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“压缩学习”新机制被揭示

来源:光明日报2026-08-11 09:25

  【瞧!我们的前沿科技】 

  光明日报北京8月10日电(记者晋浩天)翻开一本新教材,应该从目录看起,还是直接看第一章?不同选择带来的结果有何不同?近日,北京大学心理与认知科学学院罗欢团队、方方团队与先进制造与机器人学院李阿明团队合作,用实验证明了人脑的运作逻辑:大脑接触新知识时先抓关键枢纽,搭起“知识骨架”,此后零散信息便能围绕骨架快速归位整合。

  研究团队在实验室造了一个微型“知识世界”:图片是节点,关联概率是连线——像城市路网,有的路口四通八达,有的只有羊肠小道。受试者靠预测下一张图片一步步摸清路网。团队对比了四种路网:规则、随机、小世界以及无标度。无标度网络最像真实城市:少数超级枢纽四通八达,多数节点则连接稀少。结果发现,路网越像真实城市,大脑学得越快。原理在于,不均匀的结构更易压缩,大脑只需锚定那几个枢纽节点,就能高效推演全貌。

  基于这一发现,研究团队提出了一种新的学习策略“压缩学习”。三组受试者学习一模一样的内容和时长,唯一区别是顺序:一组从枢纽出发,接触核心节点再向外围扩展;一组从边缘反向推进;一组随机游走。三组起步表现接近,但随着学习深入,从枢纽出发的那组渐渐领先——不仅对枢纽节点的掌握更好,对整个知识网络的把握也全面领先。

  罗欢说:“这意味着,那短短的先期接触,已经在大脑中搭起了一副以核心结构为支撑的压缩骨架。此后涌入的新知识不再是散落的碎片,而是被这副骨架迅速抓取、整合、归位。”

  方方介绍,脑磁图扫描进一步坐实了这一推断。从枢纽出发的学习者,其大脑中与知识网络结构相关的神经活动模式更加稳定持久;从边缘出发的学习者,该区域对网络结构的编码立起后很快消退。换句话说,差的不在记忆力,而在于大脑有没有抓牢那张“网”。研究团队还构建了“先搭骨架,再整合信息”的两阶段计算模型,成功复现了人类的学习轨迹。

  “这项研究的启示在于:高效学习的秘诀不在于灌输更多信息,而在于帮学习者先建立一副能‘连点成线’的‘知识骨架’。对课程编排和教材设计而言,先给学生看目录、讲框架,可能比一头扎进细节更符合大脑的运作规律。”李阿明说。

  ●新知解码 

  “知识骨架”是什么?

  光明日报记者 晋浩天

  我们不妨把“知识骨架”想成一座书架,零散的知识点是书,而格子是书与书之间的关系,即分类。我们把格子搭好并分类,新书放进来时就知道放在具体哪一格;没格子,每来一本书都得重新找位置,书一多就容易乱。

  更深入的问题是,大脑为啥偏爱“先搭格子”?答案是图省力。零散记N个知识点,要花N次工夫;而我们如果先把几个主干格子搭好,其余的书往里填就行,记几个格子,比记几十本书省时省力多了。大脑天生图省力,能少记就少记。“可压缩”的知识学起来更快,这不是记性好,是其中蕴含技巧。

  因此,这项成果告诉大家,下次翻开新教材,别着急一下子扎进第一章,花几分钟翻翻目录,理好框架,效果更好。磨刀不误砍柴工,放在读书上尤其如此。

[ 责编:田新宇 ]
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