1、引言  

      灵感是一种奇妙的思维现象，是从事脑力劳动或脑力活动相关人员所追求出现的思维状态，对于科研人员，灵感往往能导致解决科技问题的创新，对于文艺创作者，灵感往往是好的创作的前奏。然而，灵感常是可遇而不可求的，心理学对灵感有功能性的描述，而对其发生机理确实束手无策的。由于大脑的黑箱性特点，脑科学大概至今尚不能清楚地研究出灵感的发生机理。如果能研究清楚灵感的发生机理，提高灵感发生的概率，这对科研人员提高创新能力与创新效率的意义是不言而喻的。

2、灵感发生机理的假说性探讨

   为了探求灵感的发生机理，我们不妨对思维活动进行一下分类。按照思维借助的内容，笔者以为思维可以分为符号式思维和图景式思维，按照思维过程的连续性或思维速度，思维可分为连续性思维和突发性思维。

  符号思维也就大脑以语言符号来表示思维的内容，从而进行连续有序的过程思维，人们常说的逻辑思维就是一种典型的符号式思维，思维的对象是以语言这一物质外壳表示的对象，而非对象本身。图景式思维是以图像进行思维，这类似于计算机的图像处理。在人清醒的时候，图景式思维既是阶段性连续的，又是有序跳跃的，这就是人们常说的想象思维。在不清醒的状态下，图景式思维的跳跃不一定是有序的，这就是人们常有所遇的梦境，或某些人的幻觉。

  在常见的情形下，人们的思维常是有序连续的过程，因而是连续性思维。通过观察分析可知，当人们长时间集中思维某一问题时，大脑的神经网络处于高度兴奋状态，某些功能区则处于抑制状态，这时思维就会出现跳跃性，得到某些非预期的结果，突然出现这种非预期的结果的思维状态可以叫做突发性思维。科研人员的灵感状态、禅宗人士的顿悟就是常见的突发性思维。在此，需要先强调一下，灵感或顿悟，既是一种思维，同时也包含对思维状态的感觉或感知。

   接下来，我们可以依据脑科学的知识对灵感的发生机理进行猜测，得出一些表象的宏观规律，或许对科研人员提高灵感发生的效率有所益处。首先需要介绍一下知识表示这一概念，人类的语言符号系统是应用最广泛的知识表示系统，因而，语言是思维的物质外壳。为了科学与技术的专门应用，人们在自然语言的基础上创立了某些标准化的专用科学语言和技术语言，如人工智能领域的语言网络、可编程控制器应用中梯形图语言等。科学语言与技术语言赋予了符号专用的意义，因而克服了自然语言的多义性与修辞色彩，以及自然语言语境中的言外之意，因而技术语言表达精确简洁，便于计算机处理，从而应用于CAD工具。在电路里，人们常用高电平与低电平来表达逻辑信号的1与0. 那么，在人的大脑里，自然智能是如何表达知识的则是解释灵感发生机理的前提与基础。

   大脑的机能是以大脑是活体为前提的，而且大脑必须在清醒状态下才能进行思考，因而科研不可打开大脑来进行研究，所以大脑对于脑科学研究是黑箱，这也是脑科学研究的难点。大脑的核磁成像等可以进行功能性的研究（如北京师范大学教育部认知神经科学重点实验室就可以进行相关的研究），然而，有些问题是难以用白箱法来研究的，大脑微观是如何进行知识表示的，则恐怕只能进行猜测，用逻辑实证主义的方法来验证，即从假说到实证的方法。基于已有的脑科学的认识，大脑皮层分为多个功能区，每个功能区负责特定的认知、情感或思维、控制等功能，这些功能区是由神经元细胞连接成复杂的神经网络而成的。神经网络的连接是在人的发育成长过程中通过学习与实践的刺激作用下形成的，有的连接相对固定，因而形成特定的技能或功能，有的是可变的或动态的，因而形成思维或“能力的发展”的表示。由此可以推测，大脑内部知识的表示是神经网络的特定连接，单个神经元细胞中钾离子的浓度以及电平信号的高低则类似于自然语言中词素的作用，然而揭示其中语-义映射与表示关系目前仍是脑科学的难题。除了知识的表示连接，还有其他功能的连接网络，如感知、情感，控制等神经网络。神经网络的进一步扩展与组合连接，就形成大脑的功能区，而人的大脑类似于多CPU（注：Center Processing Unit,中央处理器，计算机科学用语）并发处理的协同计算与处理系统，这估计与我们常见的多核系统并不一样，倒是与非常紧密连接的云计算系统类似。这其中各个“CPU”的活跃程度以及在意识层次的显隐程度不一样，在显层次的，其活动能成为大脑的意识，在隐层次的，类似于后台处理器，意识并不能感知其活动或存在，这大概就是弗洛伊德（Sigismund Freud）的潜意识的生理基础吧，弗洛伊德的精神分析说也是功能性地对意识与精神现象进行了符号性的表述。

   基于上述假说，我们就可以解释心理学的两个难题：梦与灵感的发生机理。

   当人在睡眠状态时，大脑的功能区有时并不全处于休眠状态，有的由于白天刺激的持续作用（如日有所思，夜有所梦）而处于活跃状态，有的由于睡眠时外界或体内感受到的某些刺激而处于活跃状态（如缺钙的体质，常容易做鬼压床的梦），活跃的“CPU”或神经网络会自发地形成一种知识表示的流程，而有某些感知性“CPU”能感知这一流程形成意识，就成为梦。由于大脑的“CPU”有些是休眠的，因而神经网络的连接不如清醒时的表示连接，因而思维的流程是跳跃的，所以梦境不符合日常生活的逻辑，而且梦境多是以图景式思维为主。与梦境相同的是，某些气功修炼人士或宗教人士，在修炼过程常有意地抑制显层次的意识，当其“入静”以后，常出现幻觉，这种幻觉应该就是大脑局部的图景式思维反应。

   灵感的发生与梦境的发生有些联系，也就是当人们长时间聚焦于某一主题的思考，某些“CPU”处于抑制状态，当思维放松后，由于环境条件的变化，某些刺激的作用，使得处于抑制状态的“CPU”突然活跃起来，参与新的神经网络组合的连接，形成一种非预期的知识表示，如果这种表示是有意义的，能被感知，从而使思维更加活跃，因而成为灵感。

   由此可知，形成灵感的条件有三：

   其一，有长期的研究思考，所谓“灵感是给有准备的人的”；没有长期的聚焦思考与研究，灵感不会突然降临。这有哲学的认识论观点相佐证：认识来源于实践，没有实验研究和实践，科研人员有时很难找到创新点。

   其二，由于图景式思维的跳跃性，突发性思维的非预期性神经网络连接才会发生，因此图景式思维能力（以想象力或形象思维能力为主）是创造性思维能力的一种基本形式。

   其三，形成灵感既要有思维的聚焦与脑功能区的抑制，同时也要有脑状态的变换，才有非预期连接的触发。

3、创新方法论的意义

   灵感对创新的作用是非常奇妙的，从创新方法角度而言，科研不能只是守株待兔地等待灵感的降临，而要有意识地触发灵感。从上述灵感发生机理的假说，我们可以得出如下方法，其一要有长时间聚焦的准备；其二，在聚焦之后，要有放松，要有环境与刺激的变换，这种环境与刺激的变换因人而异；其三，要有意识地加强图景式思维能力。

   除此之外，技术性的灵感触发方法有待于脑科学或认知神经科学的发展，有待于大脑黑箱秘密的揭开，如对大脑内部知识表示的语义映射与表达方法的揭示，以及定向触发神经元抑制或兴奋的技术措施的研究等。技术性的措施如气功修炼得到快感与幻觉，毒品（addictive drugs） 致幻作用等，但用于灵感的触发的药品目前还是难以预期的。

   然而，创新方法研究的根本目的就在于触发灵感，引导创新。创新方法对于灵感的触发方式有搜索式，启发式和指导式，不同的方法触发灵感的效率不一样，应用不同的创新方法能提高灵感触发的效率。另一个不可忽视的现象时，思想决定灵感的触发方向，思想能力和方法能力是决定同一层次的相近人才卓越与否的关键因素。  

4、后记

   虽然学过心理学，然而，笔者不是严格意义上的心理学研究者，本人是以工程科学谋生的，本文只是以信息科学的方法来对比类推灵感的产生机理。本文的思考仅是以应用为目的，通过研究创新方法与创新理论来提高创新能力，通过研究常规创新教育的缺陷来提高卓越人才培养的效率，因而本文的研究是不严密的，还需实验验证。欢迎相关领域的专业人士批评指正、深化，本文未向专业学术刊物投稿，如有意写作投稿，欢迎合作研究。