Category Archives: Scientific Study

我们说空间感知能力是一切智能的基础。今天我们简明扼要的来谈谈这句话的意思。限于篇幅，本文旨在给出一个大概的框架，跳跃性可能会比较强。为了保持文章的易读性，内容会做大的简化，也不对相关的文献做引用。 对生命中心的感知和识别 从简单的有机生物诞生以来，生物一直遵循着自然选择的淘汰和演化。趋利避害是生物物种得以生存的基本机制。趋利包括了进食和求偶繁殖，避害则是躲避天敌或者自然灾害。趋利，需要能够识别自己能够吸收的食物，可以交配的配偶（暂不考虑单性繁殖），避害则需要能够识别自己的天敌。 不管这种识别，是在哪个层次上的识别，简单的趋光或避光原则，简单的化学反应，神经反射还是复杂的大脑新皮层上的模式识别，都是对自己周围空间的识别，我们可以把这些空间里的食物，配偶和天敌都称作“生命中心”，都是与我们生命的生存相关的空间体。 说起来，生物体不过是有机大分子组成的一种复杂空间，比如最早的细胞的产生不过是一层油膜把一些遗传物质包在了里面。但是这种空间已经具备了识别其他空间的能力。这就是智能的开始。当然，趋利避害还只是简单的智能。 生物学家猜测，当简单的生命体发展出一些能够感光的细胞后，开始获得一些进化上的优势。比如可能可以游向有阳光的地方，那里可能营养物更丰富，或者发现有一大块阴影逼近的时候，可以及时的逃离。这些感光细胞一开始只能感受到一些光的明暗。但随着生物的演化，逐渐发展成了眼睛，有了更强的识别能力。 图：皮卡虫躲避奇虾（源自NHK纪录片） 但不同动物的眼睛仍然有很大的不同。比如哺乳动物里猎食动物的眼睛有很好的景深，可以准确的判断猎物与自己的距离。而食草动物的眼睛则缺乏很好的景深，但视角很大观察范围很大，可以帮助它们更早的发现天敌。兔子匆忙逃跑的时候很容易撞到树上，就是因为眼睛缺乏很好的景深。 这些哺乳动物，比如梅花鹿，就可以识别出来自己的母亲，也能够识别出危险的天敌如狮子豹子狼等。 而狼群豹群的围猎，更需要复杂多层次的空间感知能力，比如同伴的位置，攻击的策略等等。 今天的人类科学还没有研究的很清楚动物的意识到底是怎么回事，但应该不是以前大家认为的简单的条件反射。很明显，动物应该有识别“生命中心”的能力。虽然不像人类拥有语言，很多动物是可以通过一些特别的声音来做简单的沟通的，比如小丑鱼能发出某种特定的声音来给其他家庭成员预警。人类因为拥有了语言，可以帮助识别更丰富的生命中心，包括更为抽象的生命中心。因为语言，才形成了人类特有的“知识”。这种知识，很可能就是在人类大脑新皮层上的某种结构。 语言有助于记忆尤其是长期记忆的形成。当然，我们的视觉和听觉也会帮助我们生成记忆。我们看到熟悉的场景或者听到熟悉的音乐就会想起过去的某个片段。语言，则可以通过一定的逻辑关系将各个概念（生命中心）组成某种空间的结构，并且我们不断的通过思考和学习来优化这些结构。这些结构有不断抽象的层次，帮助我们把识别出来的各种生命中心组织起来，形成我们行动判断的依据。这种大脑新皮层上依据语言概念形成的空间结构，恐怕就是知识。 知识是由各种概念组成的，这个观点大家都很熟悉。说知识的综合与拆解非常重要，是一种基本的能力，这个大家可能也听说过。 但是我这里要说，知识的基本单元是重要体验，重要体验是知识的最基本的生命中心，知识是建立在重要体验基础上的抽象模型。另外，我还要说，人的智能是建立在知识基础上的，而所谓的综合能力，拆解能力，独立思考能力，解决问题能力等等都是建立在对生命中心的感知基础上的。我们可以不用提独立思考能力，解决问题能力等等各种概念，我们只需要知道生命中心的感知能力，以及在这个感知基础上的综合与拆解能力即可。其实，综合与拆解能力的基础也是对各个层级的生命中心的识别能力。所以，人类智能的基础，就是对各个层级的生命中心的识别。 如果我们能够清晰的认识到，知识的基本单元是重要体验，智能的基础就是对组成知识的各层生命中心的识别，那我们就能充分发挥知识的力量。现在大众对知识的概念，还停留在把知识当作书本或者文章式的理解。如果能够认识到知识是大脑新皮层上的基于重要体验的某种结构的话，我们可以把知识的力量发挥到所有需要的场景里去。 这里说的重要体验，就是对生命中心的体验。当我们能够识别我们的亲人或配偶时，这就是一种重要体验。所以，重要体验就是对生命中心的识别。比如，我们对社会的了解，很多东西是你用眼睛“看”不见的，但是你可以通过体验去“看”。这就是重要体验的意思。 大脑新皮层在哺乳类动物中开始出现，灵长类拥有比较厚的大脑新皮层，而人类的大脑新皮层则更是厚了很多。这个“多余”的大脑新皮层，我们认为就是用来储存知识的。因为人类这厚厚的大脑新皮层，人类拥有了更强的识别生命中心的能力。 哺乳类尤其是灵长类和人类的进化优势，靠的就是大脑智能的发展优势。人无利齿，没有强健的肌肉和极度的速度，就是狮子老虎的利齿肌肉与速度也无法和爬行动物的恐龙相比。人类的眼睛，嗅觉等比其他动物差的很远，更没有鸟类感知地球磁场的能力和鲨鱼感知极弱电流的能力。但人类的大脑，是独一无二的，这让人拥有了更强的识别生命中心的能力。 看见 释迦摩尼曾问他的学生，在一个漆黑的伸手不见五指的屋子里，你是见还是不见？或者说，如果你眼睛瞎了，你还能看见吗？ 在动物发展出能够感光的细胞也就是眼睛的前生的时候，可能已经先发展出了嗅觉或者触觉的感知能力。所以，虽然还不能“看见”，但是它们已经可以识别自己周边的生命中心，已经可以趋利避害。 眼睛不过是可以对我们所处物理空间里的光波产生反应。嗅觉不过是对气体中的分子的形状能够产生反应。触觉不过是对压强的反应。听觉不过是对空气中粒子震动的反应。细胞不过是一层油膜里面包了点遗传物质，从而有了单细胞生物。但当这种简单的生物可以感知周边的生命中心时，就有了最初的智能。 所以，即使没有眼睛，我们也能够“看见”。重要的不是眼睛，而是视神经后面连接着大脑区域的“看见”。脑科学发现，其他的感觉包括嗅觉和触觉听觉等等，这些神经最终都会连接到视神经后面的这块脑区域，对应的都是对空间的感知。当你闻到或是听到什么时，你的大脑也会产生图像。所以，所谓的“看见”，不过是大脑识别出了生命中心而已。这个被看见的东西，不一定需要发光，甚至可以只是一个抽象的东西。 图：视觉皮层位于后脑勺 图：视觉皮层 比如历史，你能看见历史吗？没人能用眼睛看见过去的历史，但历史对我们是存在的，因为我们能够感知到。比如社会，社会里很多事情我们都是看不见的，那我们又是如何了解社会的？ 所以，因为人类大脑的发展，人类拥有了更强的识别生命中心的能力，尤其是对历史，社会，情感等等这样的“看不见”的抽象的生命中心的识别。 这也是上面我为什么用“重要体验”这个词的原因，因为生命中心不是都用眼睛来看见的，甚至不局限于我们的五个感官。我们应该用生命去体验，去感知其他的生命中心。这个“体验”，体验的是生命。 人类拥有这么强的感知生命中心的能力，可以去感知看不见摸不着的东西，并且在大脑新皮层里形成代表知识结构的抽象模型，这就是人类的“看见”。这种“看见”的能力就比动物们强多了，虽然我们没有鹰的眼睛，鲨鱼的鼻子。 这种“看见”，往往是有一个过程的，这个过程就是学习。学习，就是对各个层级的生命中心进行识别的能力，包括对一个大的生命中心感知可能组成其的几个小的生命中心，分别去感知这几个小的生命中心，再综合成大的生命中心。这就是最基本的学习能力。 学习让我们逐渐能够看得更加清晰，大脑上拥有更好的结构。当我们有更好的知识结构时，我们就能更好的“看见”。 智能到智慧 动物生命的发展，其生存繁衍并由此可以代代演化以适应环境从而得以长久的生存，依赖的都是趋利避害的能力。动物生命发展出来的识别生命中心的能力，帮助它们趋利避害。 但在趋利避害之外，这些动物们竟然能发展出类似美感的东西出来。 不同的动物有它们自己的“美感”，我们知道鸟类是很有“美感”的。雄鸟为了求偶，都有一身漂亮的羽毛。并且，很多种鸟的雄鸟都会收集一些漂亮颜色的小物品，堆积在一起，用来吸引雌鸟的注意。 图：收集漂亮装饰物的园丁鸟 图：园丁鸟为求偶精心搭建的建筑 还有一种鱼，竟然能够长时间的用嘴吹海底的沙子，慢慢的吹出来一幅相当复杂的图案，在人类看来这个图案都是相当美的。 https://baike.baidu.com/tashuo/browse/content?id=70260088703b7803991d3a0d 图：小鱼在海底搭建的精美图案 … Continue reading →

中文版 Learning is everywhere and it happens all the time. You don’t have to take a class or read a book to count it as learning. You can be in  the state of learning while doing anything, especially doing what interests … Continue reading →

我们知道知识是体系化的，也就是“结构化”的。而传统的教育制度或者教材，从单纯教与学的角度去看，就是在结构方面缺乏动态的呈现和互动性，缺少开放性。我们去数字化知识，就是要数字化知识的结构，包括结构的形成过程和学习过程。比如在教材方面，传统教材更偏向于“流”而非“结构”，整个教材按照一定的先后顺序陈述下来，可能比较适合一部分学习者，但很难根据不同的学习者的背景和特点去重新组织，或者让学习者按自身的学习习惯以及理解情况去“探索式”的学习。教材的不够“结构化”也促使学校里的教与学都偏向于死板缺少灵活性和主动性。 我们的课程体系要优于其他的课程体系，并成为Paracraft之外的我们又一大竞争优势，就需要在数字化的结构方面做好文章。我们的自主学习模式要能够真正顺利展开，发挥威力，同样需要做好结构化上的文章。 结构化从大的方面讲，有两个方面。一个是我们教学的编程知识，毋庸置疑，应该是有着良好的结构的；另一个方面就是我们需要用软件的方式，让这个结构成为动态可交互的结构，这部分就特别需要知识引擎的作用。 编程知识的结构 先讲第一个方面，我们对编程知识本身，应该有着良好的结构。这个结构简单的讲，包括良好的分层和在每层上的良好的几个中心。当然大的中心里面又有几个小的中心，或者重复性的很多类似的中心。 分层 从良好的分层方面来讲，从大的方面看，编程本身是个层，而编程所依赖的机器是另一个层。我们可以尝试不涉及机器本身的架构就把编程讲好。 中心 从良好的几个中心来看，比如抽象建模本身是编程的核心，编程的抽象建模就包括了指令，指令的执行顺序，事件响应，模块化等。然后就是不同领域的模型的学习，比如操作系统有操作系统的指令以及相应结构，面对的是一个虚拟层，而汇编直接面对机器，3D世界又是在一个虚拟的世界里，有自己的模型。 以上大概举例讲了一下分层和分中心。在结构化的过程里，分层和分中心可以不断的运用，来形成好的结构。 我们需要用比较严苛的标准去检验我们的教材是否有着良好的结构，并不断的去用身边的具体的人去检验，比如7到10岁的孩子能否听懂，公司里的非程序员能否听懂。如果听不懂，是不是分层不清晰，或者还有更浅显易懂的一层更靠近听众已有认知的一层没有挖掘出来和呈现出来，或者是一个中心里面应有的小的中心不全，没有组成一个完整的整体，结构不全等等。 我们建立起这样的概念和方法学，应该就有很大希望创造出业界最好的编程教学课程体系。但是这还不够，我们还需要数字化的互动，基于知识结构上的交互。 动态可交互的结构 从结构的动态化和交互方面来看，就必须有知识引擎的嵌入。结构的动态化，是指从重要体验的抓取到过滤到形成良好的框，标签乃至知识领域的过程。数字化的知识需要能够很好的呈现这一个过程，这在教与学上有着重大的意义。 结构的交互有几个方面的含义： 学生在面对老师的有着良好层次和中心的知识时，可以进行探索式的学习，不断根据自己当前的理解去选择中心（比如重要体验和知识框）去交互（与同学讨论，与老师讨论等等）。 老师可以根据学生当前的理解去组织一定顺序和难度的中心（适合传统课堂教学），或者选择合适的中心给予禅师式的点到即止的指点（适合自主式学习）。 学生可以给老师反馈好的中心，或者老师根据教学的情况及时补充好的中心，比如在学生理解有困难的时候发现有更浅显的更接近普通人理解范围的层次或者中心，或者发现更生活化的例子里同样包含着这个知识等等。 老师的教材必须来自于重要体验，并基于重要体验形成良好结构。这些重要体验和结构也可以在教学的过程中逐渐完善。学生的学习必须基于重要体验，每天记录下来一天的收获。这将是老师了解学生的理解情况的重要方式，在远程的自主式学习里发挥重要作用。基于老师和学生的重要体验或者中心，老师就可以在线上做到禅师式的点到即止的教学。 好的生命中心就像瑟谷模式里的那些生命中心一样（静息室，讨论室，音乐房，厨房，篮球场，书籍，法庭等），学生与职员就可以围绕这些生命中心来交互。 未来教育在学习/教学和教材上的变革，应该就是把传统的死板不灵活的“流”变成动态的可交互的“结构”，或者说真正实现“流”与“结构”之间的互动和自由转换。软件就是对事物的数字化，这就是我们需要的对知识的数字化。做好这个数字化工作，我们就能做好我们的教材和教学，做出业界最好的课程体系，实现高效的自主式学习，导向未来的教育。

最近因为制作一些规模稍大的课程包，让我对“课程”有更多的思考。 本文不打算对生命中心进行全面和严谨的介绍，大家只要大概明白生命中心的意思即可。字面意思上，生命中心是富有生命力的中心，即能够良好的展示自己，适合探索，方便交互的中心。程序员一般都有丰富的开源软件项目的学习经验，知道好的项目学习起来很容易，这一般就是生命中心方式的组织方式。你一眼看去，知道有几个生命中心，分了几层，可以和每个中心交互，可以适时的进入某个层次。这是一种逐层递进的迭代过程。 但是如果变成了课程，则将内容在某个时间序列上进行了固化，而且必须照顾某一类的听众的接受程度。也就是说螺旋递进的迭代过程变成了线性的板书或陈述。当然我们有些时候在给他人介绍自己的东西时，需要一个简单的陈述的过程。如果你要找天使投资，投资人往往会要求你能够用最简单的语言来概况你的项目，所以有elevator pitch （电梯法则，或者电梯游说），即要能够在等电梯或坐电梯的时间里就把自己的项目说清楚。如果投资人感兴趣，他就会问你很多问题，能否拿到钱就看你对这些问题的回答。如果你的elevator pitch都没有引起投资人的兴趣，那下电梯就bye-bye了。有的秉承自主教育理念的学校采取这样的形式，老师需要在学生前陈述自己的计划讲授的课程是学习什么的，如果不能吸引学生学习，那就开不了课了。这就和一般学校里大部分时间都是老师在讲台上讲述完全不一样。美国的学校这方面稍微好一点，老师一般都更强调学生的提问，所以老师会只讲一段时间，把更多的时间留给学生提问题。演讲也是，习惯只讲一小段即可，把大块的时间留给互动的问答环节。相信大多数人其实都更喜欢这样交互的方式，听了大概的陈述就通过问问题来进一步了解，如果不是自己感兴趣的就不听了。这恐怕是大家在生活中学习普遍采用的方式。 所以大家看到，人习惯的学习方式是这种交互问答的探索式的学习，以自己的方式自己的理解去探索。问答环节之前的陈述只是向对方介绍这个“生命中心”而已。 我们的课程有没有可能摆脱传统课程的线性陈述而以生命中心的方式进行呢？应该是可以的。简单的课程，如编程课里的乒乓球游戏，就这个游戏的程序本身，大概就是两个中心，一个是乒乓球，一个是球拍。乒乓球有初始速度，碰到四周的墙壁以及球拍会反弹。球拍可以通过键盘按键来左右移动。而复杂些的课程，如绘图程序，则会涉及到多个生命中心，以及分层。分层一般有两种体现方式，一个是上下的分层，一个是内外的分层。上下的分层就是每一层建立在其下面一层的基础上。内外的分层则是指大的生命中心可以包含多个小的生命中心。而授课的过程，可以是老师引导学生去发现这些不同层次上的生命中心的过程。讲到这里可能对大家来讲比较抽象了，具体的做法我们也在实践的过程中，希望以后通过我们的课程开发和教学让大家能更具体的去体会。 基于生命中心来学习或者教学，我可以举另一个例子。比如足球里最重要的生命中心就是腿和足球，腿需要获得很好的球感。可以说足球的最基本的训练就是训练你的小脑可以控制腿对球做出精准的控制，具体来说又包括了挥腿的力度（发大力，发小力）角度等等。如果对这两个生命中心的互动掌握的好，其他的如带球，过人，传球，射门等都变得很轻松。比如说假动作吧，最高层次的假动作恐怕未必是去学某个假动作的一招一式或套路，而就是你的脚能够像手一样去控球，人家怎么抢都很难抢到，你的眼睛专注的是场上形势，对手或队友的位置，脚可以随时根据场上瞬息万变的变化来控球应变。这是最难防的假动作，对方不知道你是要传还是带还是射门，你随时可能变向，减速加速。正是因为腿和球是足球里的生命中心，足球训练里很核心的训练就是颠球。我们看马拉多纳踢球的视频，看他是怎么训练自己的，我们很少看到他做无球训练。当其他队员都在跑圈，拉腿时他都是结合着球在热身。你也可以看到他各种训练自己颠球的方法，在其他球员那里很少看到的各种颠球的方式，比如把球高高的踢向空中，球刚落地又一脚踢向空中，这样反复的踢。或者球放草皮上，用脚从球下面搓球。或者用身体的各个部位颠球，甚至脚后跟。没有这个视频，但是据说马纳多纳小时候，在阿根廷的球赛的中场休息时，大家最喜欢看的就是小马拉多纳用屁股颠球。有一个视频齐达内讲过他在友谊赛的时候见过马拉多纳怎么训练的。马拉多纳从大概弧顶位置连续的踢球击中球门横梁，球弹回来又继续踢，马拉多纳能这样连续踢十几下。齐达内自己示范了一下这有多难，他试了几下才能够打中横梁，更别说要球弹回来再继续踢中横梁了。马拉多纳的球感应该是史上最好的。看马拉多纳在场上那么许多匪夷所思的对球的处理，就是基于他可以像用手一样控球（老实说，比大多数人的手控球更加精准很多很多）。80年代的足球对防守的约束很少，那时的后卫可以像砍大树一样防守。所以看那时候的比赛录像，可以看到马纳多纳的对手们都是用砍大树的方式直接对付他，否则他的控球技术到今天的球场上那真是如入无人之境直接带到球门里去了。梅西踢球虽然好，但是从处理球的丰富性上还是差了马拉多纳一大截，马拉多纳很多进球的方式梅西还没能做到过。马纳多纳的传球更是出神入化。巴蒂斯图塔曾说过，他刚加入阿根廷国家队的时候，有些球觉得马拉多纳不可能传的出来或者传到那个位置，就没有跑。但是发现每次马拉多纳都能及时的把球传到那个位置，就学会了只要看到空当就跑，马拉多纳一定能立即把球传过来。中国极端应试的教育，恐怕也是中国足球很难成长的一个因素？米卢执掌中国国家队的时候，老狐狸的他，立刻抓准了中国足球的症结，让球员们一定要“玩”球，享受足球的快乐。当你的脚和球两个生命中心进行互动时，当你在场上和其他生命中心互动时，那是足球无比的快乐。 所以生命中心式的学习或者教学，不光可以用在足球的基本训练，包括足球的战术训练，包括其他的运动，都是可以运用的，例如游泳，乒乓球等等。因为生命中心，交互探索或者说玩就成为最好的学习方式，甚至学习必须感受快乐围绕快乐进行。而传统课堂的线性，否定了学生进行各种探索的可能，自然变得枯燥死板，变得缺少快乐。 当你以生命中心为单元来进行学习或者教学时，变化或者改进都变得容易。比如乒乓球游戏里，球拍这个中心是否还可以上下运动？或者有一定范围的上下运动，同时给予乒乓球不同的反弹速度？或者球拍可以有个角度？乒乓球这个生命中心是不是也可以有变化，比如球有一块是扁的，或者是整体就是方的。或者可以有两个甚至多个球？如果我们把四周的墙壁也当作一个中心，墙壁是否可以是不规则的？带波浪的，或者会突然长出一个方块出来，或者会不断的变形等等。你对每个生命中心都可以在时空包括数量上做各种变化。在教学改进上，可以看是不是有更多的中心没有挖掘出来，现有的中心是否解释或者呈现不清楚，分层是否合理等等，并且引导学生在一个复杂系统里去发现生命中心。 如我之前的文章有写到，低年龄的孩子们的学习更富有探索性，而大一些的孩子就已经差了很多，成人则已经习惯线性的板书式的学习了。我想这是否跟学校里课程开展的方式有关系？人从生物性本身来讲，应该是探索性的，但却被现代教育的课程变成了线性的机械性的了。如今如雨后春笋般出现的许多新教育，如要总结她们的共通之处，可能就是让学习回归到有机的自然的过程，或者说生命的过程。 在人工智能崛起的时代，生命的概念也应该变得更加广阔，不再局限于生物体，不是说有细胞才算生命。生命中心即是包含了这样的广义的对生命的理解。

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中文版 Recently I am doing an experiment on myself. I am experimenting to see how much of science I can learn online without going to any school or educational institution. I am not completely done with the experiment. But I … Continue reading →

中文版 I had the great fortune to visit for two days the Sudbury Valley School in Framingham, MA. I have known them for years, and I have read of them through their published books, articles, and videos. I also know … Continue reading →