曾经有一个数学家提出一套理论,试图解决这个问题。
他的基本思想是:人的运动控制其实是大脑求一个最优解的问题。所谓最优是针对某些运动指标,比如精度最大化,能量损耗最小化,控制努力度最小化,等等。
而在这一过程中,大脑会借助于小脑,在运动指令还没有到达肌肉之前,对运动结果进行预测,然后与真实感知系统发回来的反馈相结合,帮助大脑进行评估及调整动作指令。
最简单的例子就是,上下楼梯时我们经常会因为算错台阶数而踩空,如果反馈调整及时,人就不会摔跤。然而反馈往往带有噪声和延时。
这位数学家的模型较为符合前人在行为学和神经学上的已知证据,可以用来解释各种各样的运动现象,甚至只要提供某一些物理限制条件,便可以预测生物的运动模式。比如说,八条腿的生物在冥王星上的重力环境中如何跳跃。
好莱坞用他的模型来驱动虚拟形象的运动引擎,便能“自主”地产生出许多像人一样流畅自然的动作。
当我进入大学时,该模型已经成为教科书上的经典,那时我们常常通过各种实验不断地验证其正确性。