第七章 舵手

导读：生命体作为自主调控体系，其实内涵错综复杂又相互交织的层级结构，而自主调控最基本层面由刺激-应答形成反馈回路，相辅相成，最终达到机体内稳态。作者总结出一套公式——全子层级制（作者原创术语“holarchy”） ：生命体首先作为自动化整体，其整体功能服从于各部分功能，其次，作为相互依赖的部分，服从于更高层级的控制，最后与局部环境协调运作。

人类就是最高级别的自主调控体系。

——伊万·巴甫洛夫

我曾使用过“交错”或“交织”层级体系这一术语。当然，层级体系并不在真空中运作。肝脏是消化系统的一部分，心脏属于循环系统；但心脏依赖肝脏提供的葡萄糖，而肝脏又依赖心脏的正常运作。这个关于有机体内各项过程相互依赖的常识，或许正是掩盖其层级结构的混乱根源。好比我们看到茂密森林中纠缠在一起的枝叶，就忘记了这些枝叶其实源自不同的树木。树木是垂直结构，而相邻树木的枝干在不同高度交汇，形成了水平网络。没有树木，就不会有枝干缠绕与网络形成；而没有网络，每棵树就都是孤立的，各自的功能也无法整合。“树状结构”（arborisation）与“网状结构”（reticulation，来自拉丁语 reticulum，意为“网”）似乎是构成有机体结构的两种互为补充的原则。

为了避免可能的误解，我必须在此插入一个看似显而易见的说明。森林由众多树木组成，而活的有机体却是整体——一棵树。尽管如此，我在前文却谈到知觉和运动的层级体系时，好像它们是彼此独立的实体。实际上，它们当然只是同一棵树上的主干或“子层级”而已。但若一概称其为“子层级”，则未免过于咬文嚼字，因为层级体系的每一分支本身又是按层级结构组织的。因此，从实际角度来看，将外交部与国防部视为两个独立的层级体系是很方便的，尽管它们作为政府的分支，在内阁层面相互连接。

感觉-运动通路

“交错”层级体系最明显的例子就是感觉—运动系统。感觉层级处理“信息”，并将其源源不断地传递给位于顶端的自我意识；而自我则在顶端做出决策，这些决策随后通过运动层级中自上而下的神经脉冲流得以具体执行。但这两个系统的接触点并不仅限于顶端；它们在多个层级上通过交织的“网络”相互连接。

最底层的网络由所谓的局部反射组成。它们是上行与下行信息流之间的捷径，就像高速公路上连接相反车道的回转匝道：是对某些常规刺激的例行反应，例如膝跳反射，这类反应不需要更高层次的心理过程介入。决策被归属于哪个层级，取决于情境的复杂程度。像膝跳反射或眨眼反射这类反应，通常在刺激尚未进入意识之前就已经完成。

粗糙的华生式行为主义的一个根本性错误，是假设复杂活动由孤立的局部反射相加而成。我们如今知道，事实恰恰相反：局部反射是在胚胎神经系统发育过程中最晚出现的部分：“人类行为的发展……是通过从一开始就作为整体而整合的总模式的扩展，并在这个统一整体中对部分模式（反射）的个体化来实现”（科希尔 [1]）。此外，反射还受到更高层级的影响：即使是膝跳反射，如果病人知道医生要做什么，也可能失常。人的行为不是膝跳反射和眨眼反射的串联，任何试图将其简化为这些形式的努力，最终都会落入“地平论心理学”的歧途。

再往上一个层级，是各种感觉—运动技能和习惯所形成的网络——比如盲打键盘或开车，这些行为或多或少自动进行着，不需要最高中枢的注意，除非出现某种干扰使其运转失常。开车是一种常规操作，其中的“游戏规则”包括：当前方有障碍物时踩刹车。但在结冰的道路上，刹车就成了危险动作，方向盘的手感也变了，整个驾驶策略必须做出调整——仿佛要换一个“调性”。一段时间后，这种新策略也可能变成半自动化的常规反应；但如果一只小狗慢悠悠地穿过结冰路面，司机就必须做出“高层级的决策”——是猛踩刹车、冒着乘客受伤的风险，还是撞死小狗。但如果不是小狗而是一个孩子突然闯出，他很可能不顾一切地选择刹车，无论后果如何。正是在这种利弊权衡几乎相当的情境中，人才会主观体验到自由意志和道德责任的存在。

反馈和内稳态

但日常生活中的常规活动并不需要这类道德抉择，甚至不需要太多有意识的注意力。呼吸、消化等生理过程自行运作——它们会自我调节。大多数常规行为也是如此：走路、骑自行车、开车等。这种自我调节的原则事实上正是层级概念的基本原则之一。如果一个“全子”要作为一个半自主的子系统发挥作用，它就必须配备自我调节机制。换句话说，它的运作一方面必须受到自身固定规则的引导，另一方面也要接受来自不断变化环境的提示。因此，关于操作进展的情报必须不断地反馈给控制中心；而控制中心则必须根据这些反馈不断地调整操作过程。这就是所谓的“反馈控制”原则。这个原则并不新——詹姆斯·瓦特在其蒸汽机中就已运用这一原理在不同负载条件下维持速度恒定。但其现代应用——以“控制论”之名——却在从生理学到计算机等各种不同领域取得了极为显著的成功，这又是一个“旧瓶装新酒”的例子。

*反馈通常被定义为输出至输入的耦合

反馈控制最简单的例子就是采用恒温器调节的中央供暖系统。你可以将客厅的恒温器设定在所希望的温度上；如果室温下降到这个温度以下，恒温器就会启动一个电路，进而提高供暖设备的燃烧速率；而如果房间变得过热，则会发生相反过程。虽然位于地下室的供暖设备控制着房间的温度，但房间内恒温器传回的信息又会修正供暖设备的运行，使温度保持稳定。另一个显而易见的例子是伺服机制，它能自动抵消偏离航向的影响，使船保持在既定航线上。因此，“控制论”（英文cybernetics）一词的词源正是希腊语 kybernētēs，意为“舵手”。

生物有机体也受恒温装置的控制，能将体温维持在稳定水平——波动幅度通常不超过正负摄氏度。这个“恒温器”的中枢位于脑干中的下丘脑，是一个至关重要的结构。下丘脑的功能之一就是维持机体内稳态——即维持恒定的体温、脉搏速率以及体液的化学平衡。已有研究表明，这个位于脑干的微型恒温器可以对百分之一摄氏度的局部温度变化做出反应。当其直接所处的区域（比如耳膜）温度超过临界值时，身体会突然出汗以降温；相反，当温度降低时，肌肉就会自动开始颤抖，将能量转化为热量。还有其他类似的内稳态装置（内稳态的英文是homeostat，这个词是根据“thermostat”的构词方式造出来的）负责调控其他生理功能，从而使机体的milieu intérieur——即“内部环境”保持稳定。

我们因此掌握了关于自我调节机制在层级系统最基本层面上运行的确凿证据。“内稳态”（英文：homeostasis）一词由哈佛大学著名生理学家Walter B. Cannon创造，他对其所隐含的层级性有着深刻的理解。他写道，内稳态使得有机体“无需时时操心维持基本生存所需的琐碎事务。没有内稳态机制，我们将时时面临灾难的威胁，除非始终保持警觉，主动去纠正那些通常应由自动机制完成的事情。而有了这些内稳态装置，能够使身体的基本运作维持稳定，我们个人便能从这种奴役中解脱出来——得以……探索并理解我们周围世界的奇迹，发展新的思想和兴趣，自由地工作与娱乐，无需因身体状况而焦虑不安。”[2]

自我调节不仅存在于内脏层面，它们还在有机体一切活动的各个层级中发挥作用。一个男孩骑着自行车、一位走钢丝的艺人用竹竿保持平衡，这些都是运动内稳态（kinetic homeostasis）的完美例证。但这一切都依赖于持续的本体感觉反馈——也就是身体对自身动作、肌肉张力和姿势所产生的感知。当这种反馈停止时，内稳态就会崩溃。接下来这段引文出自Norbert Wiener——他首创“控制论”（cybernetics）一词，并将“反馈”这一概念引入主流视野：

一位病人走进神经科诊室。他没有瘫痪，接到指令后也能活动双腿，然而，他却患有严重的运动障碍。他走路时步态异常、不稳定，眼睛始终低垂着盯着地面和自己的双腿。他每走一步都像是踢出去似地，双腿依次向前甩出。如果蒙上眼睛，他便无法站立，摇晃着倒在地上。他到底怎么了？

……他患有脊髓痨）。这是由梅毒晚期后遗症引起的神经系统疾病，导致脊髓中原本负责接收感觉信息的部分受损或破坏。传入的感觉信号因此变得迟钝，甚至完全消失。关节、肌腱、肌肉以及脚底的感受器原本会将腿部的位置和运动状态传达给他，但现在它们发送的信息无法被中枢神经系统接收与处理。因此，他只能依赖视觉以及内耳中的平衡器官来获得有关自身姿势的反馈。用生理学术语来说，他已经丧失了本体感觉或运动感觉中的一个重要部分[3]。

换句话说，这位病人的感觉层级系统——即向控制中心提供反馈的系统——已经受损。所有的感觉-运动技能，从骑自行车、盲打打字到弹奏钢琴，都依赖反馈回路运作，这些反馈回路由连接感觉层级与运动层级两大分支的复杂网络所构成。

但我们必须警惕将“反馈控制”原理当作一个能解释一切的魔法公式——某些计算机理论家偶尔会犯这样的错误。没有“层级秩序”的概念，单靠“反馈”的概念，就如同只咧嘴的笑容却没有猫本身一样。我们已经看到，技能的执行遵循预设的模式，而模式遵循某种“游戏规则”。这些规则是固定的，但又具有足够的弹性，面对多变的环境条件作出持续调整。反馈只能在这些固定规则的范围内起作用——即在该项技能的“规范”之内。反馈的作用是：在操作进行的每一个阶段提供信息，报告动作是否超出了标或未达标，如何保持稳定，何时加快节奏、何时该停止。但它并不能改变技能本身的内在模式。山雀在筑巢时，它对巢的形状有某种形式的“概念”，存在于其神经系统中——否则所有山雀的巢就不会如此相似；它在视觉和触觉中不断接收反馈，仅仅在告诉它：什么时候该停止“编织”转而进行“踩实”，又什么时候该停止“踩实”而开始“铺垫”。这也是“S-R 模式”（刺激-应答理论）与当前理论之间的根本区别之一：根据前者，环境决定行为；而根据后者，环境所提供的反馈只是引导、修正或稳定一个预先存在的行为模式。

近年来， Lorenz、Tinbergen、Thorpe等动物行为学家，以及v. Bertalanffy Paul Weiss等生物学家，都强调了本能行为模式的优先性与自主性。我们习得的技能同样展现出自主性。当我写下这些文字时，手指不断接收到笔尖与纸张接触的压力反馈，眼睛也在监控字迹的行进。但这些反馈并不会改变我的书写模式，它们只是帮助我维持书写的稳定性；即便闭上眼睛继续写字，笔迹或许会变得有些颤抖，但其基本模式依然清晰可辨，不容混淆。

*例如，P. Weiss指出：“输入的结构并不决定输出的结构，它只是对神经系统中本身已具有结构组织的内在活动进行修正。”[4] 又如v. Bertalanffy所说：“刺激（即外部条件的变化）并不会在一个内部处于非活动状态的系统中引发过程，而只是对一个内部本就处于活动状态的系统中的过程进行修正。”[5]

环路中的环路

到目前为止，我一直在谈感官反馈如何引导运动活动。但这张网络中的“交叉”是双向的，知觉同样也受到运动活动的干预与引导。视觉与运动密不可分——从头部和眼球的大幅运动，到微小且不自主的眼动（如漂移、跳动、震颤）——没有这些，我们根本无法看见。同样地，听觉也如此：当你试图回忆一段旋律、在头脑中重建它的听觉形象时，你会怎么做？你会轻声哼唱出来。感知和运动这两个层级体系在各个层面上都是如此紧密地关联在一起，以至于将“刺激”和“应答”明确区分开来变得既武断又毫无意义。两者早已被反馈回路所吞没，在这些回路中，神经冲动如同小猫追着自己的尾巴一样在环中奔跑。*

* ‘因为刺激和应答相互关联且同时发生，刺激过程不先于应答过程，而是引导着应答成功产生。总而言之，刺激和应答必须是做同一反馈回路的两个方面’。（Miller等 [6]）

让我用一个著名的实验来说明这一点。猫的听觉神经被接入一个电子装置，使得从耳朵传输到大脑的神经冲动可以通过扬声器被清楚地听见。实验室里放着一个节拍器，它有节奏的滴答声通过猫的听觉神经传导，被装置放大后，清晰地传到了扬声器中。但当玻璃罐里的老鼠被带进房间时，猫不仅像人们预期的那样对节拍器失去了兴趣，更令人惊讶的是，它听觉神经中的神经冲动变得微弱，甚至完全停止了。这是一个戏剧性的例子，说明了外围感受器官（就像最外层的克里姆林宫大门）接收刺激的过程，实际上可以受到大脑中心的控制。

这个实验以及类似实验所传达的教训，用一个轶事来总结最为贴切。在十九世纪末的“黄金时代”中，维也纳有一位市长，名叫Lueger，他声称自己信奉一种温和的反犹主义。但他同时与不少犹太朋友交往密切。某次，一位密友质问他为何言行不一，吕格给出了一个经典的回答：“我是市长，我说谁是犹太人，谁就是；我说谁不是，那就不是。”略作变通，正在盯着老鼠、对节拍器充耳不闻的猫，大可以说一句：“刺激不刺激，由我说了算。”

全子层级制

我们把对这些术语意义的探讨再推进一步，来看看一个我们经常使用的词——“环境”——它到底意味着什么。

当我驾车行驶在乡间公路上，我右脚所接触的“环境”是油门踏板，左脚所接触的“环境”是离合器踏板。油门踏板在按压时所产生的弹性阻力提供了一种触觉反馈，有助于我保持车辆速度的稳定，而离合器则控制着另一个看不见的“环境”——变速箱。方向盘在我手中的触感，就像一个伺服机构，帮助我保持车辆直线行驶。但我眼睛所感知的“环境”要远比双脚和双手所接触的广阔得多，它决定着驾驶的总体策略。由此可见，作为一个按层级组织的生物体，我实际上正处于层级结构排列的环境之中，并依赖一系列层层反馈机制来进行引导。

这种解释的优点是，“环境”层级可以无限延伸。当国际象棋选手凝视面前的棋盘时，他思维所运作的“环境”是由棋子在棋盘上的分布所决定的。假设当前局势允许根据规则走出二十种不同的棋步，其中有五种看起来颇具潜力，他会依次加以考虑。一个优秀的棋手可能能够提前思考至少三个回合——这时棋局已经分化为大量可能的局势，他必须努力在脑中想象出这些情境，以决定自己的第一步该如何下。换句话说，他是通过来自想象中的棋盘、想象中的环境的反馈来引导自己的。我们大多数的思考、计划和创造活动，都是在想象的环境中进行的。

然而，我们已经看到，我们所有的知觉都受到想象的影响。因此，“真实”环境与“想象”环境之间的区别，其实只是程度上的差异——或者说，是层级上的差异。这种差异是罗夏墨迹中无意识投射出各种图形的现象，一直延伸到国际象棋大师那种近乎神奇的预判未来的能力。换句话说，这正是对“这个层级体系在顶端是开放的”这一观点的另一种表述。

我们将本章内容总结成一个公式，可以说，生命体从结构和功能方面来说是一套由自我调控全子构成的层级结构，首先，作为自动化整体，其整体功能服从于各部分功能，其次，作为相互依赖的部分，服从于更高层级的控制，最后与局部环境协调运作。

全子如此层级结构可称为“全子层级制”，但是，时刻谨记着Ben Jonson的警言，我将不再向读者赘述这个新词。

VII. THE HELMSMAN

1. Coghill (1929).

2. Cannon (1939).

3. Wiener (1948) pp. 113-14.

4. Weiss (1951) p. 141.

5. v. Bertalanffy (1952) p. 119.

6. Miller et al. (1960) pp. 18, 30.