希区柯克式悬念机制_【认知科学访谈-1】关于悬念与好奇心
这是一个新系列的诞生！
在这个系列中，我会与一些认知科学研究者对谈，聊聊他们研究的有趣问题以及心得。如果你想推荐/自荐嘉宾，或者成为提问人之一，欢迎加入。
那么作为新系列的第一期，我们请来了不请自来的重量嘉宾：我自己！
咳咳，还请主持人忍住羞耻介绍一下本期对话人：
李枝蔚，纽约大学神经科学phd四年级学生，在Gureckis的computation&cognition实验室工作。
Q1 你正在研究的一个问题是什么？
A 问题是人会在什么时候感到“悬念感”，特别是从信息处理的角度如何数学地描述悬念感。
Q1.1 悬念感是什么？就是类似于看体育比赛的最后加时赛的感觉？
A 对这是个很好的例子！还有很多啊，比如看电影时还剩最后三十秒主人公还没把炸弹拆除，比如听故事的时候说书人说且听下回分解（小说就叫断章？）的时候，你都有种类似的感觉，特别想知道下面即将发生什么，绝对不会去上厕所。
Q1.1.1 但是也有点儿区别吧，比如看动作电影的时候会有种害怕受威胁的感觉，看比较轻松的小说可能就没那么紧张，虽然也很想知道之后发生了什么。
A 嗯，悬念感可以是夹杂着负面的恐惧情绪，也可以没有。实际的情绪总是很复杂的，所以我更着重在于这种“很想知道下面发生什么”的对信息期待的方面，算是对“悬念感”一种狭义的定义吧。
Q1.2 什么叫数学地描述悬念感？这是一种感觉诶，难道也是大脑算出来的吗？
A 在我看来什么感觉都是算出来的！哈哈当然这只是个假设，需要对每个具体问题提出具体的算法，比如对于悬念感，我就需要给出具体模型，能够去预测，假如现在你知道什么信息，还在等待什么信息，由此应该得出你现在有多大程度的悬念感。
Q1.2.1 那退后一步，按照你这个“情感都是计算”的假设，就是计算机也可以有感情咯？
A 目前只能说是找相关性。情感本身也有至少两个层次，一是生理唤醒（arousal），二是主观意识（“我觉得我感到很强悬念感”），两者可能是不同的脑回路（就是说对于某种脑损伤患者他们也许只能体会两者之一而非同时）。这些脑回路也许是先进行了计算，算出来“应该感到多么有悬念感”，然后点亮了你充沛的感情，又也许两者是独立的，只是存在一种稳定的映射相关。根本上说，我假设“情感都是计算”是因为我觉得情感是一个很重要的信息处理机制，帮助我们在万般噪音中决定先处理哪件事，而信息处理总有一定的目的性，这就可以计算了。对于计算机，可以用其他的机制来调配注意力，就未必需要“情感”这个机制。当然你可以利用这个相关性让计算机“假装”有情感，或者是“意识到情感”但不需要有相应生理唤醒，这样也许能让它们更好地（更可怕地）和人沟通？
Q1.3 你为什么研究这个问题呢？
A 我对“好奇心”这个话题非常感兴趣，那种让我们不需要自制力就很想去“学习”的感觉我觉得好棒啊！但是目前的好奇心研究特别“理性”，很少涉及到情绪的部分。好奇心相关的情绪有两个特别重要：惊讶（surprise）和悬念感（suspense），这两者都很特别，不好归类于常见的二维（arousal-valence）情绪模型，不过前者研究的人更多（比如Ekman的六大基本情绪中就有它一份），后者很少被谈起，于是我导师说，当然是要选人少的路去走！
Q2 如果没有任何限制，有什么认知科学的问题是你特别想研究但还没有人研究的？
A 人为什么要问“为什么”。哈哈有点儿绕，不过目前大部分好奇心的研究好像很少区别“what”和“why”的问题，大部分都在研究“what”，使用的范式往往是知识问答，我觉得这种集邮式的主动学习并不是特别引起我好奇心的部分。而且问“为什么”常常给人一种多此一举的感觉，比如长辈常常吼小孩子“问那么多为什么干嘛”——是呀，从信息处理的角度，我们通常希望一切都确定、已知，但是问“为什么”好像是主动在确定的图景中引入不确定，就很奇怪。
Q2.1 对这个问题，你有什么猜测的答案吗？
A 我的假设是，问“为什么”帮助我们掌握原理，从而更方便地回忆和使用知识，学习新知识，让奇怪的事情变得合理，等等。
Q2.1.1 有没有什么具体的例子可以支持你这个假设？
A 我自己！记性超级差，所以喜欢学物理，这样记住了原理就可以推出一切，解放大脑储存空间。平时当问了为什么并得到解释后，就经常能够利用旧有的知识来处理新的信息，新的变旧了就不需要死记硬背了。
Q3 关于“好奇心”，现有的认知科学研究已经能告诉我们什么？
A 可以从理论和实验分别来说。
理论方面对我自己比较有用的还是60年前Berlyne对于好奇心的基本分类方法，包括diverse curiosity和specific curiosity（前者是闲的没事儿到处戳戳，后者是对一个东西特别感兴趣一直研究），还有perceptual curiosity和epistemic curiosity的区分，我觉得这两个维度都有助于定位我所感兴趣的问题到底是什么。理论方面另外有很多试图概括各种情况的“基本理论”，比如information gap（Loewenstein），还有“囊括万象理论”比如information compression（Jürgen Schmidhuber）或free energy（Karl Friston）。我觉得这些理论也许直觉上挺有道理，但是太空泛，可能没有把握到好奇心的各种复杂性。哪怕想做比较抽象的理论，我希望理论能有具体细化、理清概念的作用，比如最近的一个rational analysis模型（Dubey and Griffith）至少谈论了不同的场景下你应该对什么事情更感兴趣，这就比较有帮助且可测量。
实验上，以猴子为被试的一些实验挺厉害，试图更清楚地描绘控制好奇心的相关脑回路。当然猴子的好奇心就很简单啦，一般是在cue-reward的范式下，控制cue中蕴含的信息，比如有一种cue（图形符号）告诉猴子待会儿会不会有橙汁喝，那么猴子就会很期待看到这个图形符号。特别说一点：他们这里对“可期待的信息”的数学描述，和我们对“悬念感”的数学描述是一致的！不过我也与作者之一Ethan聊过，暂时很难把这些通路和悬念感直接联系起来。
对于人的实验，有两个主要范式，分别是用冷知识问题（trivia questions）来让人们对每个问题评分（“你对·世界上最长的河流是哪条河·这个问题有多大好奇？”），还有更类似猴子实验的概率性奖赏范式（van Lieshout），然后用fmri扫一扫。实验范式上来说还是很有限的特定一种“好奇心”，和一些现象进行关联（对知识的确定程度、熟悉程度等等），不过揭示的部分神经机制也对我们未来的研究有所帮助。
另外我这里谈到的都是认知科学和神经科学的研究。在比如教育学中，如你所料，也有很多这方面的研究，但可能更多是在激发了好奇心后对学习有什么帮助，而对于如何激发好奇心的研究，我了解不多。
再有，上面说到的好奇大多是一种状态（state），另外它也可以是一种更为稳定的性格倾向（trait），这方面也有相应的测量和相关性研究。
最后，还有一些顶着不同名号的研究也很相关，比如关于“有趣”（interestingness）和“无聊”（boredom）的研究。
Q4 关于“为什么”这个话题，现有的认知科学研究已经能告诉我们什么？
A 这方面我还在读书中……总体感觉，认知科学更多是研究1）解释对人有什么用（比如在学习新的概念分类时，有解释比生搬硬套要容易学习的多；比如从很小年纪开始，孩子就会主动去探索他们觉得解释不了的事）；2）什么是“好的解释”（这个从亚里士多德开始的“四因说”就是个研究课题啦）。关于在什么情况下提问寻求解释，有一些关于“对解释的需求”（need for explanation）的研究，但似乎更多是列举一些因素，我目前还在找更为系统性对研究。
另外值得一提的是计算机科学也对解释和因果关系有很多研究，但是对回答认知科学的问题有没有帮助呢……嗯下次我多研究一下再来聊这个话题吧。
Q5 好的，先欠着！最后一个问题：你的研究兴趣和研究手段，算是主流吗？
研究好奇心好像还不够主流，大部分关于学习的研究还是通过学习换奖赏，而不是有主动探究的“内动力”去学习。我关于悬念感的研究，这个话题前面就说了很小众，而手段在计算认知这片儿还是比较主流的吧：在理论上把比较宽泛的概念（悬念感）数学化，然后找一个可以完全量化信念（belief）的领域把数学具体化，再设计个对应的游戏任务来收集人们的实际数据，和理论模型的预测做个对比。唯一不太主流的就是我们测量的这个变量，悬念感，是个主观感受，需要被试主观报告，而我知道大量计算认知学家对主观报告的噪音都是深恶痛绝……不过我是认为，如果因此而把这整个问题拒之门外不去研究，那就太遗憾啦。
# 参考文献（按上文出现顺序排序）
## 好奇心的基本理论
Berlyne, D. E. (1966). Curiosity and Exploration. Science, 153(3731), 25–33. （Berlyne之前还有更长篇、更详细的阐释，不过这篇论文短小精悍适合入门）
Loewenstein, G. (1994). The psychology of curiosity: A review and reinterpretation. Psychological Bulletin, 116(1), 75–98. https://doi.org/10.1037/0033-2909.116.1.75 （里面最开始提出了information gap的概念）
Schmidhuber, J. (2009). Simple algorithmic theory of subjective beauty, novelty, surprise, interestingness, attention, curiosity, creativity, art, science, music, jokes. Journal of SICE, 48(1). http://citeseerx.ist.psu.edu/viewdoc/download?doi=10.1.1.711.3069&rep=rep1&type=pdf
（囊括万象理论1，还算很直觉）
Friston, K. J., Lin, M., Frith, C. D., Pezzulo, G., Hobson, J. A., & Ondobaka, S. (2017). Active Inference, Curiosity and Insight. Neural Computation, 29(10), 2633–2683. https://doi.org/10.1162/neco_a_00999（囊括万象理论2，公认难懂）
Dubey, R., & Griffiths, T. L. (2020). Reconciling novelty and complexity through a rational analysis of curiosity. Psychological Review, 127(3), 455–476. https://doi.org/10.1037/rev0000175
## 好奇心的实验研究
White, J. K., Bromberg-Martin, E. S., Heilbronner, S. R., Zhang, K., Pai, J., Haber, S. N., & Monosov, I. E. (2019). A neural network for information seeking. Nature Communications, 10(1), 1–19. https://doi.org/10.1038/s41467-019-13135-z（最近的猴子实验集大成）
列举几个用fmri来研究人类好奇心脑机制的论文：
Kang, M. J., Hsu, M., Krajbich, I. M., Loewenstein, G., McClure, S. M., Wang, J. T., & Camerer, C. F. (2009). The Wick in the Candle of Learning: Epistemic Curiosity Activates Reward Circuitry and Enhances Memory. Psychological Science, 20(8), 963–973.
（似乎是这个范式的开山之作）
Lieshout, L. L. F. van, Vandenbroucke, A. R. E., Müller, N. C. J., Cools, R., & Lange, F. P. de. (2018). Induction and Relief of Curiosity Elicit Parietal and Frontal Activity. Journal of Neuroscience, 38(10), 2579–2588. https://doi.org/10.1523/JNEUROSCI.2816-17.2018
Kobayashi, K., Ravaioli, S., Baranès, A., Woodford, M., & Gottlieb, J. (2019). Diverse motives for human curiosity. Nature Human Behaviour, 3(6), 587–595. https://doi.org/10.1038/s41562-019-0589-3
## 好奇心作为特质或生活状态
Grossnickle, E. M. (2016). Disentangling Curiosity: Dimensionality, Definitions, and Distinctions from Interest in Educational Contexts. Educational Psychology Review, 28(1), 23–60. https://doi.org/10.1007/s10648-014-9294-y （关于好奇心定义的综述）
Lydon-Staley, D. M., Zurn, P., & Bassett, D. S. (n.d.). Inconsistent curiosity: Augmentation and blunting of curiosity in daily life and implications for well-being. https://doi.org/10.31234/osf.io/2vf94 （看看你每一天好奇心的起落）