统计方法与现有处理方法对比分析

人们总是认为人的行为是有规律的，因此，神经信号也会有规律，神经脉冲序列看起来可以没有规律，但是在统计上，或在群体编码信号中就会有规律。这种想法反映出人们受现有的统计物理的思想影响深远，认为没有统计规律的东西就是没有规律，有规律的东西一定满足统计规律。因此，正如文献［1］所说，在生物系统中，统计方法已到了不可或缺的程度。文献［1］的思想是典型的线性观思想，这也是极大部分生物学家的思想。问题是这种思想已经有几十年历史了，可是在神经信息研究中并没有显示出巨大的威力，相反却制造了很多矛盾的假设和理论。

经历了这几十年来大量的实验数据分析，我们是否应该反思一下，离开统计真的不行吗？如何抛弃统计的偏见？S 空间的假设至少是一次有意义的尝试。

脑中微观和宏观的关系不能与统计规律放在一起。有一种观点需要分清，在脑中，微观和宏观的关系不符合第二类统计规律，因此不要把这一关系与统计连在一起。群体编码中所提出的微团假设，是含糊其辞。有人认为微团内会出现“自组织”，所谓自组装编码也是良好的愿望。在不知道究竟是否存在自组织以前，不能随便用综合的电位曲线去代表什么，否则会使人无从入手去分析和理解其机理。微观和宏观之间不仅仅只存在统计关系，特别是在非线性、不稳定的系统中不一定存在统计规律。在神经系统中，两者的关系十分复杂，对这一问题的认识也将影响到我们对神经信息的认识。

信息论与神经信息。为了深入分析神经脉冲内部存在的规律，目前已经引入了很多信息论方法，如相关、互信息、信息熵等。仔细分析这些方法，它们都属于统计方法。如文献［19］提出了用信息论来分析神经编码问题，可以说是比较严格的对脉冲序列的理论分析。其中用了信息论中的互信息（mutual information）原理。从互信息定义可知，它是建立在概率论的基础上的，也就是企图在脉冲序列统计中找出规律。可是到目前为止，这种方法没有得到多少人的肯定，这是为什么？任何一种以统计为基础的理论，都属于确定论观点。而用这些观点来分析神经系统，常常会有很大的局限性。从S空间观点来看，互信息是很难解决S 空间中的神经编码问题的，因为它还没有跳出统计的框框，还是在追求统计上的不变性。

确定性系统加随机信号不能代表脑信号。现在的信息处理中，有很大一个领域是随机信号处理，它的数学模型实质上都是在确定性系统中加上随机信号，或是在稳定系统中加随机信号，这种方法根本不是普适的。对于非线性、不稳定系统就不能用此模型。脑确实是非线性不稳定系统，用稳定系统加随机信号不能描述神经系统。(www.xing528.com)

对目前数据挖掘方法的分析。目前，大数据、“云”技术被宣传得很火，似乎大数据能解决人们无法想象的东西。应该说确实我们可以从大数据中发现很多，但是目前数据挖掘的唯一方法也是统计方法，没有统计规律的数据能有规律吗？有了本章的分析，可能会有另一种看法。我们不能随便拉两组数据进行相关分析，而是首先要看被统计系统是否稳定，是线性系统还是非线性系统，随便利用统计来挖掘数据可能会出现相反的结果。现在，不管是在经济系统还是在社会系统等中，都会出现不稳定和不确定的系统。在这样的系统中进行数据挖掘，是不能靠统计方法的。统计的适用性很值得思考。在数据挖掘中，只有跳出统计的框框才会发现更多有用的信息。

对人工智能中“学习”的看法。人工智能的核心是学习［20］，学习离不开数据库，也就是统计数据中的规律。例如语音识别就是根据大量数据库来进行统计（称为学习或训练）的。利用不同的数据库，所得的“学习”结果也不一样。到目前为止，人们还没有找到标准的英语的中心模式，也没有找到中文语音的中心模式样本，这是为什么？即使有再大的数据库，机器学习的能力总没有人的识别能力强。而且人学习外语，不需要数据库。多少年来，人工智能研究的进展不多，至少说明统计在这里不太适用。应该说，人的学习不等于用统计，关于这一点，人工智能开发人员是否理解错了，文献［20］的观点是否错了？在这方面，第13 章还会再讨论。

对中医、针灸的看法。很多学西医的人认为中医不是科学，一个主要的原因是中医疗法没有严格的统计学的实验证明。从这一角度看来确实很有道理。中药成分、制法不确定，对哪些药能治什么病没有一个确定的临床统计指标，因此很多人不认可中药。针灸有效吗？很多中国人相信有效，外国人不太相信。长时间以来，中医经验证明它是有一定效果的，但是在医学上它没能通过统计检验，说明它确实不符合统计规律。应该说只要有一个针灸治疗案例确定是有效的，我们就应该承认针灸是有效的，至于它的有效范围有多大，这是另一个问题。在这里我们并非想证明针灸的有效性，而是仅仅提出一个问题，即是否需要考虑一下统计的局限性，也考虑一下西医经典理论的可信度。生物体本身都是非线性很强的系统，对其应用统计方法往往不合适，西医严格地用统计结果来说话也是有一些问题的。同时，医学实验中所得到的统计数据也往往不是很“理想的”，根本不能与工程上的统计相比。但是，我们总会因生物系统太复杂而“原谅”这些统计结果。当我们认识到统计的局限性时，要重新对中医进行思考：中医是否跳出了统计的框框来思考问题？这种思考是否更适合生物系统？但可以肯定的是，至少不能用统计随便否定中医和针灸。

其实这不仅仅是对待中医的问题，在高层次信息研究中也常会碰到这一类问题。例如文献［21］中提到：一觉醒来突然有了一个灵感。很多人都有此经验，会相信这种现象存在，但是肯定没人能对此做出统计规律。现在我们是否也要重新思考类似的问题？这些还会在第13 章再讨论。