“救命，我的大脑超负荷了”

神译局是36氪旗下编译团队，关注科技、商业、职场、生活等领域，重点介绍国外的新技术、新观点、新风向。

编者按：大家应该都有这种感觉，一旦事情多起来，我们的大脑就感觉不够用，超负荷，然后没法做出审慎的、优化的决策。有研究发现，飞行员在飞行模拟的时候有三分之一的情况都没有注意到警报声，这是因为紧张的场景造成了认知瓶颈。不过，神经人体工程学的一些策略可以帮助减轻认知负担。文章来自编译。

划重点：

我们需要帮助，因为我们资源有限

人类利用工具解放大脑有悠久的历史

我们在解决问题、决策甚至记忆方面相互依赖

未来脑机接口和人机协作能够真正减轻人脑负荷

一、人脑处理能力有限

这个场景，尤其是疫情期间的这个场景，几乎每一位父母都会有自己的版本：经过了一天漫长的工作之后，现在是晚上了，你要开始吃晚饭了，但这就好像在暴风雪之中想要做餐饭一样。孩子在哭，炉子上的意大利面开始沸腾，在一个电话面试结束之后，等待已久的来电又开始响个不停，门铃又刚刚响起，而你是家里唯一的成年人。

现在想象一下，在乱糟糟的这一切发生的时候，门口的那个人走过来对你说：'嘿，我这里有一些巧克力，我现在可以给你一块巧克力和 5 美元，或者，如果你能等半个小时的话，我会给你一块巧克力还有 10 美元。一边伸手关掉炉灶，一边努力掰开抱住你小腿不放的小孩，你对他说：“把巧克力和 5 美元放在柜台上，然后走开。”很快做出这个决定意味着你可以少考虑一件事情——厨房里会少一个人。你没有时间做出看起来更好的选择——虽然巧克力的数量一样，但只要你能等一等的话，能到手的钱就会翻倍。

现在设想有一个支持系统来减轻你的一些负担。当传感器在检测到水沸腾时，就会关闭炉子的燃烧器。在手机响了三声之后，你的数字助理会接听电话并回复道：“对不起，这几分钟我没空——请五分钟后再打过来吧。”前廊传感器播放着你义正言辞的预录嗓音：“谢绝推销”（也许还配上响亮狗吠声作为背景噪音）。还有孩子们……呃，这个在技术上尚无解。但随着其他的一切都交给了数字支持者，你可以做出冷静的决定，推迟拿巧克力，并拿到双倍的资金。

负担过重的父母并不是唯一可以用一些小工具来卸下精神负担的人。有一项研究是这样的，他们要求飞行员在飞行模拟的时候，每次听到表示危机的警报都要按下按钮；在超过三分之一的情况下，那些志愿飞行员都没有注意到警报声，这本身已经相当令人担忧。进行该项调查的研究人员还记录了这些场景下的飞行员的脑电图 (EEG)。脑电图的研究结果表明，在大脑中，紧张的飞行场景的各种需求造成了认知瓶颈，就算是紧急的警报声音也没法突破这种瓶颈。

神经人体工程学研究人员正在研究如何突破这种混乱。当我们的注意力、执行功能、心情与情绪起伏不定时，他们会跟踪在我们体内发生的事情。他们甚至还评估我们的生理反应是如何相互同步发生变化的。

这一领域的学者想要改进类似飞行等安全领域的状况。在这些领域里，发生的一些悲剧可能是由人为错误造成的。学者们用神经科学方法来了解大脑的运作，试图弄清楚为什么大脑有时候会出现灾难性的错误或遗漏，比方说没有注意到响亮而持续的警报。一旦了解了这些模式，就可以用机器来侦测这些模式，与人类“伙伴”协作，减轻他们的负担，并预防不良后果。

我们需要帮助，因为我们资源有限。人脑不是一部可以不停运转的信息处理器。而是一种有机结构，就像一棵橡树或一只企鹅一样；它的容量有限，可以获取的能量有限。我们的认知负荷就是我们要用多少有限资源来做出决定，或者完成任务。

在这种情况下，这套审慎思维系统就位于大脑的前部，即前额叶皮层。利用会给工作记忆带来压力的 N-back 任务测试，很容易就能证明它在胁迫下会出现过载。工作记忆是我们给信息（比如我们正在加入的 Zoom 会议的密码）画速写，好进行即时回忆的“地方”。在 N-back 任务里，接受测试者必须尝试去记住一个序列里面的某个条目是否是自己已经看过的条目。当这个序列的长度只有一个的时候，测试是很容易通过的，但是随着条目数量的增加，前额叶皮层慢慢就会达到极限，然后开始变得低效。一项研究表明，当序列中的“n”或数字达到 7 时，前额叶皮层就会“举手投降”。其结果是决策的崩溃。

这就是为什么当我们超负荷，没法进行我们想要的审慎考虑时，我们就会做出更冲动的决定。

二、利用工具解放大脑

这种认知超负荷的感觉大家应该都体验过。由于对我们的注意力、记忆力以及执行功能的要求太多了，我们的脑容量会用尽，会开始错过一些东西、计划出现失误，并犯下严重失误。

今天，我们的超负荷情况很严重，比我们这个物种之前经历过的总和还要多。工作在星期五下午 5 点准时结束，通常要等到下星期一的早上才能再次愉快地开始——对大部分人来说都是这种常态是什么时候的事情？你得有一定的年龄才能记得有过这样的时刻。那种日子早就一去不复返了。今天，因为有电子邮件、短信以及社交媒体这些东西，我们的同事随时都会出现在我们的个人空间或者兜里，每天 24 小时，每周 7 天，一年 365 天都是如此。而且这还不仅仅是工作上的人。来自世界各地的人总会出现在我们所处的空间里，随之而来的是来自我们智能手机上多条支流的过载信息，被澎湃汹涌地灌进我们的大脑。

我们可以从神经人体工程学，开始去寻找减轻这种负担的手段，这种手段可以是模拟的、数字的，也可以是有机的工具。即便那些工具本身也是许多此类超负荷的渠道，但它们也可以成为降低现代世界要求的必要解决方案。

小工具解放了一代又一代的人，让大家再也不必手动跟踪时间的流逝

这样的小工具可能与工具使用的历史一样古老。已知最古老的日历表明，人类在 10000 年前就开始追踪月球的运转周期了，他们不只靠相信自己的记忆，还挖了一系列精心布置的月相形状的坑。这个土石坑日历于 2013 年在苏格兰被发现，上面甚至标志了冬至的日期。

几千年前，古希腊人用一种复杂的机器——安提凯希拉装置（Antikythera Mechanism），有时候又被叫做全球已知的最古老的计算器，把这件事情提高了一个档次。它的用途可能包括跟踪月运周期、行星的位置，甚至奥运会等比赛的周期。从算盘的使用到数字计算器的出现，不管是好是坏，小工具解放了一代又一代的人，让大家再也不必手动跟踪时间的流逝，并执行一些相当简单的数学运算。今天我们比以往任何时候都更需要这些东西。

尽管现代研究利用了相对复杂的小工具来确定脑电波的改变模式或心率的上升，但一般来说，我们不需要技术来告诉我们，大脑什么时候可以利用一下神经人体工程学的支持伙伴来帮忙了。

三、外包信息与认知工具

那个伙伴未必就得是机器。研究表明，那些一起共度浪漫时光、共同研究或一起学习的人，他们的脑电波也会表现出同步性，并及时地产生共鸣。 2021 年在慕尼黑举行的神经人体工程学会议上发表的一项研究表明，这种同步不仅仅体现在脑电波上。这些作者报告称，与在不同教室上同一门课的学生的表现相比，在同一个教室上课的学生的心率和皮肤反应表现出了同步性。他们的结论是，这些洞察可以用来发现学生什么时候失去了对课程的注意力。但研究结果还表明，当思想聚集到一个知识社区，由大家共同分担负担，为决策和解决问题创造了更多的共同空间时，这种同步是有可能的。

集体心理（collective mind）的概念是，在像我们这样的社会性物种当中，默认不是由一个聪明的头脑做完所有的工作，而是由一个集体来共同完成，这是进化使然。这不是什么新想法。史蒂文·斯洛曼 (Steven Sloman ) 是《知识的错觉：为什么我们从未独立思考》（The Knowledge Illusion: Why We Never Think Alone ，2017） 的合著者，他和另外两位合著者最近提出，在运用我们个人的大脑时，在他们所谓的“知识社区”（a community of knowledg）里，我们要依赖别人大脑的组件。

他们提出了这样一个想法，即我们在解决问题、决策甚至记忆方面是相互依赖的。这种依赖意味着我们经常会外包我们的信息，依靠我们与他人的联系来获取我们需要的信息，而不是占为己有。正如他们所指出的那样，我们不断地与其他的大脑（不仅是我们附近的大脑，而且跨越时间和空间，正如你我现在正在连接的那样）连接，从其他大脑获取信息，并把那些信息整合到我们自己的知识库里面。只要他们有流传下来的记录的话，我们甚至可以从几千年前死去的人那里吸收想法。

当我们将彼此收集的一系列知识整合成一种相互认可的社会模式时，文化就诞生了。文化既可以是恩惠，也可以是负担。 Cecilia Heyes 是牛津大学万灵学院理论生命科学的高级研究员，著有《认知工具：思维的文化演变》（Cognitive Gadgets: The Cultural Evolution of Thinking，2018）。她认为，就我们认为具有社会性的某些行为而言，人类并非天生就具有那种本能，但我们确实配备了学习这些实践的工具，比方说记忆、注意力以及识别模式。进化为我们提供了基本的工具包，但文化以社会化地利用这些工具来塑造技能，而每一种文化都有其独特的塑造方式。

Heyes 用达尔文的术语来描述这一过程，她说这些实践的某些变种在特定环境下幸存了下来，而另一些则会逐渐消失。那些幸存下来的，可以通过“社会学习”传递下去。

负担减少之后，我们可能就能腾出更多的时间，从而运用我们最好的解决问题的工具，慢慢仔细地去思考

她将我们在社会上使用而不是天生就会用的装置（device）称为“认知工具”。她认为，借助我们与生俱来的工具，我们可以构建具备社会用途的“小工具”（gadgets），比方说模仿他人，这被认为是社会发展的基础。这样的小工具也许是神经人体工程学捷径的一种形式，这样我们就不必在每次遇到微笑时重新学习微笑的含义——这种现象的自动性可以为其他过程节省出大脑空间。

无论是散步、做饭还是吃饭，当我们一起参与活动时，我们也会互相交流，而且分享各自想法几乎不可避免。通过这种互惠互换，我们分享困惑、梦想与快乐，而在这种分享的健康版里，作为回报，我们可以获得支持或洞察，或发自内心的快乐。在这个人与人的系统里，我们摆脱了一些认知负担，邀请其他大脑参与解决问题，引进有用的经验去理解它，或者就只是分享一下情感，把负担减轻一半。

Heyes 认为，如果她所说的“工具理论”是正确的话，那么下一步就是我们文化实践里面那些实际的工具可以“刺激我们心智能力出现快速的文化进化”。

似乎这一预测正在得到证实，随着现代技术的出现，我们已经看到认知测试的成绩发生了一些重大变化。很多人认为智商这个东西是真实的，甚至可能在一生当中都是相对稳定的，我在《量身定制的大脑》（The Tailored Brain，2021 年）里对这两点都提出了质疑。多年来，智商已被证明是一个非常不稳定的指标，会受到受试者动机、社会经济地位、收入差距以及教育等因素的影响。这种变化的关键例子之一也许是“弗林效应”（Flynn effect，指智商测试的结果逐年增加这一现象），这似乎证实了这个预测，即认知工具可能会模拟我们“心智能力”的快速变化。

弗林效应是已故新西兰情报研究员詹姆斯·弗林在现代社会中录得的一种转变。他发现，在 20 世纪中叶短短几十年的时间里，智商的分数出现了大幅攀升，分数高到今天整个国家的人都可以被评为“天才”。弗林认为，也许更新后的教育方法鼓励现代社会提高了对解决问题的需求，这可以解释在一两代之内智商测试就出现了更高的分数。我们伴随着这些现实世界的认知工具一起成长，然后不断磨砺我们的先天工具，不管是什么样的工具，它们都会相互影响，从而成为一个全球性的关键特征。

然而，技术还做了另一件事，那就是释放我们的认知空间（除非你每天要看 5000 次社交媒体）。比方说，我们不再用与生俱来的工作记忆去记电话号码、方位，甚至我们的日程安排了。负担减少之后，我们可能就能腾出更多的时间，从而运用我们最好的解决问题的工具，慢慢仔细地去思考，利用我们最好的解决问题的工具，来防止我们犯错误。

一些研究表明，与得分较低的人相比，智商得分较高的人可以承受的认知负荷更高。一种可能的解释是，更高的处理效率与高智商相关，而更高的效率意味着使用的资源更少。如果我们的技术工具同样能提高我们的效率，并确保有更大的认知储备的话，那我们大多数人其实已经是人机系统的一部分。未来已来。

四、脑机接口与人机协作

事实上，这些科技产品无处不在。在人类犯下严重且代价高昂的错误的情况下，一个关键问题是保持注意力并避免走神。研究表明，当我们失去所需的专注时，我们也会看到大脑前额叶皮层使用的下降，而这里是人类大脑进行所有成熟审慎的思考的地方。专家们提出了三种可能的办法来防止这个领域的活动表现下滑。其一是改变人们参与任务的方式，或者适应该“用户界面”，其二是调整任务本身，并减轻任务的认知压力，其三是在用户接近决策崩溃的时候警告用户，让他们采取反制措施。

不管是不是高科技，减轻这些负担的数字工具都可以发挥作用。日程表提醒是防止一天过度安排工作导致记忆超载的办法之一。我的每项活动都要准备三次提醒，分别是两天前，一天前以及半小时前，这让我在很多情况下都不会忘记重要的会议。

不过，就像那些飞行员会听不到警报声一样，这些电子邮件警报也已经失去了力量，没法在我脑海留下印象，所以我又加了一个步骤：我会将最后一封电子邮件警报移到我的收件箱顶部，并标记为未读，所以那封邮件是加粗的。尽管我对电子邮件已经有 30 年的使用经验，但“未读”电子邮件仍然能引起我的充分注意。在我真正去开会之前，我经常会看到那封加粗的“未读”邮件以及上面的警告。至少对我来说，这种神经人机工程学策略可以让我摆脱当时的精神状态（走神，或专注于工作以致于忘记了时间），并刺激神经活动，让我表现得更好——还不会错过会议。用研究术语来说，我已经“适应了用户界面”。

我们还可以调整日常任务，减少它们施加的认知负担。想办法将高需求活动简化为更加机械化的活动是策略之一，比方说每天午餐都吃一样的东西（编者注：这样就不用发愁该吃什么了）。另一个策略是限制必须一次性完成的高需求活动的数量，比方说在前一天晚上就选好第二天穿什么衣服，而不是在我们还在折腾让孩子们出门上学的时候做这件事。做出神经人体工程学的调整还有一个最直接的手段，那就是把任务分配到不那么紧张的时间窗口内，这样就不会出现一下子有一堆事情要办的窘况。如果用一个不会忙乱的周日下午做好一周的晚餐，可以让你避免有五个晚上会出现“在厨房里不知所措”的情况的话，那么做出这样的调整也许是值得的。

最严重的风险与被“劫持”有关，在这种情况下，现实世界的工具会变成坏人的门户

除了设定这些针对个人保全面子，节省脑力的支持以外，我们还可以尝试扩展思想空间。体育锻炼就是方法之一，我们大多数人都可以做。最近在 2021 年神经工效学会议上发表的一项小型研究表明，在年轻男性中，单腿蹬踏运动引起的前额叶皮层氧合作用的增加，与执行功能测试马上取得更好表现相关。这些发现与其他对年轻人与老年人的研究结果也是一致的。这些研究大多数都与血液流动以及氧气输送有关，有部分证据表明，某种分子会促进神经元之间增加新的连接。这些影响可以带来更高效的认知处理，从而减轻了认知负担。

我们甚至自己就可以进行神经人体工学研究，从而得到一个观察我们在超负荷的情况下会发生什么的内部窗口。它也许目前还无法告诉我们自己会在什么时候濒临决策崩溃，但那一天可能很接近了。

像智能手表、健身追踪器这样的“可穿戴设备”，它们已经可以监测你的心率变化和变异性，这两种指标都会随着认知负担的变化而调整。如你所料，当一个人超负荷时，心率会上升。最近有一次，我在恶劣的冰雪天气下开车走了几个小时，在这过程中我的可穿戴设备告诉我，我的心率每隔几分钟就提高了几下，在那趟令人焦虑的旅程中，我的心率一直在不断增加。研究表明，在超负荷时心率变异性会下降，这反映了对输入波动的调整不够灵活。对于消费者来说，这类反馈还处于早期阶段，但我们距离用戴在手腕上的小工具来了解自身的内部状态已经越来越接近了。

这些以及其他一些措施也可以被应用到更大舞台上的关键任务情形。研究人员曾经用它们来评估过在执行火星任务期间 NASA 控制室工作人员的情况。这些任务控制人员与火星上的机器的互动会有 26 分钟的信号延迟。在刚开始那 90 个火星太阳日（火星日 = 24 小时 40 分钟）期间，工作人员还是按照规律的时间表，向火星探测器发送命令并下载信息的，只是每天会有不定期的轮班。火星太阳日与地球日的不一致意味着这些轮班的开始时间会不一样：这周可能是某一天早上 8 点轮班，但到了下周的同一天轮班的时间就几乎要晚 5 个小时了。这些巨大变化带来了威胁，造成地球人类的大脑出现紊乱，因为必须要适应火星的时间。在此期间，团队必须做好计划，决定等到下一次通信时要将哪些任务发送给探测器，而这个任务清单可以多达数百个指令。根据一项估计，这些命令哪怕有一个执行出错，代价也可能高达 4 亿美元。

其中一些任务可以自动化，交给机器做，但不是全部都可以。大家对监测控制室工作人员的生理机能很感兴趣，因为这可以发现认知疲劳的预示症状，而认知疲劳会导致出错的可能性增加。

预计我们有朝一日会开发出这样一套监控出来，研究人员已经创建了一个包含 28 个“工作负荷指标”的清单。通过这些指标，可以识别出与容易出错的情况相关的模式。这些指标包括心率变异性、眨眼、说话模式、瞳孔扩张以及脑电图记录。其想法是，用算法来获取这些信息，然后调整“人机”团队里面人类的工作负荷需求。不过这种模式似乎仍在开发中。

尽管我们是个体，而并不是 NASA，但研究人员可以获取的部分指标我们也许也可以拿到。有一个小组正在为学生和教育工作者开发可穿戴设备，这种设备将可以检测体温、心率以及“皮肤电活动”的变化。他们的目的是“改善个人对学习习惯的认识”，并跟踪可能可以帮助做出调整，从而减轻超负荷的趋势……以及让教育工作者预测学生的参与度，和对一项活动的专注度。

只要加以精心准备，加强我们与机器以及彼此之间的某些接口是有好处的。不妨想象这样一个未来，如果机器可以将我们的认知工具与记忆相互连接起来会如何？通过这种方式或体验，我们说不定能填补自己的工具空白，并真正感受到成为另一个人是什么感觉。当记忆开始消退或需要准确检查的时候，外部存储以及将记忆传输给另一个大脑很可能就会成为一种保存自己记忆的方法。对于保持祖先的回忆，并与过去的大脑建立联系来说，这将是一种全新的方式。

这些计划里面肯定有一些令人毛骨悚然的元素。毕竟当我们思考一个由脑机接口与人机协作接管的世界时，有很多事情需要担心。最严重的风险与“被劫持”有关，在这种情况下，这些现实世界的工具会让坏人掌握读心术、成为发现我们的脆弱时刻并利用这一信息的门户。还有，一些不平等会造成谁会用这些技术来行善，谁会用来做恶，谁容易受到不利影响，谁可以获得好处的差距。

如 Heyes 所说那样，我们也许可以利用先天工具去演进、调整以及重复使用我们的认知工具，但真正需要引起我们注意和保持警觉状态的，是那些我们认为有用但也存在阴暗面的工具。有一件事是人类一再胜任的，那就是让技术走在前头，而把给滥用和剥削设限放在后头。对于我们将如何利用如此强大的力量，你很难感到乐观。但我们必须记住，人类的乐观主义本身就是一种可以利用的工具，尽管它也必须像我们使用的其他工具一样，需要调和。

译者：boxi。