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如何建造有意识的机器

2020年7月2日 字数:4297 来源:脑与意识 作者:(美)斯坦尼斯拉斯·迪昂 提供人:huangtang13......

既然我们明白了意识的功能,以及和意识相关的皮质构造、分子基础,甚至一些相关疾病,那么能否设想用计算机模拟意识过程呢?我觉得这个设想没有任何逻辑问题,并且将是一条让人振奋的科研之路,意味着在未来几十年内计算机科学可以解决一个巨大的挑战。虽然凭现在的能力,我们还不能制造这样一台机器,但是已经可以设想这台机器的一些关键功能,这也说明意识的科学正在不断发展。

在第5章,我概述了计算机模拟意识通达的方案。这些想法或许可以成为一种新的软件架构的基础。就像现在的电脑可以同时运行多种特定程序一样,我们的软件也可以包含许多专门化的程序,每个程序实现一个功能,比如面孔识别、运动探测、空间导航、言语生成、动作指导等。其中一些程序可以直接从系统内部而不是外界获得信息,这样它们就具备了自省和自我认知的能力。例如,一个专门进行错误探测的装置可以学会预测生物体是否脱离了当前关注的目标。目前的计算机已经有了这个雏形:越来越多的计算机开始配备自我监控装置,用于检测剩余电量、磁盘空间、存储完整性或者内部故障。

我还发现了至少三个现在的计算机所不具备的重要功能:灵活交流、可塑性和自主性。各种程序之间应该可以灵活地沟通交流。在任意时间,某个程序的输出都可以作为整个有机体感兴趣的焦点。被选择的信息将进入工作空间。这是一个容量有限的系统,以一种缓慢且有序的方式进行运作,其明显优势是可以将信息传播给其他程序。这种信息交换在目前的计算机中是被禁止的,每个应用程序都在相互独立的存储空间中运行,程序的输出也是无法共享的。除了基础且受到用户控制的剪贴板以外,每个程序之间没有一条广泛的途径来交换彼此的专业知识。我所设想的构造是能提供一个通用、自动化的剪贴板,即全脑工作空间,这会大大提高信息交换的灵活性。

那么,接收程序如何使用剪贴板上共享的信息呢?我设想中的第二个关键部分是一个强大的学习算法。每个程序并不是不变的,而是能够发现如何最大化利用接收到的信息。每个程序都根据类似于大脑的学习规则进行自我调适,并能够捕捉到输入信息中存在的预测关系。因此,这个系统会根据所在的环境,甚至自身构造的不足来调整自己,如应对子系统的错误。系统将会发现哪些输入信息值得关注,并知道如何整合这些信息,以计算有用的函数。

接下来是我十分期待的第三个功能:自主性。即便没有和使用者产生交互作用,计算机仍能运用自己的价值体系来决定最应该使用哪些数据在全局工作空间中进行仔细的有意识检查。自发的活动可以让随机化的“想法”持续进入工作空间,在这里,系统根据信息与有机体的基本目标是否相符来决定保留还是拒绝它们。甚至在没有信息输入的时候,系统内部也会产生一系列的波动状态。

这种模拟生物的行为会使我们想起自己拥有的各种各样的意识。没有任何人为干扰的情况下,机器会设定自己的目标来探索世界以及了解自身的内部状态。任何时候,它都会把资源集中在一个单一的内部表征上,我们称之为它的意识内容。

当然,这些想法还相当模糊,要实现一个具体详尽的设计仍然任重而道远。不过我认为人造意识至少在理论上是可行的。

关于反对者的一些想法,我们也在这里简单回顾一下。一些学者认为,意识绝不可能简化为一种信息加工过程,因为无论有多少信息加工,也不能产生主观体验。比如,纽约大学的哲学教授内德·布洛克(Ned Block)就认为,即便工作空间机制可以解释意识通达,但是本质上还是无法解释感受性,比如我们经历一种情绪、一次疼痛或者感受一场日落时产生的最原始的感觉以及主观状态 68

亚利桑那大学的哲学教授戴维·查默斯(David Chalmers)也持有相似看法,认为即使工作空间理论解释了哪些加工需要意识参与,哪些不需要,但是它仍然无法解释第一人称的主观体验之谜 69 。查默斯在区分关于意识的简单与复杂问题方面颇有建树。他认为关于意识的那些简单问题包括我们如何识别一张脸、一个单词或者一道风景,如何从感觉中提取信息并用这些信息引导行为,如何产生语言用以表达感受。查默斯说:“尽管所有的问题都与意识相关,但是它们关注的都是认知系统的客观机制。所以在认知心理学和神经心理学的不断努力下,这些问题终将得到解决。” 70 相比之下,关于意识加工的复杂问题是:

大脑内部的物理加工过程如何产生主观体验,也就是主观上的感受。比如,当我们看到了鲜艳的蓝色,就产生了视觉体验。还有远处传来的难以言喻的双簧管演奏声,一阵突然的剧痛,一个幸福的瞬间或是沉思中那片刻的宁静……正是这些现象形成了我们谜一般的思维。

但我认为查默斯贴错了标签,他所谓的简单问题其实应该是复杂的问题。复杂的问题看起来难以解决是因为这些问题与我们的知觉不符。一旦我们拥有了认知神经科学和电脑模拟的知识后,查默斯所认为的复杂问题就不攻自破了。感受性的假设概念,即纯粹的心理体验独立于任何信息加工过程,也将被视为是近代科学出现前的另类观点。这很像误导整个19世纪的生机论思想:无论我们对生物体内的化学机制了解有多详尽,还是无法阐述生命的独特价值。现代分子生物学阐述了细胞中的分子机制是如何组成能自动繁衍的自动化装置的,进而粉碎了这种言论。同样地,意识科学也会不断解决这些复杂问题,直到它们全部消失。比如,目前的视觉模型不仅解释了人类大脑产生各种各样视错觉的原因,也证明了为什么这样的错觉会出现在任何面临同样算法问题的理性机器中 71 。现在的意识科学已经解释了我们绝大部分的主观体验,而且我也没有看到这种方法存在任何明显的局限。

另一些哲学家的观点是:不管再怎么努力地模拟大脑,我们的软件还是会缺乏人类意识的一个关键特性,那就是自由意志。有些人认为,拥有自由意志的机器本身就是个矛盾体,由于机器本身就是设定好的,其行为由内部结构和初始状态决定。它们的活动或许会因为测量偏差而不能被预测,但是它们是无法偏离由物理组织决定的因果链的。这种决定论似乎不容许任何个体有自由。正如公元前1世纪著名的诗人和哲学家卢克莱修所说:

如果所有的运动都息息相关,新的运动由旧的运动决定。如果原子从不背离它的轨道而产生新的运动,切断命运的纽带,摧毁永恒的因果关系,那么在这个地球上,生命体拥有的自由意志的来源又是什么呢? 72

甚至当代顶级的科学家都认为这个问题太难解释了,因此,他们开始寻找新的物理法则。毕竟,只有量子力学才可以带来足够的自由因素。凭借发现突触间信息传递的化学基础而获得1963年诺贝尔奖的约翰·埃克尔斯(John Eccles)是一个神经怀疑论者,他认为神经科学的主要问题是搞清楚“自我如何控制大脑”。这是他众多著作当中的一个标题 73 ,也是一个类似二元论的问题表述。他最后毫无根据地提出了一个假设:非物质的思维通过改变突触处的量子事件概率来作用于物质大脑。

另一位当代的杰出物理学家罗杰·彭罗斯(Roger Penrose)爵士也认为意识和自由意志确实需要量子力学的支持 74 。彭罗斯与一位麻醉师斯图尔特·哈默罗(Stuart Hamero)共同开辟了一个新奇的视角,把人脑比作一台量子计算机。他们的观点是:人脑能够利用量子物理系统存在的多重叠加状态的性质,在有限的时间内探索几乎无限的可能性,这似乎也解释了为什么数学家拥有能够看穿哥德尔定理的能力。

然而,这些巴洛克式的设想并没有神经生物学和认知科学的坚实证据作为基础。尽管我们渴望解释大脑为什么可以按照自己的意志行动,但是量子力学,即卢克莱修提出的“原子偏离”的现代版,还是不能解决这个问题。大多数物理学家都认为大脑所浸浴的热血环境与量子理论并不相容,因为量子计算需要低温来避免量子相干性的迅速流失。而且我们意识到的外部世界的时间尺度与量子相干发生的时间尺度飞秒(10-15 )完全没有相关性。

最关键的是,尽管量子力学的现象影响了一部分脑加工,但是量子的内在不可预测性还是不能满足我们对自由意志的设想。当代哲学家丹尼尔·丹尼特曾说过一句让人很信服的话:大脑中完全随机的形式并不会带来我们所追求的“自由意志” 75 。难道我们真的想要自己的身体被亚原子层面不可控的运动所左右,就像抽动秽语综合征患者无缘无故的抽搐和痉挛那样吗?这与我们所认为的自由相去甚远。

当谈及自由意志,我们所说的是更有意义的自由。我们对自由的定义是:在合适的情况下,我们有能力凭借自己高水平的思考、信念、价值观以及过去的经验来做出决定,并且对低水平的冲动加以控制。当我们自主做决定时,会考虑所有可能的情况,并且在深思熟虑后选择自己最青睐的一个,这才是我们所行使的自由意志。有时候自主决定也会掺杂一些偶然因素,但这并不重要。毕竟大多数时候我们的自主行为并不是随机的,而是在仔细审查一个个选项后,经过深思熟虑所做出的决定。

自由意志不需要量子物理学知识就可以在标准的计算机里得到实施。我们的全脑神经工作空间从当前感觉和记忆中收集所需信息,然后进行汇总、评估,选出想要的,并使用内部反馈来最终引导行为。这就是我们所说的有意识的选择。

因此,在思考自由意志的时候,我们必须要明确区分与决定相关的两种概念:一个是意识的不确定性,即没有把握的想法;另一个就是意识的自主决定性,即成熟的见解。我们的脑状态不可能是无中生有的,也不会背离物理规律——任何东西都不会。当我们的思考是有意识的,并且不受阻碍地自发进行,在仔细权衡利弊后再采取行动,就可以说这个决定是自由意志所做出的。在这种情况下,我们就可以说这是自主决定,即使这个决定最终是由基因、生命历程以及神经回路的函数值所决定的。由于自发的脑活动存在波动,所以即使对我们自己而言,这些决定可能也是不可预测的。但是这种不可预测并不是自由意志的决定因素,也不应该与绝对不确定性相混淆。重要的是可以自主地做出决定。

因此,在我看来,一个机器可以拥有自由意志,这一点并不自相矛盾,它只是我们自己的一个缩影。我可以毫不费力地想象出一种可以按照自我意志来采取行动的人造装置。即使大脑如同计算机模拟一样是完全确定的,我们还是可以说它行使着自由意志。不管什么时候,当神经元的构造表现出自主性和深思性时,我们都称其为“自由的脑”。而且当我们进行反向分析后,就能在人工机器上进行仿制。

简而言之,感受性和自由意志都不是意识机器的理念所存在的严重哲学问题。在这次意识探索之旅的终点,我们发现需要改变陈旧的观念,慎重考虑一个复杂神经系统所能达到的高度。进化产生的160亿个皮质神经元所组成的网络,其信息加工能力远远超过了我们的想象。神经元以半自动的方式不停波动,创造了我们内在的心理世界。即使接收的感觉信息相同,产生的结果也会因我们的情绪、目标和记忆而有所不同。意识编码神经元在不同的大脑中是不一样的。尽管我们对颜色、形状和物体进行编码的神经机制总体上相同,但是它们在结构上的细节来源于个人的长期发展过程,通过不断选择和修剪突触,造就了每个人独一无二的脑,形成了不同的人格。

由遗传规律、过往经验和各种概率交叉共同决定的神经元编码在不同的时刻、对不同的人都是不一样的。神经系统的大量内部状态,造就了丰富的内部表征,与外部世界紧密相连却又不受限于此。在这动态的系统中,疼痛、美丽、欲望、懊悔等主观感受和稳定的神经元吸引子相联系。这些感受是主观的,因为大脑将当前的输入与过去的记忆、未来的目标编织在一起,为原始感觉输入赋予了一层个人经历。

什么东西,在一出现便是一个“已经记住的当下” 76 ,是一个记录此时此刻的个人密码,并且被过去的记忆和未来的预期所加强,不断将第一人称的视角投影在周围环境中?答案是:意识的内部世界。

这台精密的生物仪器现在就在你的脑子里运转。当你合起书,思考自己的存在,激活的神经元集群最终会形成你自己的观点。

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