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环球科学@意识是什么？延续数千年的谜题，正在接近破解环球科学2020-07-24 10:36:530阅( 三 )


研究人员正在努力改进这套设备 ， 使之能应用到临床 ， 并且可以拓展到精神疾病患者和儿童患者 。 科学家迟早能够找到所有主观体验对应的特定神经机制 。 尽管这些进展有重要的临床意义 ， 或许可以帮到患者的家人和朋友 ， 但它并无法回答一些更根本的问题：为什么是这些神经元而非另一些神经元产生了意识？为什么放电频率是这个值而非其他数值？实际上 ， 真正的谜团在于 ， 具有复杂结构的组织为什么能够产生意识感觉 ， 以及它是如何做到的？毕竟大脑和心脏、肝脏等器官一样 ， 也受物理定律支配 。 那大脑的特殊之处在哪里呢？大脑究竟是通过什么生物物理过程 ， 让一堆灰质产生美妙旋律和缤纷图像的？
一个令人满意的终极意识理论需要指出 ， 任何一个物理系统（可以是神经元组成的复杂回路 ， 也可以是一块芯片上的电路）在什么条件下可以产生意识 。 还要能够回答 ， 为什么不同的感觉之间存在差异？为什么蓝色的天空和音调不准的小提琴给人的感觉不同？不同感觉之间存在差异有意义吗？如果有的话 ， 意义是什么？终极意识理论应该能够推断 ， 哪类系统可以拥有感受 。 假如理论不能给出可验证的预测 ， 那任何关于机器意识的讨论只能停留在直觉层面 ， 而科学史告诉我们 ， 这通常是不可靠的 。
两种意识理论
目前有两种最主流的意识理论 ， 科学家围绕着它们展开了激烈的辩论 。 一个是全局神经工作区（global neuronal workspace ， 简称GNW）理论 ， 由心理学家伯纳德·J·巴尔斯（Bernard J 。Baars）和神经科学家斯坦尼斯拉斯·德阿纳（Stanislas Dehaene）与让-皮埃尔·尚热（Jean-Pierre Changeux）提出 。 该理论是基于这样一些实验观察 ， 当人对某事物有意识时 ， 大脑中多个不同的区域均会调用该信息 。 相反 ， 假如人无意识地做一些事 ， 这些信息只会被特定的感官和运动系统调用 。 例如 ， 当你打字速度很快时 ， 你的手指会无意识地按下不同的键 。 假如有人问你是怎么做到的 ， 你很难回答 ， 因为你几乎没有意识到这些信息 ， 它们只存在于从你的眼睛到手指的大脑回路中 。
GNW理论认为 ， 意识源自一类特殊的信息处理过程 ， 其思路与早期的人工智能研究相似 ， 认为不同功能的程序可以共享一个小的信息库 。 不管这块“黑板”上新添了什么数据 ， 后续的一些子过程——如工作记忆、语言、计划模块等都可以使用 。 大脑记录的感官信息会被多个认知系统使用 ， 如语言、形成或调取记忆、执行动作等 。 GNW理论认为 ， 就是在数据被广播至整个大脑的多个认知系统时 ， 意识出现了 。
由于记录感官信息的“黑板”空间有限 ， 在任意时刻 ， 我们只能意识到很少量信息 。 该理论猜测 ， 负责传播信息的神经回路位于额叶和顶叶 。 当被这个神经网络广播后 ， 感官信息就能被全脑的各个系统访问 ， 进入人的“意识” ， 即能被主体意识到 。 尽管现在的计算机还没有如此复杂的机制 ， 但这仅仅是个时间问题 。 GNW理论认为 ， 未来的电脑将会拥有意识 。
而由托诺尼和他的同事——包括我在内——提出的信息整合理论（Integrated information theory， 简称IIT）有着完全不同的出发点——体验本身 。 每个体验都有一些重要的属性 。 首先它是内在的 ， 只对拥有者本人存在；它有一定结构 ， 例如“黄色出租车因棕狗穿越街道而刹车”；而且它还是独一无二的 ， 与任何其他意识体验都不同 ， 就像电影里不同帧的画面一样 。 更重要的是 ， 它是统一且具体的 。 当你在一个阳光明媚的日子 ， 坐在公园的长椅上看孩子们玩耍时 ， 这种体验的不同部分——吹过头发的微风 ， 听到孩子笑声时的喜悦——都无法被单独分开 。 体验若被拆分 ， 便也不复存在 。
托诺尼猜测 ， 任何拥有内部结构 ， 包含一系列因果关系且相互作用的复杂系统都具有上述特点 ， 也都具备一定程度的意识 。 感觉是从系统内部产生的某种东西 。 但假如是像脑干一样的结构 ， 不具备复杂的整合技能 ， 就不能算是有知觉 。 IIT理论声称 ， 意识是任何复杂系统都拥有的内在因果力（intrinsic causal power） ， 人脑只是一个例子 。
根据内部相互作用结构的复杂性 ， IIT理论还导出了一个非负数Φ ， 用于衡量意识水平的高低 。 Φ为0代表系统不存在任何自我意识 。 而Φ越大 ， 则意味着系统的内在因果力越强 ， 意识水平也越高 。 大脑的内部结构十分复杂 ， 拥有数目巨大的特异性连接 ， 因此Φ值很大 ， 具有比较高的意识水平 。 IIT能解释很多观测到的现象 ， 例如 ， 为何脑干对意识影响很小 ， 以及为何“刺激-压缩”测量是有效的（该方法计算出的数值可以认为是对Φ的粗略估计） 。
IIT理论还预测 ， 用电脑模拟人脑活动是无法产生意识的 ， 即使程序能骗过我们 ， 以无法和真人区分的形式与我们用语言交流 。 就像用电脑模拟黑洞附近的巨大引力场 ， 并不会真的扭曲电脑周围的时空一样 ， 用程序模拟意识并不能产生一台拥有意识的电脑 。 意识无法被计算出来 ， 它是系统结构自身的一种属性 。
【环球科学@意识是什么？延续数千年的谜题，正在接近破解环球科学2020-07-24 10:36:530阅】


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