1943年，發展量子力學薛丁格方程式的物理學家薛丁格(Erwin Schrodinger)在愛爾蘭首都都柏林三一學院發表演講《生命是什麼？》，探討生命物質的物理基礎，啟發了詹姆士華生(James D. Watson)與法蘭西斯克里克(Francis H. C. Crick)在1953年發現DNA雙螺旋結構，並獲得1962年諾貝爾生醫獎，同時開啟了分子生物學這一個新學門。2004年，電腦手寫辨識發明人電機工程師傑夫霍金斯發表了《創智慧》，認為智慧是大腦皮質的記憶與預測結果，對十多年來的大腦研究提出一個完整的理論架構，詹姆士華生和以記憶研究獲得2002年諾貝爾生醫獎的艾瑞克肯戴爾(Eric R. Kandel)也都撰文推薦肯定。
對於薛丁格在分子生物學的貢獻，以前總認為這正是跨學科整合的重要性與成果展示，如今面對傑夫霍金斯的理論，覺得這不只是跨學科就會有的結果，而是我們在面對問題時，在進行研究時，如何思考和提出解決方案有關，這個思考模式才是我們更要學習的，如何在這些枝節末流的細節中找到方向。
傑夫霍金斯認為直覺是在探索真理路上最大的障礙，科學的架構通常很難發現，並不是因為它們很複雜，而是因為錯誤的直覺假設使我們不去看正確的答案。
要瞭解大腦，有三件事至為關鍵：
- 大腦功能上所涵蓋的時間，真正的大腦所處理的是一連串飛快的訊息，訊息進出大腦沒有一刻是靜止的。
- 人類的大腦在演化時受到兩個與時間有關的限制：
- 神經細胞可以處理訊息的速度
- 世界改變的速度
- 軸突所攜帶的神經訊號叫做「動作電位」(action potential)，一部分是化學的，一部分是電的，雖然我們感覺官能的來源很不一樣，不過它們一旦進入大腦，轉換成動作電位後就都相同了，它們都是形態而已，動作電位的形態。
- 一個動作電位就是一個動作電位，這些突起來的波峰對大腦來說是相同的東西，不管原來是什麼樣的刺激引起它突起，大腦只認得形態。
- 所有進入大腦的訊息都化成軸突上時間性和空間性的形態，川流不息的以一連串的空間性的形態，隨著時間經由神經的軸突流入我們的大腦。
- 神經的活動對應到物體的心智知覺，必須長到某個時間讓足夠的訊息形態流入才有辨識的可能，高階的細胞在處理上對時間的要求一定要大於個別輸入形態的時間要求。
- 我們對這個世界存在的確定性是基於形態的一致性，以及我們如何來解釋這個一致性。
- 人類的大腦在演化時受到兩個與時間有關的限制：
- 回饋的重要性，反向連結傳回輸入端超出前向連結的十倍。
- 假如大腦是集中在接受訊息、處理訊息並做出反應，那就不需要回饋系統，只需要向前從感覺區到運動區的連結就夠了。
- 但是大腦的基本核心功能是做預測時，大腦必須能夠將訊息送回到一開始接受輸入的區域，因為做預測需要加入比較現在正發生什麼以及你預期將要發生什麼，現在正在發生的是向上送的輸入，預期將要發生的是向下流的預測。
- 大腦的任何理論、任何模式都必須能解釋大腦的結構，新皮質並不是一個簡單的結構，它是一個重複性的階層組織。
- 當新皮質出現時，動物已經演化出很精密的行為，所以皮質的生存價值必須從它能對於動物既有的行為有多大的改進來瞭解，行為先出現，然後才有智慧的加持。
- 智慧不單是表現出有智慧的行為，行為是智慧的外顯證明，但卻不是它中樞的特質或主要的定義，大多數神經網路模式最基本的問題在於他們與人工智慧電腦程式共享了一個特質，兩者都因為著眼於行為而註定要為其所累。
- 皮質演化的方向有兩個：
- 它變得更大更精良，使其可以儲存記憶，它能夠記得更多的事物，並根據更複雜的關係來做預測。
- 它開始與古老大腦的運動系統互動，人類的皮質掌管了大部分的運動行為，人類皮質不僅是依照古老大腦的行為做預測，它還自導自演的指揮這個行為的出現以滿足它的預測。
皮質的運作有普遍性(universal)，它可以應用到任何一種感官或運動系統上，皮質極有彈性與可塑性，人類皮質有驚人的能力去學習和適應幾千種直到近代才出現的各樣環境，這代表著大腦是一個很靈活、能變通的系統，而不是內建了一個針對一千個問題預設好一千種解決之道的系統。
前腦和後腦的分界在一個名為中央溝(central sulcus)的裂紋，皮質的後部包涵了眼睛、耳朵及觸覺輸入，它是感覺知覺最主要的發生地區，而前面的皮質掌管高層次的計畫和思考，它同時也包括了運動皮質區，這個部位負責肌肉動作，所以也負責產生行為。
皮質的某個區域跟另一個區域有一點點的差別事因為它們的連結有所不同，而不是基本的功能不同。大腦所發展出各個功能特殊的區域，其實是基於幼年發展時期何種訊息流通過它們，皮質並非僵硬的根據不同的算則，而劃分成幾個區塊以從事不同的表現，可能因為早期一連串不同的環境演變，才有今天這樣的風貌。
智慧的記憶－預測架構(memory-prediction framework)：人類皮質很大，可以儲存很多記憶，它不停的預測你即將所見、所聽與所感，只是大多為潛意識，你並不自覺，這些預測就是我們的思想，當這些預測與感覺輸入結合來時，它就是我們的知覺。智慧的證據是預測，而不是行為。
預測不僅是大腦所做的眾多事情之一，它是新皮質的主要功能，也是智慧的根本。預測未來事件結果的能力是所有大腦功能中最重要也最普遍的一項，動作或行動要能成功，必須要有預測的能力。
我們的大腦利用所儲存的記憶無時無刻不在做預測，對任何我們聽到的、看到的、摸到的東西做預測，在經驗到這個東西以前，大腦先一步利用所儲存的記憶做了預測，大腦已經預測出這個經驗。
大腦不停的對你所生活世界的結構做預測，而且是以比對、比較的方式處理的。預測是如此普遍和重要以至於我們的知覺並不只來自我們的感覺，我們所知覺到的其實是結合了我們的感覺與衍生自大腦記憶的預測。
預測表示處理感覺神經元在你實際接受到感覺輸入之前，就開始活化了，當感覺訊息被送達皮質時，已經有從記憶中提取出的預期與它相比較。
智慧與瞭解起始於記憶系統，它將預測送入感覺的訊息流之中，這些預測是瞭解的本質，知道某件事表示可以對它做預測。所有的預測都來自經驗的學習。
皮質用的是先前儲存的記憶解決問題以及產生行為，而非計算出問題的答案。
新皮質的記憶跟電腦記憶至少有四個基本的差異，是大腦基於過去記憶所能做出未來預測的重要因素：
- 新皮質儲存的是序列的形態
- 新皮質是自體聯結的回憶出形態
- 新皮質是以不變的結構形式儲存形態
- 新皮質以階層性儲存形態
一個成人的皮質記憶容量大到不可思議，雖然我們儲存了這麼多東西，在任何一個時間也只能回憶一小部分，而且是靠著序列聯想的方式。
在任何時候，一個部件可以激發活化整體，這就是自體聯結記憶最重要的一點。自體聯結記憶模式可以儲存一序列的型態，或是具有順序的型態，因為它在回饋中加了延宕反應時間。
思想和記憶是以聯結的方式串在一起的，隨機的思想從來不曾出現，一個輸入進入大腦後便以自體聯結的方式串了起來，除了詳細記入當下所有訊息，再跟接下去所有可能將會發生的也以自體聯結的方式串起來，我們把這種一系列的記憶叫做思想，雖然它所要串連的途徑尚未決定，但我們也無法控制。
假如形態的相關性可以讓皮質區域預測下一個出現的形態是什麼，那麼這個皮質區對於這個序列便形成一個一再出現的表徵，或是記憶，學習序列是形成真實世界物體不變表徵的最基本要件，當皮質把可預測的序列折疊套縮成賦名物件時，越往上走，穩定性越高，最後產生不變的表徵，當形態往下移動時，穩定的表徵被展開成序列。
分類和找序列這兩者是創造不變表徵的兩個必要條件，皮質的每一個區域都在做這樣的事。序列的記憶使你不但能分辨目前輸入的模稜兩可性，同時也預測了接下來的輸入應該是什麼。
記憶就是以抓住關係精髓的形式儲存起來，絕對不是瞬間的細節，當你看到、感覺到、聽到某件事物時，皮質接收到這些詳細又高度特殊的輸入，然後轉換成不變的形式，也就是相對性特質，每一次新輸入的形態也是以它們不變的形式被拿去與記憶比對的，所有記憶儲存、記憶提取、記憶辨認都是在不變的形式這個層次上進行，而在電腦上完全沒有相等的概念。
運動皮質的不變表徵跟感覺皮質的不變表徵二者是鏡像。從感覺皮質來說，變異程度甚廣的輸入形態可以激發一連串的感覺神經元同步發射，這些神經元代表著同一抽象形態，而依海柏定律同步發射的神經元會形成一個迴路，這個迴路其就是我們的記憶，就運動皮質來說，神經元穩定的同步發射代表了抽象的運動指令，它就能夠在考慮許多變異的限制下用各種變異程度甚廣的肌肉組合把這些運動指令表達出來。
對事物的記憶以及大腦對這些事物的表徵，都是儲存在皮質階層性的結構中，大規模的關係儲存在階層的頂端，小規模的關係儲存在底端，階層性存在於外界及大腦之中，皮質每一區都形成不變的表徵，皮質的設計及它學習的方式讓我們發現了世界的階層關係。
為了有效起見，在階層中底層的簡單物體表徵可以被一再使用，階層性的構築序列允許我們分享和重複使用低階的物件，這是一個儲存世界的訊息與它的結構非常有效的方式。
皮質的另一個工作就是將你正看到的序列名字傳送到上一個階層去，對上一個階層來說，序名只是一個形態，它必須和其他的輸入結合、分類之後，再放到更高階層的序列中。
假如低階的皮質無法預測出它們所看到的某個形態，它會被認為是一個錯誤，它會把這錯誤往上送，而且會一直重複向上傳遞直到某個區域有能力預期這個形態為止。
海馬迴儲存了特定事件和地點的記憶，是新皮質最上端的組織，進入海馬迴的正是這些無法預期、不能解釋的新事物，它們被儲藏在那裡，這樣的訊息並不會永久儲存在那裡，它們要不是被輸送到下面的皮質，或者就是流失掉。
皮質有六個分層，每一層的細胞種類、細胞體密度和它們的連結是不同的，人類皮質神經元大約有300億。
- 頂端叫做第一層，是六層中最顯著的一層，它的神經元非常小，主要是整片的軸突，與皮質表面的走向平行。
- 第二層和第三層很相似，都有很多角錐狀的錐細包緊密擠在一起。
- 第四層有星狀細胞。
- 第五層有正角錐細胞及特別大的錐細胞。
- 第六層是最底層，也有數種獨特的神經元。
- 皮質形成的方式，在胚胎形成時，先由前驅細胞(precusor cells)從腦腔(brain cavity)遷移到將來要發展成為皮質的地方去，每一個這種細胞在分裂成大約一百個神經元叫做神經微柱(microcolumn)，彼此之間以垂直方式連結。
- 垂直排列的細胞會因為同樣的刺激而變得活化，皮質神經柱是皮質的基本計算單位，神經柱是預測的基本單位，當一個神經柱在決定它是否要發射時，它需要知道別的地方發生了什麼事，所以大部分的突觸連結是從外面進來的。。
並不是說所有的記憶都從皮質階層的頂階開始，記憶的形成其實是相當複雜的，第四層形態的分類是從底層開始然後往上移，但是在它往上移時，我們開始形成序列，之後這些序列又向下傳送，在皮質的下層發生的重新組織、重新形成的序列的記憶。
皮質階層往下流的訊息，皮質神經柱第六層細胞是向下發射的輸出細胞，發射到區域階層比它低的第一層，在第一層軸突延伸到遠處的低階皮質區。
當軸突離開第六層去到別的地方時，它們身上包裹著一層白色的髓磷脂叫做髓鞘，也就是所謂的白質(white matter)，是一種絕緣體，防止訊號混淆並使它們流動得比較快，速度可以到300公里/小時。
第二、第三和第五層的神經細胞都有樹突伸到第一層去，可以被第一層細胞接受到的回饋所激活興奮，來自第二層和第三層細胞的軸突離開皮質時，在第五層形成突觸，而這些突觸激活興奮了第五層和第六層的細胞。
從視丘到皮質有兩條路線，其中一條是第五層大細胞發射到非特化的視丘細胞上，再從這些非特化的細胞發射回第一層，中間經過很多不同的皮質區域，高階皮質區將活化傳遞到較低階的第一層並活化它，在那個區域活化的神經柱經由視丘也傳遞活化了穿越這個區域的第一層。
當神經柱應該活化時，第一層攜帶很多我們需要做預測的訊息，序列的名字以及我們在序列當中的什麼地方，用這第一層中的兩個訊號，某一個特定的神經柱可以被許多不同的序列分享而不會被混淆，神經柱學到在適當的情境下按照正確的順序發射，皮質的區域可以學習及回憶好幾個形態序列。
皮質有第二條主要的路徑可以把訊息沿著階層從一區向上送到另一區，從第五層的細胞開始，發射到視丘的不同部位，然後從視丘到更上一層的皮質，就是我們注意到平常那些被我們忽略掉的細節的機制，它跳過了第二層對形態的整理分類，把原始訊息直接送到皮質次高階區。
從上而下及從下而上，經由這兩組突觸的交互作用，提供了我們所需的訊息，接受到這兩組活化輸入的第六層細胞便會發射，第六層細胞代表著皮質區域認為要發生的事，是特定的預測。
在學習之前，神經柱只能靠第四層細胞活化，才被驅動活化，在學習之後，神經柱可以經由記憶而局部活化，當某個神經柱經由第一層的突觸而活化時，就是預測將有由下到上的驅動活化，這就是預測。
第六層細胞除了向低階的皮質區域發射外，還把它的輸出送回到它們自身所在神經柱的第四層細胞去，當它們這樣做時，我們的預測就成了輸入，這就是當我們做白日夢或計畫時皮質所做的事，它使我們看到我們自己預測的結果。要想像某件事，只要讓預測調過頭來變成輸入就行了。
預測不僅出現在知覺之前，它們還決定了知覺，思想引導行動(doing by thinking)，知覺和動作行為平行的展開，就是所謂的目標導向行為(goal-oriented behavior)，想著做某件事正是我們實際做出這件事的開始。
智慧是以階層記憶的預測能力測量的，並不是以像不像人類的行為做標準，我們可以用記憶的容量以及對世界形態的預測力來測量智慧。
智慧可以由三個時期來看，每一個都用到記憶和預測：
- 物種用DNA作為記憶媒介，個體無法在有生之年學習和適應。
- 自然界發明了能夠快速形成記憶並可以被修改的神經系統，個體可以學習世界結構中重要的事物，在有生之年根據外在改變，修正行為，但是個體除了透過直接觀察的方式以外，仍然無法將知識傳給後代。
- 人類所獨有，開始於語言的發明和新皮質的擴大。
意識是擁有新皮質的感覺，可以把意識分成二個主要類別：
- 自我覺察，即一般所謂的有意識，大部分人在說意識時，指的是第一類自我覺察的意識，是陳述式記憶(declarative memory)的同義詞，指的是能夠回憶出而且對人描述的記憶，可以用口語來表達。
- 感質(qualia)：和感官知覺有關的感覺，在某種程度上它與感官輸入是分開的。
研究顯示，愛因斯坦的大腦比一般人多很多倍的膠細胞(glia cell)，這是專門提供神經元營養的細胞，其頂葉(parietal lobe)的腦迴也比別人寬了15%，而頂葉正是掌管數學能力和空間推理。
雖然，聰明才智看起來具有先天性的因素，跟大腦的大小與結構有關，但是我們也不能忽視智慧是記憶與預測的結果，而這正映證了洪蘭教授常說的話：「背景知識就像一個篩網，網愈細密，新知識愈不會流失，背景知識又像一個架構，有了架子，新進來的知識才知道往哪兒放，當每個格子都放滿了，一個完整的圖形就顯現出來，新的概念於是誕生。」
小說家張大春對於別人問起好讀書的理由，曾回答說：「別的更不會了，祇好讀點兒書。」，多讀書，在大腦的結構中，確實是增加智慧的好方法！
《生命是什麼？》，薛丁格 著，仇萬煜 、左蘭芬 譯，貓頭鷹出版，2005年4月。
《創智慧》，傑夫霍金斯、珊卓布萊克斯利 著，洪蘭 譯，遠流出版，2006年6月。
《驚異的假說》，華生克里克 著，劉明勳 譯，天下文化出版，1997年4月。
《Perceptual Neuroscience: The Cerebral Cortex》，Vernon B. Mountcastle 著，Harvard University出版，1998年12月。
《大腦比你先知道》，麥可葛詹尼加 著，洪蘭 譯，遠哲基金會出版，1999年8月。
《I of the Vortex: From Neurons to Self》，Rodolfo R. Llinas 著，MIT出版，2002年3月。
《認得幾個字》，張大春 著，印刻出版，2007年10月。
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