知識地圖，心中宇宙

魏忠

1991年，Beyond樂隊的《不再猶豫》單曲熱遍中華，其中的歌詞“誰人定我去或留，定我心中的宇宙，只想靠兩手向理想揮手”特別感動我。在那個年代，只帶200元錢獨闖深圳的我，聽到這首歌后，心弦像被撥動了一般。

這首單曲是Beyond樂隊考察非洲難民區后有感而作的一首膾炙人口的歌曲，現在想來之所以歌曲寫得這么好，是因為黃氏兄弟從小也成長在類似的環境中。從小七個兄弟姐妹的黃家駒和黃家強成長在勞工家庭，當他們看到非洲的難民后，大腦中的藝術細胞空前活躍，于是便鑄就了這首不朽的歌曲。

黃家駒能寫這么好的一首曲子，是因為他有著與非洲難民類似的成長經歷，而我之所以聽到這首歌淚流滿面，是因為我那時正巧有著初闖深圳、到處躲避城管和四處尋找免費住處的切實感受。用皮亞杰教育學原理來講，我們具有共同的“圖式”；用建構主義理論來解釋，我們頭腦中有了相同的建構。

只是，在1991年時，大家都認為人之所以具有類似的情感和經驗是由于大腦經過訓練，從來不會有人想到，事實上這和大腦的結構有著密切的關系。

2014年，諾貝爾生理學和醫學委員會宣布，將當年的諾貝爾醫學和生理學獎授予三位科學家：約翰·奧基弗、梅-布里特·莫澤和愛德華·莫澤，以表彰他們對大腦定位系統機理的突破性研究。

How do we know where we are？ How can we find the way from one place to another？ And how can we store this information in such a way that we can immediately find the way the next time we trace the same path？ This year's Nobel Laureates have discovered a positioning system， an "inner GPS" in the brain that makes it possible to orient ourselves in space， demonstrating a cellular basis for higher cognitive function.（我們如何知道我們在哪兒？我們如何從一個地方找到另一個地方？我們如何存儲此類信息，以便于我們下次能夠迅速找到同一條道路？本年度（2014年）的諾貝爾獎得主發現了一種大腦定位系統——內部GPS，可以指導我們的空間定位，為更高級的認知功能提供了細胞基礎。）

約翰·奧基弗的貢獻在于，他早在1971年就發現，當受訓過的老鼠經過一個特定的迷宮時，老鼠大腦不同部分的神經細胞活躍度與迷宮的地圖位置有確定的關聯關系。而梅-布里特·莫澤和愛德華·莫澤在20年后的實驗中，找到了這種活躍的神經細胞，即網格細胞。也就是說，動物的定位原理在于，大腦中這種處于不同大腦位置的網格細胞映射了動物接收到的地理位置系統，如鴿子之所以不迷路，是因為鴿子大腦中有一條由網格細胞組成的路。

約翰·奧基弗、梅-布里特·莫澤和愛德華·莫澤的發現解決了哲學家和科學家幾個世紀以來一直爭論不休的問題，即大腦如何對我們周圍的空間產生地圖，以及如何通過這個系統在復雜的環境中導航。如果我們的想象力再豐富一些，就會發現三位科學家還解決了建構主義理論中的“圖式”，以及再往深一些研究的“思維模式”。人們能否學會一些東西，以及智商相同的人學習同一知識效果迥異，取決于他們大腦中已有的圖式是否能夠映射到新知識。

春秋時期，相馬大師伯樂將相馬經寫成書，并通過幾個特征來識別好馬。結果伯樂的兒子找了一個完全符合好馬條件的“瘌蛤蟆”。于是，哭笑不得的伯樂說“這馬太愛跳了，不好駕馭”，這就是成語“按圖索驥”的由來。人們學習知識，如果不經過訓練，在大腦中就不能形成立體的圖式，從而導致就事論事，拿著概念套，這就是我們常說的書呆子。這也說明，很早人們就意識到，如果按照圖紙找馬就不會有很大的偏差。而為什么不同的人對同一個概念有完全不同的理解呢？生物學家揭示，人的大腦和計算機完全不同，人們是按照自己大腦中的歷史經驗（神經突觸）的回路以及不同功能的大腦細胞的映射來理解問題的，因而如果加入“圖”就能夠非常容易地矯正人腦的概念。這里所說的圖，不僅僅是地理意義上的圖。

宋代的“禹跡圖”清晰地記載了大禹治理水的華夏版圖，可惜的是，事實上大禹并沒有發明橫縱直角坐標的地圖（圖是宋代的），大禹年代所處的時期是通過河流流域的線坐標（如山海經中的往東、往西幾百里的表述），以及制作九鼎的方位坐標來定位的，這樣就造成了后世的一個遺憾，即《山海經》中所描述的地理位置與現實中國版圖很難匹配。但馬王堆漢墓中出土的中國目前最早的地圖，由于標注了河流和山脈，歷史地理學家則很快就能夠發現平南王府就在湖南藍天縣。

人們對《尚書·禹貢》中的“禹傅土、墮山、刊木、奠高山大川”有著不同的理解。聯系歷史，有的學者給出了現代的解釋：大禹視察了全部國土，治理了洪水，勘定了九州疆界，命名了高山大川。而現代的有關信息的詞匯表達，就是大禹畫出了中國第一個地理信息系統。

事實上，地圖和大腦中的邏輯圖一樣，都是現實的邏輯投射到大腦不同位置的網格細胞而已。中國教育鼓勵人們學習的方式是“讀萬卷書、走萬里路”，其實這就是在書和路之間做靈魂的旅行，最后找到人腦中的“心中的宇宙”。

各種各樣的圖，在信息社會逐漸成為大家溝通的語言和數據科學展現的最重要的方式。古代的克里米亞戰爭，著名的統計學家和護士南丁格爾給司令官畫了一張著名的極地圖，很快地說服了司令官建立戰地醫院。而2014年匹茲堡大學的一位教授，將美國200多年的所有傳染病畫成一張圖，極有力地說明了疫苗在傳染病中的作用，而且通過改圖能夠查詢到幾百年來美國任何一個流行病細節的數據。

由于人的聰明程度不同，建構不同，要想說服別人，語言、文字也許是最蹩腳的使者，圖形才是忠實的使者。洋洋灑灑幾萬字的語言和文字，很可能使人思維混亂，但一張簡單的圖，即使一字不識的老人也能馬上發現問題。因此，隨著制圖技術的發展，地理信息繪圖系統將會逐漸成為信息系統最重要的工具。

而教育就是構建學生頭腦中的信息模板和建構，但是我們的教育遠不如現實吸引學生。中國的微信用戶已超過6.5億，手機用戶也大致在同一個數量級。智能手機中的地理信息系統和位置傳感器大量普及，使得搖一搖就能發現附近的美女，搖一搖就能找到附近的美食，相信教育很快也會進入到一個地圖時代。

目前，暨南大學藥學院、上海中醫藥大學正在建設的知識地圖，已經能夠讓學生通過智能手機很快地了解校園中的實驗儀器、設備和樓層。事實上，只要經費允許，我們可以設想的最終場景是只要搖一搖就能夠發現附近的教授、知識點、歷史文化和圖書。如果我們將社會的歷史、地理、文化和科技數據疊加在地圖上，則可以輕松地發現附近的中考成績、名師、歷史文化人物、歷史故事等。這樣的地理信息系統，能夠將圖書館堆積的圖書、文化館死去的文字、博物館藏在地下室中的文物、教育考試院躺在庫房的學生成績以及學校利用率很低的實驗設備快速鏈接，從而為學習者提供一個心中宇宙與歷史、地理、科技的鏈接。

從1998年開始，互聯網進入了搜索模式，而十幾年后的今天，它將逐漸地進入地圖模式。人類的學習，除了因功利化學習而得到的畸形學習技巧外，主動性學習越來越受到人們的認可，而各種信息疊加在不同的地理圖層的知識地圖，則逐漸成為熱點。最初的疊加是我們現實社會的地理位置、地名、距離、評價等現實信息。隨著應用的深入，原始的低價值、低密度的歷史知識、專業知識，則會逐步得到更廣闊的應用，呈現出大數據的優勢，而基于地理信息系統和信息圖的學習和教育系統，必將成為一個熱點及重要的學習手段。

教育很快就要進入一個地圖時代。