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2024年3月20日晚20點，昌平實驗室呂柄江研究員作為腦客中國科研第137位講者為大家帶來主題為《人工神經網絡和人腦中的語言表征與加工》的報告。以下內容節選自直播視頻：

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工作。我們知道語言作為人類特有的高級認知功能，是我們思考和交流最重要的工具。

我們通過使用語言，能夠實現知識和信息穿越時空的延續、傳遞和積累。‘我們的大腦是如何理解語言的？’是認知神經科學領域持續關注的一個重要問題。

我們知道近年來，人工智能的大語言模型的飛速發展，給我們的生活帶來了非常多的便利。與此同時，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世紀以來最偉大的認知科學家和語言學家。他最著名的理論就是他提出的語言加工的結構化表征。他憑一己之力對語言學研究帶來了革命性的推動及發展。

在這個采訪里面，這個主持人問Chomsky：“你在研究語言，跟認知科學打交道一輩子的時間中，你覺得你研究語言，發現語言最重要或者是最深刻的一個特性是什么？ ”

Chomsky回答道：“我覺得語言最深刻的特性叫做structure dependence。”也就是結構依賴。他通過一句話“The guy who fixed the car carefully packed his tools”來進行解釋。在這句話中，里面標黃的副詞‘carefully’，修飾的是‘packed’這個詞。兩個詞離得非常近，我們在整合句子意思時，會把兩個詞整合在一起，理解為“小心翼翼地打包”。

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

這其實是一個非常神奇的現象，盡管這兩個詞在我們的語音信號中離得很遠，但是我們在大腦加工時，不知道為什么我們的大腦居然會把離得很遠的兩個詞快速自動的合并在一起，從而形成一個可以理解的意思。

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

這是為什么呢？根據Chomsky的理論，這樣的一句話我們可以根據句法進行展開。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語法樹的話，我們就可以看到它是有層級結構的。在這里面我們可以看到‘carefully’和‘packed’這兩個詞它在結構上是相近的。

也就是說我們在聽到這個句子時，我們大腦會自動的逐字構建這樣一個結構，然后會根據這個結構對我們聽到的內容進行理解，把該合并在一起的詞合并在一起，從而理解說話人的意圖。

這個現象或者說規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，“他在實驗室看了一整天的動畫片”。我們在理解這句話的時候，會把看和動畫片緊密的關聯在一起，看動畫片的動作是自然而然的就在我們大腦中出現的。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畫片整合在一起。原因就像剛才的英語句子一樣，在這個中文例子的句法樹結構中，看和動畫片是更為接近的。

2、Contextualized meaning

除了有結構的特點之外，語言另外一個比較顯著的特點就叫做這個Contextualized meaning。就是我們對一個詞，對一個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bank。第一個bank它的意思是銀行，第二個bank是河岸。不管是在中文還是在英文里面，很多詞都有多個語義。在我們理解它時，具體應該選哪個語義就取決于它所在的語境。比如說第一個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。第二個是泰晤士河河畔，那它就是河岸的意思。