诡异外置大脑和人形兵器第910章 自由能原理

这个形式……这个结构…… 他感觉有什么东西在脑海深处闪动像是一个模糊的影子明明就在那里却怎么也看不清楚。

霍德华放下手中的报告闭上眼睛深呼吸。

然后他重新睁开眼再次看向那一组公式。

神经元的激活函数突触权重的衰减项中间的交叉项…… 等等。

霍德华猛地坐直身体。

如果把这个它看作是一个状态空间的映射那么它实际上在描述什么？ 描述的是系统从一个状态演化到另一个状态的过程。

而这个演化的驱动力是什么？ 是污染度也就是能量态的干扰。

但系统为什么会对这个干扰做出反应？ 因为大脑在试图理解这个干扰试图将它纳入自己的认知框架中。

霍德华的心跳开始加速。

他迅速用深渊搭载的跨世界通信连接上主世界网络找出一篇曾经读过的论文。

自由能原理。

当代神经科学中最具野心的理论框架之一。

这个理论认为：所有生物系统从最简单的细菌到最复杂的人类大脑本质上都在做同一件事最小化自由能。

而这里的“自由能”可以理解为系统对外界的预测与实际感知之间的差异。

换句话说大脑是一台不断进行预测的机器。

它预测下一秒会看到什么、听到什么、感受到什么。

当预测与实际不符时就产生了“预测误差”。

而大脑的任务就是通过两种方式来减少这个误差。

一是更新内部模型让预测更准确； 二是主动行动改变外部环境让实际感知符合预测。

这就是自由能原理的核心思想。

霍德华快速翻阅着论文手指在那些熟悉的公式上滑动。

自由能的数学表达……变分推断……贝叶斯大脑假说…… 然后他的手指停在了一组公式上。

霍德华盯着这个公式然后猛地转头看向电脑屏幕上颖儿整理的那个矩阵。

从手边拿过来一张纸写字一向工整的他此刻写的字却飘逸了起来除了他没人看得懂。

他写的字很大很快就占满了一张纸他像是害怕思路断了一样又赶忙拽过来一张纸。

就这样子推导了十几张纸之后他的呼吸停止了。

结构几乎相同的。

不不只是相同。

颖儿整理出的那一组公式在数学形式上几乎就是自由能的一个特殊展开形式！ 霍德华的手开始颤抖。

他抓起笔又在草稿纸上疯狂地书写。

如果……如果把能量态看作是对大脑预测系统的一种特殊干扰…… 那么会发生什么？ 霍德华的笔尖在纸上飞速移动他的思维也在飞速运转。

正常情况下大脑接收到的感觉输入虽然复杂但都是可以被建模的。

一个苹果之所以看起来是红色的圆形的是因为它反射特定波长的光这些光信号经过视网膜、视神经最终在大脑皮层形成苹果的表征。

整个过程虽然复杂但是有规律的。

大脑可以建立一个苹果的预测模型当下次再看到类似的输入时就能快速识别。

哦这是个苹果。

预测成功预测误差很小自由能被最小化。

系统稳定。

但是……如果输入的信号是无法被建模的呢？ 假设：能量态和物质态不是相对独立它们二者中间有信息交流。

这种信息交流可以被视为系统的输入信号。

大脑接收到这些信号试图建立预测模型。

失败。

更新模型再次尝试。

再次失败。

继续更新继续尝试。

持续失败。

霍德华写下一行字： 当输入信号无法被建模时系统无法最小化自由能。

他停顿了一下然后在下面补充： 系统会进入一个强制优化的死循环。

这就像是一个学生遇到了一道完全超出他认知范围的题目。

正常情况下学生会意识到这道题我不会然后跳过它或者寻求帮助。

但如果这个学生被强制要求必须解出这道题不解出来就不能停下那会发生什么？ 他会不断尝试消耗大量的精力思维变得混乱最终崩溃。

这就是污染度导致理智丧失的机制！ 霍德华猛地站起来椅子发出刺耳的声音他的心跳如擂鼓额头上渗出细密的汗珠。

他转身开始在身后的白板上书写。

首先他写下了自由能原理的基本框架。

大脑的目标：最小化自由能。

其中F代表自由能。

然后他写下自由能的展开形式。

自由能与模型的复杂度和准确度相关。

大脑在这两者之间寻找平衡这就是自由能最小化的本质。

霍德华在白板画了一个U形曲线横轴是模型复杂度纵轴是自由能。

曲线的最低点就是最优状态。

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