我个人认为,意识是一种自然分工的过程。在下层,一大群无意识的工人做着累人的数据筛选工作。同时在上层,精选出的董事会理事们仅仅检查情境的一小部分,并缓慢地做出有意识的决定。
在第2章中,我列举了无意识思维的诸多能力。从知觉到语言理解、决策、行动、评估和抑制等,每一种认知能力都至少能在阈下条件下进行。在意识之下,存在大量平行运作的无意识处理器,它们不间断地运行,提取关于周围环境的最详细、最完整的解释信息。它们几乎像最优秀的统计学者一样工作,利用每一个最微小的知觉线索——一个微弱的运动、一个阴影、一个光斑,计算出每一个被察觉到的信息线索,还原到外部世界并解释外部世界。就像气象局综合多个气象观测结果来推断接下来几天下雨的可能性,我们的无意识知觉利用传入的感官数据来计算颜色、形状、动物或人存在于我们周围的概率。但是,另一方面,我们的意识却只窥探了这个概率宇宙的一角,也就是统计学家所称的来自无意识分布中的“样本”。意识消除所有的歧义,获得一个最简化的观点,并对当前世界的理解做出最好的总结,之后将这个总结传递至我们的决策系统。
如果一个生物想要在这个世界上发展,那么它就必须给自己强加一个分工机制,即将意识分成一大群无意识的统计者和一个有意识的决策者。没有人可以总是只按照概率行动——在某些时刻,需要一个专断的处理来瓦解所有的不确定性并做出决定。正如凯撒在穿过鲁比肯河从庞培手中夺取罗马后所说的名言:“木已成舟。”任何自发的行为都需要一个不可逆的趋势才能执行。而意识可能是在大脑中起决策作用的装置——它将所有无意识的可能性转变成一个意识样本,以利于我们进一步决策。
传统寓言故事“布里丹之驴”暗示了对复杂情况当机立断的重要性。在这个虚构的故事中,又渴又饿的驴子处在一桶水和一堆干草之间。因为无法在两者间做出决定,它最终因又渴又饿而死。这个问题似乎很荒谬,然而,我们也时常面临相类似的难以做出决定的情况,世界带给我们的只有没标好标签的机遇,其结果是不确定的、随机的。无论何时,意识只让我们注意到关于这个世界成千上万种解释中的一个,以此来解决问题。
哲学家查尔斯·桑德斯·皮尔斯(Charles Sanders Peirce)跟随着物理学家赫尔曼·冯·亥姆霍兹的脚步,发展他的观点,他首次意识到即使是最简单的意识观察,都要以复杂且杂乱无章的无意识概率推断为源头,他的观点如下:
在这个可爱的春天的早上,我望向窗外,看见了一朵盛开的杜鹃花。不,不!我没有看到它,那只不过是我描述所见之物的唯一方式。那是一个命题,一个句子,一个事实,但是我所看到的不是一个命题,也不是一个句子,更不是一个事实,而只是一个画面,某种程度上我通过陈述这个事实让自己能够理解这幅画。这种陈述是抽象的,但我所看见的却是具体的。虽然只是用一句话表达我所看到的东西,但是我也需要进行一次归纳推理。事实上,我们的知识如同一块由纯粹假设编织起来的毛毯,不断地被归纳、证实和改善。如果不在每一步都进行一次归纳,除了茫然注视外,知识上不会有任何长进 7 。
在雷韦朗·托马斯·贝叶斯(Reverend Thomas Bayes)首次探索数学领域之后,现代认知科学家所称的“贝叶斯推理”(Bayesian inference)又被皮尔斯称为“溯因推理”(abduction)。贝叶斯推理使用一种倒推的统计推理方式,推断出隐藏在观察结果背后的原因。在经典概率论中,我们通常只知道发生了什么,例如“某人从一副52张的牌中抽了3张”,这种描述使我们能够对特定的结果赋予概率值,例如“3张牌都是A的概率是多少”。然而,贝叶斯推理让我们从相反的方向进行推论,从已知的结果到未知的来源。例如:“如果某人从一副52张的牌中抽了3张A,那么这副牌被做了手脚,包含4张以上A的概率有多大?”这就是所谓的“反向推理”或“贝叶斯统计”。把大脑当作一名贝叶斯统计者是当代神经科学中最热门而且最富有争议的假说之一。
我们的脑一定是在以一种反向推理的方式运行,因为我们所有的感觉都是模糊的,许多不相关的事物都能引起类似的感觉。例如,当我把玩一个圆盘时,虽然实际上投射到我视网膜上的是一个扭曲的椭圆,但它的边缘却呈现出一个完美的圆,而且关于它的解释,还可以兼有其他许多种版本。只要是土豆形状的物体,不管在空间中处于什么方位,总能在我们视网膜上投射出相同的形状。如果我看到的是一个圆,那只是因为我的视觉思维无意识地思考了这种感觉输入的无限多种可能,最后选择了其中的“圆”作为最可能的解释。因此,即使我知觉到盘子是一个圆,即使这似乎是一瞬间的事,但它其实是一个复杂的推理过程,这个过程排除了关于这个特定感觉的数量惊人的其他解释。
神经科学提供了许多证据,证明在中级视觉阶段的大脑考虑了大量关于感觉输入信息的其他解释。例如,单个神经元可能只知觉到椭圆的整个轮廓的一小段。这个信息可以与各种形状和运动模式兼容。然而,一旦视觉神经元开始互相沟通,将它们的“票”投给最佳的知觉对象,就能使全部神经元达成共识,确定其形状是否为椭圆。夏洛克·福尔摩斯曾说过一句话:当你排除了所有的不可能情况,无论得出的结论多么令人难以置信,那也一定是真相。
严谨的逻辑统治着大脑的无意识回路——这些组织良好的回路能够对我们感官输入的信息进行统计层面的精确推理。例如,在中部颞叶运动区域MT区,神经元通过一个狭窄的观察孔,即“感受野”来觉察物体的运动。在这种尺度下,任何动作都是模糊不清的。正如你通过一个观察孔看一根棍子,并不能准确地判断其运动方式,它可能垂直于自身进行运动或者沿无数的其他方向运动。这种基本的不确定性被称为“孔径问题”(aperture problem),见图3-1。
意识有助于消除歧义。在对运动敏感的那一部分皮质区域,神经元面临“孔径问题”。每一个神经元都从传统上称为“感受野”的有限孔径中接收信息,因此不能分辨棍子的运动状态是平行于自身、垂直于自身还是沿着其他无数种可能的方向运动。然而,在我们的意识中不存在不确定性,知觉系统的决定总是让我们看见运动量最少的情况,也就是棍子沿垂直于自身的方向运动。当整个平面移动时,我们通过整合来自多个神经元的信号来知觉整体的运动方向。MT区的神经元最初对每一个局部运动都进行编码,但之后这些局部运动便快速地整合成一个与我们意识知觉到的信息相符的整体理解。需要注意的是,这种整合似乎只发生在观察者有意识的情况下。
图3-1 意识通过解决“孔径问题”消除歧义
在无意识的情况下,MT区的单个神经元会遭遇孔径问题,但是在意识水平上却不会,甚至在极端的情况下,我们也并不会知觉到模棱两可的东西。因为脑会让我们做出决定,并做出它所认为的最有可能的解释,即基于最小运动量的原理推断出棍子看起来总是以垂直于自身的方向运动。一大群无意识的神经元评估所有的可能性,但是意识只接受一个精简的报告结果。
当我们观察一个更复杂的运动形状时,如一个运动的矩形,虽然局部不确定性仍然存在,但已经有办法解决。因为矩形的不同边提供了不同的运动线索,所以把它们整合起来就知觉到了一个唯一的运动方向。只有一个方向的运动能满足矩形的每一条边产生的限制条件(图3-1)。我们的视觉脑对此进行推理,使我们能够看见唯一严格符合条件的运动。在记录神经元时,研究者发现这种推理需要花费一定的时间——整整0.1秒,另外,在MT区的神经元仅能“看到”局部运动,它们改变思维方式直到对整体方向编码完成,还需要花费120~140毫秒的时间 8 。然而,意识对这种复杂的思考过程一无所知。主观上,我们只看到最终的结果,即一个平滑运动的矩形,却完全没有意识到我们最初的感觉是不确定的,也没有意识到我们的神经元回路必须通过努力工作才能理解这些感觉。
引人关注的是,这种使神经元能够对一种理解达到一致认可的整合过程会在麻醉状态下消失 9 。随着意识的丧失,将感觉整合成一个连贯整体的神经回路也突然出现障碍。这说明,神经元自下而上和自上而下的信号传递需要意识的支持,直到它们能够达成共识。在缺乏意识时,参与知觉推理过程的神经元不再能对外界的输入信息得出统一的解释。
当我们刻意制造一个模棱两可的视觉刺激时,意识在解决知觉歧义中的作用表现得最为明显。假设我们在大脑中呈现两个叠加在一起并以不同方向移动的光栅(见图3-2)。此时,大脑无法分辨第一个光栅是在另一个的前面还是后面。然而,主观上我们并没有知觉到这个基本的不确定性。我们知觉到的从来不是两种可能性的混合,意识知觉做出了决定,让我们看到两个光栅中的一个出现在另一个的前方。两种解释会交替出现,每几秒钟,我们的知觉就会发生变化,看到另一个光栅移动到前面。
看一个由两个叠加光栅组成的不确定图形时,两个光栅中的任何一个都可以被认为处于前面的位置。但是在任一时刻,我们只能意识到这两种可能性中的一个。我们的意识视觉在这两个知觉对象中切换,在其中一个状态所停留的时长直接反映了这个解释正确的概率有多大。因此,无意识视觉计算了一系列可能性,然后意识从中取样。
图3-2 意识让我们只看到感觉输入中的合理解释
亚历山大·普热(Alexandre Pouget)和其合作者们的研究表明,当速度和间隔时间等参数变化时,我们的意识视觉会从接收到的感觉信息中搜集证据,在一种解释上停留,停留的时间与这种解释出现的概率是直接相关的 10 。在任何时候,我们所看到的都是最有可能的解释,但是其他可能情况偶尔也会突然出现,并在意识视觉中停留一段时间,这段时间长度与该解释的统计概率成正比。无意识知觉计算出这种可能性,然后意识从中随机取样。
这种概率法则的存在表明,即使我们在一个不确定情境中有意识知觉到其中的一种解释,大脑仍然在思考所有其他解释并时刻准备着改变主意。在幕后,无意识的侦探在不断地计算概率分布,正如皮尔斯所做的推论:“我们的知识如同一块由纯粹的假设编织起来的毛毯,不断地被归纳、证实和改善。”然而,我们有意识看到的只是一个样本。因此,我们并不觉得视觉像一个复杂的数学运算,我们睁开眼,然后意识脑直接让我们看到一幅景象。由此造成一种矛盾的情况,意识视觉所用的取样方式使我们永远无法看见其内部的复杂性。
从某种意义上来讲,取样似乎是意识通达的一个确定无疑的功能,因为只有在有意识的注意下取样才会发生。回想一下你在第1章接触到的双目竞争:同时给双眼呈现两张不同图片会导致不稳定的知觉感受,两张图片会不断交替地出现在我们的意识中。即使感官输入的信息是固定且没有歧义的,但由于我们一次只能意识到一张图片,因而当我们同时看到两张图片时,会把它们理解为是在不断变化的。然而,至关重要的是,当我们将注意转向别处时,这种竞争就会停止 11 。离散采样似乎只在有意识注意时才发生。因此,无意识的加工过程比有意识更为客观。大量无意识神经元估算着世界现状的真实概率分布,而意识却直接将其简化成全或无的样本。
有趣的是,整个加工过程与量子力学有相通之处,虽然加工的神经机制可能只涉及经典物理学。量子物理学家告诉我们,物理现实存在于波函数的叠加中,这种叠加决定了在某一状态下能够发现粒子的可能性。然而,当我们想要测量时,这些可能性就会塌缩至一个确定的全或无状态。我们从来观测不到一种陌生的混合状态,例如著名的薛定谔的猫指的是一种处于半死半活的叠加态。根据量子理论,正是物理测量的行为迫使所有的可能情况塌缩成单一离散的结果。在我们的脑中,也发生了类似的事件,正是对某个物体有意识的注意瓦解了其他多种解释的概率分布,从而使我们只知觉到一种可能性。意识扮演了离散测量装置的角色,使我们能理所当然地一窥潜在而又浩瀚的无意识计算之海。
这个吸引人的类比也可能比较肤浅。也许只有未来的研究可以告诉我们,在量子力学背后的一些数学机制,是否适用于关于意识知觉的认知神经科学。但是无可否认的是,分工普遍存在于我们的脑中,无意识运作的过程相当于一群统计员同时快速大量地进行加工,而意识则是一个缓慢的取样员。我们不仅在视觉中发现了这样的分工,在语言中也同样有此发现 12 。正如我们在第2章中所看到的,当看到一个有多重含义的词,如“bank”,虽然我们在某一时刻只能意识到其中一种含义,但这个词的两个含义都在我们的无意识词典中得到了短暂的启动 13 。同样的原理也适用于注意,虽然感觉上我们一次只能注意一件事情,但是无意识机制使我们在选择某个物体时遵循一定的概率,并且同时考虑多个假设 14 。
我们的记忆中甚至也隐藏着一个无意识侦探。请你试着回答以下问题:位于美国的机场占全世界机场的百分之几?即使这个问题很难也请你大胆猜测。完成了吗?现在放弃你的第一个猜想,再猜一次。研究显示,即使是你的第二次猜测也并非是随机的。进一步说,如果你不得不下赌注,那么相对于选择前两个猜测中的一个,选择它们的平均值可能更好 15 。这再次证明有意识检索就像一只无形的手,从隐藏的概率分布中随机抽取可能性。我们能够进行第一次、第二次甚至第三次的抽样,而不会耗尽无意识的力量。
有一个类比也许可以说明以上论断:意识就好像一个大型机构的发言人,这个大型机构是一个像美国联邦调查局(FBI)那样有着成千上万名员工的庞大组织,相比个体而言拥有大量的知识信息。正如2001年9月11日的悲剧所表明的那样,从每个员工所拥有的大量无关信息中提取有用的情报是相当困难的。为了避免被无穷无尽的事实淹没,总统需要依靠由金字塔结构组成的员工所汇总成的简要报告,并让一个发言人报告这“集体的智慧”。这种资源管理的等级制度是合情合理的,即使这种方式可能会忽略一些重要的微小线索,那些线索能够预兆即将发生的重大事件。
作为一个有着百万神经元员工的大型机构,大脑也必须依赖类似的简报机制。意识的功能可能是通过总结当期环境来简化知觉信息,然后以一种连贯的方式向涉及包括记忆、决策和行动的所有其他区域进行报告。
为了实现其功能,大脑的意识简报必须具有稳定性和整合性。对美国联邦调查局而言,在全国危机期间给总统相继发送成百上千条信息,每个都包含一点点真相,然后让他自己弄明白,这是毫无意义的。与之类似的是,大脑不会使用还在不断变化的初级输入数据,它一定会将碎片聚集成一个连贯的故事,就像一份递呈给总统的简报。因此,大脑的意识总结必定包含用“思维语言”书写的对环境的解释,而且这种解释应该足够抽象以使其能够与目的和决策机制对接起来。