2024年3月20日晚20點(diǎn)，昌平實(shí)驗(yàn)室呂柄江研究員作為腦客中國科研第137位講者為大家?guī)碇黝}為《人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)和人腦中的語言表征與加工》的報(bào)告。以下內(nèi)容節(jié)選自直播視頻：

大家好，我是呂柄江，今天很高興在這里和大家分享我做的一點(diǎn)工作。我們知道語言作為人類特有的高級(jí)認(rèn)知功能，是我們思考和交流最重要的工具。

我們通過使用語言，能夠?qū)崿F(xiàn)知識(shí)和信息穿越時(shí)空的延續(xù)、傳遞和積累?！覀兊拇竽X是如何理解語言的？’是認(rèn)知神經(jīng)科學(xué)領(lǐng)域持續(xù)關(guān)注的一個(gè)重要問題。

我們知道近年來，人工智能的大語言模型的飛速發(fā)展，給我們的生活帶來了非常多的便利。與此同時(shí)，這些大語言模型也為我們研究大腦如何表征和加工語言提供了新的工具。今天在這里我就想跟大家分享我在這方面做的一些工作。

1、Structure dependence

今天的分享我想首先從一個(gè)采訪開始。畫面左邊的是主持人，右邊的這位長者叫做Noam Chomsky。他可以說是過去幾十年甚至一個(gè)世紀(jì)以來最偉大的認(rèn)知科學(xué)家和語言學(xué)家。他最著名的理論就是他提出的語言加工的結(jié)構(gòu)化表征。他憑一己之力對語言學(xué)研究帶來了革命性的推動(dòng)及發(fā)展。

在這個(gè)采訪里面，這個(gè)主持人問Chomsky：“你在研究語言，跟認(rèn)知科學(xué)打交道一輩子的時(shí)間中，你覺得你研究語言，發(fā)現(xiàn)語言最重要或者是最深刻的一個(gè)特性是什么？ ”

Chomsky回答道：“我覺得語言最深刻的特性叫做structure dependence?！币簿褪墙Y(jié)構(gòu)依賴。他通過一句話“The guy who fixed the car carefully packed his tools”來進(jìn)行解釋。在這句話中，里面標(biāo)黃的副詞‘carefully’，修飾的是‘packed’這個(gè)詞。兩個(gè)詞離得非常近，我們在整合句子意思時(shí)，會(huì)把兩個(gè)詞整合在一起，理解為“小心翼翼地打包”。

而如果我們把這個(gè)副詞‘carefully’放到句子的最前面，就是‘Carefully the guy who fixed the car packed his tools’。即使在兩個(gè)詞離得很遠(yuǎn)的情況下，當(dāng)我們逐字聽到這句話時(shí)，首先聽到了‘carefully’，一段時(shí)間后才聽到‘packed’，但是我們大腦會(huì)不由自主地把‘carefully’和‘packed’結(jié)合在一起。 

這其實(shí)是一個(gè)非常神奇的現(xiàn)象，盡管這兩個(gè)詞在我們的語音信號(hào)中離得很遠(yuǎn)，但是我們在大腦加工時(shí)，不知道為什么我們的大腦居然會(huì)把離得很遠(yuǎn)的兩個(gè)詞快速自動(dòng)的合并在一起，從而形成一個(gè)可以理解的意思。

甚至當(dāng)這句話它意義上是講不通的。比如說他又舉了一個(gè)例子，“Carefully the guy who fixed the car is tall，這里面我們還是嘗試會(huì)把‘carefully’和‘is tall’合在一起。雖然我們知道‘carefully’和這個(gè)人‘is tall’是完全沒有關(guān)系的。但是我們大腦會(huì)傾向于把‘carefully’這個(gè)副詞和后面的‘is tall’結(jié)合在一起。

這是為什么呢？根據(jù)Chomsky的理論，這樣的一句話我們可以根據(jù)句法進(jìn)行展開。我們看第二句話，雖然‘carefully’和‘packed’之間隔了‘the gap fixed car’，但是如果我們把它展開作為一個(gè)語法樹的話，我們就可以看到它是有層級(jí)結(jié)構(gòu)的。在這里面我們可以看到‘carefully’和‘packed’這兩個(gè)詞它在結(jié)構(gòu)上是相近的。

也就是說我們在聽到這個(gè)句子時(shí)，我們大腦會(huì)自動(dòng)的逐字構(gòu)建這樣一個(gè)結(jié)構(gòu)，然后會(huì)根據(jù)這個(gè)結(jié)構(gòu)對我們聽到的內(nèi)容進(jìn)行理解，把該合并在一起的詞合并在一起，從而理解說話人的意圖。

這個(gè)現(xiàn)象或者說規(guī)律并不只是對英語成立的，對我們中文及所有語言都是成立的。 比如說這句話，“他在實(shí)驗(yàn)室看了一整天的動(dòng)畫片”。我們在理解這句話的時(shí)候，會(huì)把看和動(dòng)畫片緊密的關(guān)聯(lián)在一起，看動(dòng)畫片的動(dòng)作是自然而然的就在我們大腦中出現(xiàn)的。 雖然兩者之間還隔了“一整天的”這樣一段語音，但是我們的大腦還是能夠自然而然的把看和動(dòng)畫片整合在一起。原因就像剛才的英語句子一樣，在這個(gè)中文例子的句法樹結(jié)構(gòu)中，看和動(dòng)畫片是更為接近的。

2、Contextualized meaning

除了有結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)之外，語言另外一個(gè)比較顯著的特點(diǎn)就叫做這個(gè)Contextualized meaning。 就是我們對一個(gè)詞，對一個(gè)概念的理解是有特定語境限制的。

具體的我們可以看下圖這樣一句話，里面有兩個(gè)bank。 第一個(gè)bank它的意思是銀行，第二個(gè)bank是河岸。不管是在中文還是在英文里面，很多詞都有多個(gè)語義。在我們理解它時(shí)，具體應(yīng)該選哪個(gè)語義就取決于它所在的語境。比如說第一個(gè)bank，它是bank of london，就是倫敦銀行，我們就選擇它作為銀行的意思。 第二個(gè)是泰晤士河河畔，那它就是河岸的意思。

同樣的，在中文里面也有類似的現(xiàn)象。 比如說這句話，“那個(gè)帶著老花鏡的花匠花了一天時(shí)間修剪盆栽?！边@句話里面有三個(gè)花，但是意思卻完全不一樣。第一個(gè)花是形容詞， 第二個(gè)花是名詞，第三個(gè)花則是一個(gè)動(dòng)詞。

雖然存在不同的意思，但是我們在理解的時(shí)候其實(shí)非常自然，不需要去刻意的想他有什么意思。當(dāng)在這個(gè)語境中聽到了這個(gè)字時(shí)，我們大腦會(huì)非常快的自然而然的找到它最合適的解釋，然后把它跟其他的詞整合在一起。

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