为什么摩尔斯电码实际上是一种非常奇怪的交流方式

以下内容摘自Dean Buonomano 所著的《你的大脑是一台时间机器：时间的神经科学和物理学》。

我们已经看到，人类和其他动物从事各种各样的时间任务，比如计算声音从一只耳朵传到另一只耳朵的延迟时间、计算红灯的持续时间或计算地球绕地轴的自转时间。这些任务依赖于对孤立间隔或持续时间的计时；这相当于判断物体的长度。相比之下，语音和音乐识别需要确定复杂时间模式的时间结构：将许多时间片段拼凑在一起以构成整体。

时间之于语音和音乐识别，就如同空间之于视觉对象识别。我们可以把识别图画中的脸部看作一个空间问题，也就是说，相关信息包含在图画中所有元素之间的空间关系中。这也是一个层次问题：必须将低级信息（直线和曲线）集成到统一的图像中。圆就是圆，但两对并排的同心圆就变成了眼睛；把它们放在一个更大的圆圈里，你就得到了一张脸，依此类推，直到场景中的一群人。语音和音乐是识别视觉场景的时间等价物：它们需要解决嵌入的时间问题的层次结构。语音需要跟踪越来越长的元素的时间特征：音素、音节、单词、短语和句子。在某些方面，识别时间模式的层次结构更具挑战性，因为它需要某种过去的记忆。图画的所有特征同时存在于一张静态的纸上，但语音或音乐的相关特征需要跨时间整合；也就是说，每个特征都必须放在已经消失在过去的元素的背景下进行解释。

摩尔斯电码或许是大脑处理时间模式的能力有多么复杂的最好例证。语音和音乐依赖于声音时间结构中编码的信息，但声音的音调也传达了大量的信息。我们可以将音调视为空间信息，有点像纸上线条的方向。这可能有点令人困惑，因为音调是指对声音频率的感知，而频率是一种固有的时间属性，以每秒周期数来衡量——即声波振动周期重复之间的间隔。然而，声音的频率是由耳蜗长度上的听觉感觉细胞（毛细胞）在空间上表示的。因此，就中枢神经系统而言，辨别声音的音调本质上是一项空间任务——类似于钢琴上琴键位置的差异。摩尔斯电码与任何类型的音调或空间信息无关——在摩尔斯电码中，时间就是一切。

摩尔斯电码有两个基本元素：点和划。这些符号之间的唯一区别是它们的持续时间，因此摩尔斯电码只需要一个通信通道，例如以某种复杂的时间模式亮起和熄灭的音调或灯光。这种简单性使代码易于传输。信息甚至可以用短暂和长时间的眨眼来传递。这是美国海军上将在越南战争期间著名的做法。作为一名战俘，他接受了宣传采访，在电视采访中，他回答了一个问题，说“当我需要时，我会得到足够的食物和足够的衣服和医疗服务。”但他说话时眨了眨眼睛：酷刑。

点和划的持续时间取决于摩尔斯电码的整体速率，以每分钟字数为单位。以每分钟 10 个字的速率计算，每个点和划的持续时间分别为 120 毫秒和 360 毫秒。但停顿中也编码了信息：每个字母之间的停顿为 360 毫秒（是点持续时间的 3 倍），每个单词之间的停顿为 840 毫秒（是每个点持续时间的 7 倍）。模式

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读作时间。较长的停顿表示单词之间的间隙。所有信息都包含在音调的持续时间、音调之间的间隔以及音调的整体结构中。但与语音一样，摩尔斯电码也有节奏，专家似乎能够利用时间上的细微变化通过说话者的“口音”来识别说话者。对于未经训练的耳朵来说，听一则长长的摩尔斯电码信息就像听一门外语：不可能听出一个字母何时结束，下一个字母何时开始。每个传入的音调都堆积在最后一个音调上，使得无法区分各个序列：

· · · · · · · · （她）和 · · · · · · · · · （他的）

当然，专家不需要有意识地数这些点，也不需要思考一个字母何时结束，下一个字母何时开始，就像你在区分神经元 (neuron) 和中子 (neutron) 这两个词时不需要停下来思考是否听到了字母 t 一样。

那么，如何才能成为摩尔斯电码专家呢？慢慢来。学习摩尔斯电码时，速度不能以每分钟 20 个单词的速度开始：人们从慢速开始，然后逐渐加快。一种推荐的方法使用所谓的 Farnsworth 计时法：字母以正常速度传输，但通过延长字母和单词之间的停顿来强调停顿。这允许学生将字母作为单个“时间对象”来学习，同时强调每个字母和单词之间的界限，以减少它们之间的干扰。

摘自Dean Buonomano 所著《你的大脑是一台时间机器：时间的神经科学和物理学》。版权所有 © 2017 Dean Buonomano。经出版商 WW Norton & Company, Inc. 许可。保留所有权利。

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