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睡眠期间的发现
睡眠仅仅只能增强记忆吗？许多科学家并不这么认为。最著名的一个发现来自德国化学家奥古斯特·凯库勒·冯·斯特拉多尼茨（August Kekule von Stradonitz），他是第一个发现苯的结构的人。苯的6个碳原子形成一个闭环，就像一枚戒指或者一只衔尾蛇……凯库勒是这样描述他在那个神奇之夜的梦境的：
原子又在我眼前跳跃……反复看到这种景象让我的心智之眼变得更加敏锐，我现在可以真切地分辨出各种大的形态的结构。一长排的结构时而紧密地结合在一起，它们像蛇一样缠绕和扭曲着。等一下，那是什么？其中一条蛇咬住了自己的尾巴，它的身影在我眼前嘲弄般地旋转着。
凯库勒总结道：“先生们，先学会做梦吧，然后我们也许就能了解到真相了。”
睡眠真的能提高我们的创造力并引导我们走向真理吗？虽然研究科学史的专家们对凯库勒的衔尾蛇梦境的真实性存在分歧，但科学家和艺术家普遍地认同睡眠可以孵化新的思想和观点。设计师菲利普·斯达克（Philippe Starck）在最近的一次采访中幽默地说：“每天晚上放下书后……我都对妻子说，‘我要去工作了’。”23我自己经常会在睡一觉醒来后找到一个棘手问题的解决方法。然而，轶事并不能作为证据。你必须进行验证——这正是杨·伯恩和他的团队所做的。24这些研究者在白天教受试者学习一种复杂的算法，而这个算法其实有一个隐藏的可以大幅度缩短计算时间的捷径。在睡觉之前，只有极少数受试者知道这一点。然而，一夜好眠后，发现捷径的受试者人数翻了一倍，而那些睡不着觉的受试者则从未有这样灵光一闪的时刻。此外，无论受试者在一天当中什么时间接受测试，结果都是一样的。因此，测试的时间点和时长并不是决定因素：只有睡眠才会产生真正的洞察。
因此，夜间巩固并不仅限于强化现有知识。白天获得的知识不仅得以存储，而且还以更抽象、更普遍的形式被重新编码。夜间神经元的回放无疑在这一过程中扮演着重要角色。每天晚上，我们脑中浮现的白天的想法会以几十倍速被激活数百次，从而增加了大脑皮层最终发现合理规律的概率。此外，神经元以20倍速放电压缩信息。高速回放意味着在清醒时，激活间隔较大的神经元在夜间的序列中相邻。这种机制似乎是收集、合成、压缩信息和将原始信息转化为有用的、可开发的知识的理想选择，这正是人工智能巨头戴密斯·哈萨比斯（Demis Hassabis）对智能的定义。
未来，智能机器会像我们一样睡觉吗？这个问题看起来很疯狂，但我认为在某种意义上，它们会。它们的学习算法可能会包含一个巩固阶段，类似于我们所说的睡眠。事实上，计算机科学家已经设计了好几种模拟睡眠／觉醒周期的学习算法。25这些算法为我在本书中所捍卫的新学习愿景提供了令人鼓舞的模型，其中学习包含了构建外部世界的内在模型。请记住，我们的脑包含大量的内部模型，能够重新合成各种各样的真实的心理图像、现实的对话和有意义的推理。在清醒状态下，我们调用从外部世界获得的感官数据来选择最适合我们周围世界的模型，以适应环境。在这一阶段，学习是一个自下而上的操作，当我们面对内部模型的预测时，意外传入的感觉信号会产生错误信号，这些错误信号会沿着大脑皮层的层级向上攀升，并在每一步调整统计权重，从而使我们自上而下的模型逐步变得准确。
新的观点是，我们的脑在睡眠状况的工作方向相反，即自上而下。在晚上，我们使用生成模型合成新的、意料之外的图像，我们的脑的一部分在这些从零开始构建的图像上训练自己。这种强化的训练集使我们能够完善自己的向上攀升的联结。因为生成模型的参数和它的感官结果都是已知的，现在更容易发现它们之间的联系。这就是我们越来越有效地提取隐藏在特定感官输入背后的抽象信息的原因。睡了一夜好觉之后，最细微的线索都足以确定现实的最佳心理模型，无论它多么抽象。
根据这一观点，梦不过是一组经过强化的图像训练。我们的脑依靠对现实的内部重建以增加白天必然有限的经验。睡眠似乎解决了所有学习算法都面临的一个问题：训练可用数据的缺乏。为了学习，目前的人工神经网络需要大量的数据集——但是生命太短暂了，我们的脑不得不利用白天收集到的有限的信息。人们发现睡眠可能是脑以一种加速的方式模拟无数事件的解决方案，而这些事件是人穷尽一生都难以真正体验到的。
在这些思维实验中，偶尔我们也会有新发现，这并没有什么神奇之处。当我们的心理模拟引擎运行时，它有时会遇到意想不到的结果，这有点儿像一个棋手，一旦掌握了规则，就可以花费数年时间来探索结果。事实上，人类的一些最伟大的科学发现都归功于心理意向，爱因斯坦梦想骑着光子，或者牛顿想象月亮像苹果一样掉到地球上。即使是伽利略最著名的比萨斜塔实验，也许从未发生过。在那个实验中，他从比萨斜塔上扔下物体来证明自由下落的速度与物体的质量无关。只需一个思想实验就足够了：伽利略设想从塔顶落下两个球，一个轻，一个重。假设越重的球落地越快，并用他的心理模型证明这会导致矛盾。他说，假设我用一根质量可以忽略不计的金属丝把两个球体联结起来。由此产生的两个球体系统，现在会形成一个更重的物体，理论上它应该会下降得更快。但这是荒谬的，因为较轻的球体下降速度较慢，应该会使较重的球体减速。这些永无休止的矛盾只导致了一种可能性，即所有物体不管它们的质量如何，都会以同样的速度下落。
这就是我们的思维模拟器能提供的一种推理，无论白天还是黑夜。我们能够生成如此复杂的心理场景的事实，突显了我们脑中存在的一系列非同寻常的算法。当然，我们在白天学习，但是夜间的神经元的回放会增加我们的潜能。这可能确实是人类物种的秘密之一，因为启发性数据表明，我们的睡眠可能是所有灵长类动物中最深、最有效的。26
