輯的巔峰之作。歐幾里得的《幾何原本》是應用邏輯在人類社會的第一個演繹體系，它從不證自明的公設出發，對定理的每個證明必須以公設、公理或此前已被證明了的定理為前提，推演出一個完美體系，這種演繹范式成為后世創建知識體系的典范。

此后，伽利略發明望遠鏡觀察宇宙星空，通過實驗獲取小數據建立數學模型，敲開了近代實驗科學的大門，開創了實驗歸納范式。當然，從人類歷史來看，最早的科學研究只是觀察、記錄和描述自然現象，如中國于公元前613年最早確切記錄了后來被命名為“哈雷彗星”的那顆星，然后從公元前240年起，其每次回歸無一遺漏地被記錄下來。

邏輯方法自此沿著這兩條線繼續前行：一條是歐陸派的理性演繹法，以笛卡爾為代表，經斯賓諾莎、萊布尼茨、沃爾夫等發展，他們認為思維的起點是少數的“天賦觀念”，主張采用自上而下的演繹推理，后發展為“假說—演繹”；另一條是以英國為主的經驗歸納法，以培根為代表，經霍布斯、貝克萊、洛克、休謨等發展，他們主張從觀察與實驗出發，積累數據，自下而上地歸納出新知識。

最終，康德整合兩派的思想，提出人的思維過程是用先驗的認知能力去整理后天的感覺經驗，從而形成綜合判斷的過程。因為演繹推理是把已有的知識條分縷析、推導推理，它雖然可靠但不增加新知識；而歸納分析是從離散的經驗中抽取共性、形成規律，它雖然增加了新知識但不可靠。只有達到人的自我意識的能動的、綜合的高度，才能形成整體體系和概念框架，于是新思想、新知識才有可能被創造出來。所以，演繹和歸納成為科學思維的兩大范式。

第三范式——計算思維。繼演繹與歸納之后，理性思維還有其他方法嗎？不妨以物理學為例。此前物理學共有兩大分支，一是基于演繹的理論物理學，二是基于歸納的實驗物理學。1946年，人類第一臺計算機誕生；若干年后，一種嶄新的范式——計算思維呱呱墜地。

中國科學院前院長路甬祥院士認為，計算機對于物理學研究來說有兩方面的意義：一方面，對于沒有解析解的物理方程可以用計算機實現數值解；另一方面，對于實際上不能實現的某些設想的實驗可以用計算機來模擬。這就是數學實驗，它是一種介于經典演繹法與經典實驗法之間的新科學認識方法，其實質在于它不是對客觀現象進行實驗，而是對其數學模型進行實驗，即對自然過程進行數字模擬仿真，其目的在于獲得某些新發現、新靈感，并通過演繹論證與實驗驗證來進一步確證……到20世紀60年代末，一門嶄新的學科——計算物理學誕生，由此標志著物理學領域三足鼎立格局的形成。[1]

整個半面創新的理論創構正是基于計算思維，它通過對創新創造這個復雜問題構建模型，用系統設計與架構方法進行虛擬機計算仿真，從而逼近并理解人類“創新創造”這種復雜行為。如圖6-5的左部所示，把這三大理性思維按其在人類歷史的出場順序以“起承轉合”表示。

何謂計算思維？總結卡內基·梅隆大學計算機系周以真教授2006年文章的要點如下：計算思維是運用計算機科學的基礎概念去求解問題、設計系統和理解人類行為的思維。計算思維是通過約簡、嵌入、轉化和仿真等方法，把一個看來困難的問題重新闡述成一個我們知道怎樣解決的問題。計算思維是一種遞歸思維，是一種并行處理思維。它評價一個程序時，不僅僅根據其準確性和效率，還有美學的考量，而對于系統的設計，還考慮其簡潔性和優雅性。計算思維采用了抽象和分解來迎戰復雜任務或設計巨大而復雜的系統，它采用關注點分離的方法，選擇合適的方式去陳述問題，或選擇合適的方式對問題的相關方面構建模型使其易于處理。計算思維是通過冗余、容錯、糾錯的方式，在最壞情況下進行預防、保護和恢復的一種思維；它利用啟發式推理來尋求解答，是在不確定情況下的規劃、學習和調度。[2]

中國科技大學陳國良院士將計算思維稱為構造思維，認為其以設計和系統架構為特征，并以計算機學科為代表；是運用計算的基礎概念去求解問題、設計系統和理解人類行為的一種方法；是一類解析思想，它綜合了數學思維（求解問題的方法）、工程思維（設計、評價大型復雜系統）和科學思維（理解可計算性、智能、心理和人類行為）；它的本質是抽象和自動化。[3]

第四范式——大數據分析。2007年1月11日，圖靈獎得主吉姆·格雷在美國國家研究委員會計算機理事會上發表演講時稱，隨著數據的爆炸性增長，“數據密集型的科學發現”將從第三范式的計算仿真模擬中分離出來，成為繼實驗歸納、理論演繹、計算思維之后的第四范式，這就是現在所稱的“大數據”。當然，其對人類思維的最大顛覆是放棄了對因果關系的追求而代之以相關關系，亦即只需知道“是什么”，無須知道“為什么”。我將其以“第二輪求反”補于圖6-5的右部。它與第三范式的最顯著區別在于，計算思維范式是先提出理論假設，再搜集數據，然后通過模擬仿真進行理論驗證；而大數據范式因為先有了海量數據，所以無須假設和建模，只需通過海量計算即可得出之前未知的理論。

四大控制原語之三——想象力：感性直觀力與理性思維力的“正反合”

想象力比知識更重要，因為知識是有限的，而想象力概括著世界的一切，推動著進步，并且是知識進化的源泉。嚴格地說，想象力是科學研究中的實在因素。[4]

——阿爾伯特·愛因斯坦

中華民族的想象力多體現在詩歌與文學影視作品之中：

●開創者應是先秦時期的《楚辭》《莊子》《山海經》，恢詭譎怪，奇幻萬千，荒誕迷離，出人意表。

●接下來到兩漢魏晉南北朝時期的道家、道教與佛教興盛后的《淮南子》《世說新語》《抱樸子》。

●再到中華文明巔峰時期的唐詩宋詞波瀾壯闊的想象力，文質相炳煥，眾星羅秋旻，特別是最具想象力的“三李”：李白、李賀、李商隱。

●最后到明清時期的《西游記》《聊齋志異》，延續至今的時代代表應屬劉慈欣的科幻系列《三體》以及中國第一部科幻電影、吳京主演的《流浪地球》。

以李賀為例探討想象力之來源。李賀字長吉，號稱詩鬼，開創詩派“長吉體”，其文詭異幻誕。我認為他稱得上中國詩史上想象力第一人。不妨以描摹音樂的三篇大作類比，從中可以看出李賀的想象力高出白居易、韓愈一籌。

白居易《琵琶行》片段：

……

大弦嘈嘈如急雨，小弦切切如私語。

嘈嘈切切錯雜彈，大珠小珠落玉盤。

間關鶯語花底滑，幽咽泉流冰下難。

冰泉冷澀弦凝絕，凝絕不通聲暫歇。

別有幽愁暗恨生，此時無聲勝有聲。

銀瓶乍破水漿迸，鐵騎突出刀槍鳴。

曲終收撥當心畫，四弦一聲如裂帛。

……

韓愈《聽穎師彈琴》：

呢呢兒女語，恩怨相爾汝。

劃然鑾軒昂，勇士赴敵場。

浮云柳絮無根蒂，天地闊遠隨飛揚。

喧啾百鳥群，忽見孤鳳凰。

躋攀分寸不可上，失勢一落千丈強。

嗟余有兩耳，未省聽絲篁。

自聞穎師彈，起坐在一旁。

推手遽止之，濕衣淚滂滂。

穎乎爾誠能，無以冰炭置我腸。

李賀《李憑箜篌引》：

吳絲蜀桐張高秋，空山凝云頹不流。

江娥啼竹素女愁，李憑中國彈箜篌。

昆山玉碎鳳凰叫，芙蓉泣露香蘭笑。

十二門前融冷光，二十三絲動紫皇。

女媧煉石補天處，石破天驚逗秋雨。

夢入神山教神嫗，老魚跳波瘦蛟舞。

吳質不眠倚桂樹，露腳斜飛濕寒兔。

《新唐書·李賀傳》載其創作過程，說李賀每天晨起騎馬背錦囊外出，心有所感即記下投入囊中，等到晚歸再成詩，而非先立題目再寫。賀母讓婢女取出錦囊，看到這么多的草稿，心疼道“我兒要嘔出心肝才罷休啊！”，于是傳下成語“嘔心瀝血”。

北京大學陳貽焮教授如是解析：“對某一史實或生活中某一事物偶有所感，便從一點伸發開去，精鶩八極，神游千載；既要從現實中解脫出來，力求想象的荒誕，又要緊緊地依據生活經驗，力求感受的真切和形象生動，并設法將這對立的兩方面統一在同一詩歌意境中。”[5]亦即想象力的來源，是源于生活卻高于生活，即注意到了感性直觀所直接感受到的具體經驗，于是在此點上理智地想象，在時間維度神游千載，在空間維度精騖八極，在復雜性和多樣性上甚至可以空想、幻想、神秘地想。

西方關于想象力之概述。從柏拉圖開始的西方傳統是推崇思維和理性。亞里士多德認為，人的思維過程一般先從接觸具體事物開始，通過感知事物形成記憶，積累為經驗，隨著同一事物的多次記憶及其經驗的增多，最后產生出把握事物本質的潛能。經驗的積累屬于個別知識，由經驗進一步概括出要點，便在思維中產生對某類事物的一般性判斷，即理性知識。而想象是外在感性事物在自己的意識中的影像或摹本，那是詩人、藝術家打交道的對象。甚至在柏拉圖所描繪的理想國中，理性和真理才被尊崇，感性的、引起快感的詩人、藝術家則被驅逐出境。

直到兩千年后康德才打破了傳統，提出想象是在直觀中再現一個本身并未出場的對象的能力，并提出“三重綜合”，即直觀中把握的綜合、概念中認知的綜合，以及想象中再生的綜合。當然，康德只是把概念與感性直觀等在場的東西綜合在一起，他依然認為思維與概念高于想象，特別是在實踐理性中排斥想象。

現代哲學發展到尼采、胡塞爾、海德格爾等才發生了真正的轉向，他們認為思維與概念，包括感性直觀，都只是把握事物的整個過程中的一個環節，只能認識世界，它們需要被超越；而想象力、創造力才是最高環節，它們可以改造世界。

想象力應是感性直觀力與理性思維力的“正反合”。想象力就是把各種出場的東西和不在場的東西綜合為一個整體的綜合能力。海德格爾還增加了時間維度，即想象空間是由過去的東西在現在中的潛在出場或保存，以及未來的籌劃在現在中的尚未實現的到達而構成的“共時性”的統一體。如此一來，想象力就擴張了思維的邊界，于是四大控制原語——原始直覺、感性直觀力、理性思維力與想象力構成了“起承轉合”的關系，圖6-6簡明地展示了想象力的來源。

至此，創新創造力呼之欲出：感性直觀力是通過行萬里路、讀萬卷書而獲得具體性、特殊性、整體性的直接與間接經驗，是詩性的天人合一；理性思維力則是通過主客分離的概念思維去把握一般性、客觀性和普遍性；而想象力將二者“正反合”，以把握在場與不在場的融通為目標，將感性具體與理性普遍融通為萬物一體/互滲的再綜合，如此形成新的多樣性和復雜性，而后者正是創新創造力的呈現；而這種二次綜合的導火索，是長期沉浸于探索之后的原始直覺。

四大控制原語之四——原始直覺

直覺應處于無意識層，指沒有經過意識層的推理而對事物瞬間產生了判斷，即意識層的理性邏輯通常不是新思想產生的源泉，而是那個神秘直覺不經意地觸碰到了新思路的脈點，一觸而發，引爆靈感。不妨看2018年北京大學校慶的演講代表、1978-1985年數學系本碩學員張益唐先生的案例，我讀完其篳路藍縷的傳奇，認為比之電影《美麗心靈》更令人震撼，潸然而賦。

《七律·讀北大百廿周年演講嘉賓張益唐學長解孿生素數傳奇》

2018年6月20日

三光出殼六合輝，久負青蒼晚暮碑。

八卸大題希柏特，兩清小帳賽伯威。

落云著露紅塵淚，采數為薇紫夢歸。

自許乾坤逐大問，更尋天問第一推！

張益唐在美國普渡大學獲得博士學位，因論文導致其導師多年前的一篇論文被證偽而未獲導師推薦，最終未謀得教職，只好在快餐店Subway算賬、送外賣謀生，業余時間仍全然沉醉于數學興趣。2012年7月，其一個偶發靈感取得了諾獎級突破。2013年，他在數學界已是絕對高齡的58歲，其發表的論文因證明了Hibert（希柏特）第八問題“孿生素數猜想”的一個弱化形式而轟動世界。

自從博士畢業離開普渡大學之后，張益唐思考的那些數學難題，正在變成果實……到了2010年左右，張益唐發現他也許可以在孿生素數猜想上有所突破。這個問題他已斷斷續續想了多年。2005年來自三個國家的數學家曾合作多年想解決這個難題，但他們就差一點點，誰也跨不過去。2008年美國數學所專門為此開了一周的研討會，但仍沒有人突破，大家都很悲觀。不過張益唐認為，那剩下的一步也是最艱難的一步，就像是跨過一根頭發絲那么微妙。他嘗試過很多辦法——也許不是一根頭發絲，而是半根甚至四分之一根的距離，但他就是邁不過去。“我有一種直覺，我沒法去論證這種直覺。但直覺告訴我，我應該可以做出來。”2012年7月，張益唐打算給自己放個假，前往科羅拉多州的朋友家休息。他沒帶任何書、論文、計算機，只是想放松一下……朋友家的后院有兩株樹，夏天的時候，常有梅花鹿到樹下乘涼。那天下午，張益唐走到后院等待梅花鹿。像往常一樣，他在后院走來走去，然后某個瞬間，他似乎突然想通了……很久之后，張益唐說，他沒看到梅花鹿，但就是在那一刻他邁過了那根頭發絲般的距離。[6]

在數學創造中人類心智從外界獲取的東西最少，法國數學大師昂利·彭加勒（Henri Poincaré）認為這種心智過程接近于創造的本質，并詳細描述了自己的過程，概言之：先是意識自覺地專注與沉思作為準備過程；然后是無意識的活動，即直覺產生于無意識的活動；再后是頓悟的顯現，它產生在無意識向意識過渡的過程中，并出現在意識的邊緣，于是潛伏的直覺發現經由靈感在大腦的意識層中顯現；最后是有意識地驗證新發現。或曰：靠直覺來發明，靠邏輯來證明。[7]

直覺可控嗎？我根據人類歷史中的重大發現或發明的案例，結合自己詩詞創作的體會，作圖6-7。其中f2與f3是直覺常現的時點。一旦直覺出現，圍繞那個觸點由點及面、由表及里，運用想象力不斷擴張思維，最后引入邏輯來證實或證偽。

天才與大師：兩類不同性質的創新創造

美國經濟史專家大衛·格蘭森（David Galenson）比較了現代藝術史上兩類創新創造之道：一類如保羅·塞尚，為求索式；一類如畢加索，為發現式。他將前者稱為實踐型，后者稱為概念型。[8]

實踐型創新者終生上下求索，執著于把事情做到極致，起初其目標未必清晰，后期通過大量實踐試錯，總結經驗教訓，在過程中其目標逐步清晰，技藝也不斷提升，這是一種連續性、增量式的狀態漸變。而概念型創新者主要依靠直覺靈感和超凡想象提出構想而引發領域變革，這是一種跳躍性的狀態突變，他們在結果發生前已在頭腦預先創造出了清晰的概念或圖像，執行時不是用試錯法，而是呈現出一種將頭腦中的概念或圖像直接轉化出來的系統化的工作。

大衛還將兩人各自的畫作在拍賣市場上的價格與其年齡分別作為因變量和自變量繪制了函數曲線，如圖6-8所示。概念型創新者年紀輕輕、無需經驗只憑想象即可成功，而實踐型創新者需要經驗、閱歷、磨難、反省，一般成功之時，歲月也不饒人了。根據書中的統計，前者成功多在30歲左右，后者成功多在50歲之后。中華傳統對這兩類成功也各有稱謂，概念型創新者被稱為天才，實踐型創新者被稱作大師。

天才舉例：在科技界，牛頓26歲時提出萬有引力定律，愛因斯坦26歲時提出相對論。根據對1901-2011年諾貝爾科學獎得主的年齡統計，獲獎之作在30歲前完成的占比13%。在音樂界，莫扎特21歲時已寫出傳世作品。在哲學界，維特根斯坦29歲時寫出《邏輯哲學論》。在IT界，人類文明此前從未思考過什么是可計算，1935-1936年，邱奇提出λ算子，圖靈提出圖靈機，克林提出一般遞歸函數，導致最偉大的創新之一——計算機的誕生，彼時邱奇32歲、圖靈24歲、克林27歲。

回到中國，在“李杜文章在，光焰萬丈長”的詩詞行業，李白是天才，杜甫是大師。李白斗酒詩百篇，純粹以氣運詩，羚羊掛角無跡可求；杜甫“晚節漸于詩律細”，是有章可循的勤奮耕耘典范。李白生前即大名遠揚，而杜甫過世后才慢慢成名。然而歷史詭異，千年之后，注杜者千家，而注李者僅二十有余，蓋因大師可循而天才難馭，杜詩終成行業標準。

本章參考文獻

[1]路甬祥.創新的啟示[M].北京：中國科學技術出版社，2013：50.

[2]Jeannette M. Wing.Computational Thinking[J].Communications of the ACM，2006（3）：33-35.

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[4]〔美〕阿爾伯特·愛因斯坦.愛因斯坦文集：第1卷[M].北京：商務印書館，2018：409.

[5]陳貽焮.唐詩論叢[M].長沙：湖南人民出版社，1980：208.

[6]謝丁.隱士張益唐[J].睿士，2015（11）.

[7]〔法〕昂利·彭加勒.科學與方法[M].北京：商務印書館，2010：25-36.

[8]DAVID GALENSON. Old Masters and Young Geniuses[M].Princeton University.Press，2006：4-5，23-24.

[9]陳其榮，廖文武.科學精英是如何造就的[M].上海：復旦大學出版社，2011：44.