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破解意识:我们的大脑是如何工作的?

 阿里山图书馆 2023-08-30 发布于北京

早上好,我是丘脑。

随着科学家们对我们的神经元绘制得越来越详细,以及像谷歌这样的公司宣称他们接近于创造人类水平的人工智能,大脑和机器之间的差距似乎正在缩小——意识问题,这个伟大的哲学谜团之一,又回到了科学辩论的核心。人类的思维——那难以言喻的私人、第一人称体验的纠结——会很快被证明有一个纯粹的物理解释吗?神经科学家史蒂文·诺维拉(Steven Novella)当然是这么认为的:“在我看来,大脑作为思想的唯一原因的证据是压倒性的。”

埃隆·马斯克对此表示赞同:“在我看来,意识是一种物理现象。”谷歌的雷·库兹韦尔(Ray Kurzweil)说得更直白:“一个人就是一个思想档案。人就是一个软件程序。”

如果这些人是正确的,其影响将是巨大的。它不仅可以瞬间解决困扰人类数千年的难题,还可以为人类历史上一个全新的篇章铺平道路:将思想上传到计算机上等等。然后是伦理问题。如果意识是在物理系统中自然产生的,那么就像OpenAI的Ilya Sutskever推测的那样,今天的人工神经网络是否已经具有“轻微意识”?那么,我们对他们的道德义务是什么呢?

唯物主义者并不是在中立的背景下提出这些主张的。对意识的纯物理解释所面临的挑战将会很多。我们的抽象思维能力--数学和形而上学的推理—是如何通过盲目的物理过程进化出来?事实上,当一个没有内部经验的生物自动机也能蓬勃发展时,我们为什么还需要进化出意识呢?如果心灵是数十亿离散的物理过程的结果,为什么我们的经验看起来如此统一?最重要的是,大脑信号,也就是这块核桃形海绵里的纯物理火花,是如何神奇地膨化成声音、气味和感觉等丰富的、定性的感觉的?这些问题没有一个是不可克服的,但它们肯定需要一些更实质性的东西,而不是哲学家大卫-查尔默斯所说的 "没有线索的唯物主义"--盲目的假设,即使我们还不明白是怎么回事,私人的、第一人称经验的神秘现象最终必须只是可以还原为物理事实。那么,有什么证据呢?

在过去的几年里,我们看到了一些显著的神经科学突破。在一项研究中,科学家们设法与瘫痪的病人进行交流,只要求他想象自己的想法,写下自己的想法。当他这样做时,大脑植入物记录了他运动皮层中的电信号,随后人工智能以94%的准确率解码了这些信号。在另一项研究中,科学家追踪了 "思想在大脑中的进展":参与者被要求思考一个特定单词的反义词,植入大脑皮层的电极显示了这个过程的每一步--刺激感知、单词选择和反应--是如何被 "传递 "到大脑的不同部分。在一项具有里程碑意义的研究中,科学家们声称终于找到了大脑中与“觉醒”和“意识”有关的三个特定区域,它们与意识的形成有关。

不可否认,这一切都很吸引人。但这些都不能让我们更接近理解我们所记录的大脑活动是如何变成第一人称主观体验的——在瘫痪病人的情况下,为了实际利益而加以利用。充其量,它表明某些灰质片段与某些意识体验有关。即使是Steven Novella声称的研究“完全摧毁了任何观念……心理功能以某种方式存在于大脑的生物功能之外或与之分离 "的研究,也只是表明如果小鼠要解开谜题,它们的大脑的某些部分需要正常运作。

这并不奇怪。自从戈特弗里德·莱布尼茨(Gottfried Leibniz)提出一个基本而明显的观点以来,已经有300年了,即如果你能把人脑膨胀到一栋大楼那么大,然后走进去,你仍然无法在其中“定位”任何主观感知。即使有现代科学的帮助,也没有人能回答你是如何找到它们的——即使是在理论上。套用尼采的话来说,我们描述得越来越详细,但仍然没有解释任何东西。

以目前最流行的科学"意识理论 ":综合信息理论(IIT)为例。IIT从一个有趣的观察开始:意识似乎与特定大脑区域的神经元数量没有什么关系。例如,小脑占了大脑860亿个神经元中的690亿个,但它在意识体验中根本没有发挥任何重要作用,而小得多的大脑却发挥了作用。那么是什么造成了这种差异呢?根据IIT背后的策划者朱利奥-托诺尼(Giulio Tononi)的说法,是大脑中的神经元的相互联系要紧密得多。由此,托诺尼得出结论,产生意识的因素是一个系统中的"综合信息"量--他认为这可以用数学的精确度来计算,并用希腊字母Φ(Phi)来表示。

有早期迹象表明,IIT非常符合经验数据--与我们在深度睡眠、癫痫发作和昏迷中似乎体验到的意识水平相关联。但它并没有解释任何关于综合信息如何实际产生意识的问题。正如计算机科学家斯科特-阿伦森(Scott Aaronson)所指出的,这个理论也可以简单地说,如果你创造了一个足够复杂的系统,“上帝会注意到它的巨大Φ-value,并慷慨地给它一个灵魂。”

神经科学家Aaron Schurger和Michael Graziano认为,事实上,IIT根本不具备作为一种理论的资格。更确切地说,它是一种意识的“拟议法则”:当我们有意识时,大脑中“碰巧”发生了什么,而我们却不知道为什么。正如他们所说:

我们到达了一个鸿沟,在那里我们说'然后意识发生了',以便神奇地跳过解释的鸿沟。几乎所有关于意识的说法都有这个共同点。他们(从不同的角度)把你带到边缘,然后你发现自己在另一边,却不明白你是怎么到那里的。

正如Schurger和Graziano欣然承认的那样,托诺尼本人并没有声称自己解释了我们是如何跨越鸿沟的。和大多数研究意识问题的神经科学家一样,他的重点只是寻找“意识的神经关联”——从科学的角度讲,尽可能清晰地描绘出裂缝这一边发生的事情。

但这真的是一种“中立”的方法吗? 有效地划定为科学禁区--大脑活动如何在最后一刻突然莫名其妙地迸发为全面的、技术性的主观体验的问题,这一决定难道不是隐含地接受了现实的 "二元论 "图景?难道这不是最终承认灰质和意识在本质上是不同的吗?

这是Riccardo Manzotti和Paolo Moderato在他们的论文《神经科学:伪装中的二元论》中提出的观点。他们认为,中立是不可能的:即使是对意识的大脑“部分”如何工作的“描述”,如果要告诉我们任何有意义的东西,也总是需要参考一些更广泛的理论,说明整个事物是如何结合在一起的。他们声称,为了保持体面的气氛,神经科学家发明了一个“中间阶段”——在这种情况下,“信息”——似乎是在描述一些科学的东西,但实际上,它只是充当了一个“听起来体面”的占位符,用于从大脑到意识的最终形而上学的跳跃。他们的结论是,IIT的整个假说 "等于假设了标准的物理世界,而在它之上,还有一个漂浮在上面的信息层面。这就是完全的二元论"。

事实上,“大多数神经科学家所采用的隐性假设总是导致某种二元框架”。将大脑和意识之间的维恩图折叠成一个完美的圆圈,似乎比我们想象的要困难得多。

然而,不管神经科学家承认与否,物质和经验之间不可动摇的定性区别几乎肯定是“神经关联”无法给我们提供他们所追求的详细的意识物理“地图”的原因。考虑一些科学家喜欢使用的类比:意识和神经元之间的关系就像重力和数学之间的关系。我们不明白为什么引力会把物体拉到一起——这只是一个“残酷的事实”——但数学仍然可以以令人难以置信的精确预测到底发生了什么。同样,我们也不明白为什么大脑活动会引起意识——这只是一个“残酷的事实”——但神经科学仍然可以让我们对有意识的经历在某人的脑海中发生的事情做出详细的预测。

不过,不管神经科学家是否承认,物质和经验之间这种不可动摇的质的区别几乎可以肯定,"神经关联"不会给我们提供他们所追求的意识的详细物理 "地图"的原因。考虑一下一些科学家喜欢使用的类比:意识和神经元之间的关系就像重力和数学之间的关系。我们不明白为什么重力会把身体拉在一起--它只是一个 "粗暴的事实"--但数学可以以令人难以置信的准确性准确预测所发生的事情。同样,我们不明白为什么大脑活动会导致意识--这只是一个 "粗暴的事实",但神经科学可以让我们对某人头脑中的意识体验做出详细的预测。

但这是一个根本性的误解。数学和重力都以“线性”的方式工作——增加公式中的数字(比如物体的质量),引力就会成比例地增加。意识根本不是这样的。我们不知道你如何将意识经验的统一性划分为可量化的部分。即使是 "简单 "的思想也会完全形成:正如物理学家斯蒂芬-M-巴尔所指出的,不可能想象有37%的数字2的思想。

当然,这并不是说,大脑的某些部分和某些意识感觉之间没有明显的联系,即使联系仍然模糊。但是,指望它能分解成一幅极其详细的、一对一的思维图——其中每一个“离散”的思想都由一个离散的物理对应物来表示——似乎太天真了。

但是如果我们可以......直接解释意识呢?这就是被称为 "幻觉主义者 "的一群特别激进的唯物主义者的方法。幻想主义者清楚地意识到他们的唯物主义同行隐含的二元论,他们认为消除大脑和意识之间的解释差距的唯一方法就是简单地否认意识的存在--辩称它只是在我们看来存在。

这似乎是一个不言而喻的自相矛盾的立场。正如作家大卫-本特利-哈特(David Bentley Hart)所说,"意识的幻觉必须是幻觉的意识,所以任何对意识现实的否认基本上都是胡言乱语"。哲学家盖伦-斯特劳森(Galen Strawson)的说法就不那么友善了,他称幻觉主义是 "有史以来最愚蠢的主张"。

那么,我们就剩下了两个尴尬的事实,如果最终是常识性的:意识的主观经验是真实的;它与大脑的物理事实具有完全不同的定性性质。那现在怎么办?

第一步是拓宽我们对科学的概念。正如哲学家菲利普·戈夫(Philip Goff)所言,现代科学实际上是以一种人为简化的形式出现在我们面前的——故意对现实中无法用数学表达的任何部分视而不见。这并不像我们欺骗自己相信的那样,因为世界本身完全是量化的,而是因为现代科学之父伽利略深思熟虑地决定把定性的问题——包括那些与意识有关的问题——放在一边,这样我们对物质世界的研究就能更有效地进行。

这是一个无情的有效举措,但戈夫认为,它从来没有打算成为一个关于现实的唯一真实性质的声明。戈夫说,如果伽利略今天在这里,他丝毫不会对我们没有用物理科学解决意识问题感到惊讶——事实上,他会认为我们的尝试是荒谬的。正如Manzotti和Moderato所说的那样,这就像“宣称在一定距离之外不存在作用的力,然后试图解释引力”。

那么,研究意识的扩展科学方法究竟会是什么样子呢?

一个日益流行的理论,尽管存在争议,认为大脑不是意识的来源,而是意识进入世界的过滤器或发射器。这个概念至少可以追溯到威廉·詹姆斯(William James),他认为意识是宇宙的一个基本背景特征——“现实的真正物质”——它“冲破我们的几个大脑,以各种有限的形式进入这个世界,带着我们有限的个性所特有的所有不完美和怪异”。

我最初是通过进化生物学家西蒙·康威·莫里斯(Simon Conway Morris)接触到这个观点的,他认为大脑不会“产生”意识,而是“遇到”意识,这种意识的“发现”是宇宙变得具有自我意识的一种方式(物理学家保罗·戴维斯(Paul Davies)提出了类似的观点,从无神论者的角度来看,哲学家托马斯·内格尔(Thomas Nagel)也提出了类似的观点)。神经学家保罗·努涅斯(Paul Nunez)和前欧洲核子研究中心(CERN)科学家贝尔纳多·卡斯特鲁普(Bernardo Kastrup)也初步提出了将大脑视为“天线”的想法。

需要明确的是,这些理论在神经科学家中并不完全流行——我曾与一位科学家交谈过,称其为彻头彻尾的伪科学。但支持者认为,许多经验现象——包括一些难以用传统神经科学术语解释的现象——如果你把大脑视为意识的载体,而不是来源,实际上会得到更优雅的解释。

康威·莫里斯举了脑积水的例子——这是一种被广泛报道的现象,患者似乎失去了90%的大脑,但至少在某些情况下,他们的功能几乎完全正常——以及“临终清醒”,即老年人或大脑受损的人在死前几小时突然恢复到完全清醒的意识。德国心理学家迈克尔·纳姆(Michael Nahm)和他之前的詹姆斯一样,也认为如果我们采用“过滤”的方法,像濒死体验和“转世事件”这样的边缘超自然现象可以被纳入主流。

我明白为什么这个东西会让唯物主义神经科学家感到不爽——除了其他原因之外,它似乎难以测试。但不幸的是,这似乎就是意识的方式。至少,脑积水和临终清醒症的好处在于,它们是“外部可验证”的现象(也就是说,你不能假装自己的大脑里有一个巨大的空洞,如果你患有阿尔茨海默氏症,你也不能简单地假装自己不存在)。也许会出现一种更传统的解释,但我认为保持开放的心态并没有什么坏处。

另一个并非完全不相关的理论目前正在复兴,那就是泛心理主义--认为意识是所有物理现实的一个基本部分,而不仅仅是像大脑这样的复杂系统。泛心理主义是一个古老的观点,在前苏格拉底时代的希腊广为流传,并被此后众多其他哲学家所采纳。但它在20世纪初开花结果,当时英国天文学家阿瑟-爱丁顿(Arthur Eddington)是第一个从经验上验证爱因斯坦广义相对论的人,把它放在他的世界科学图景的核心时,它开始蓬勃发展。他认为,从本质上讲,质量和能量等基本物理特性是物质更基本的本质——意识——的外在表现。

这是一个微妙的,有点违反直觉的观点。但当代泛心论者认为,他们的观点实际上比唯物主义更符合现代科学。

原因在于上个世纪的量子理论的发展。量子力学的核心是令人困惑的 "观察者效应"--看起来,某些量子状态(例如,电子是作为粒子还是作为波发挥作用)只有在有意识的头脑实际观察它们时才会以这种或那种方式解决。如果这是真的(大多数量子理论家认为这是真的),这将给机械论的现实观带来灾难,机械论认为意识不过是多余的绒毛——似乎,正如它所做的那样,将意识紧密地编织到物理的基本定律中。早期的量子物理学家并不讳言,正如马克斯·普朗克写道:

我认为意识是基本的。我认为物质是从意识衍生出来的。我们不能躲在意识后面。我们谈论的一切,我们认为存在的一切,都以意识为前提。

毋庸置疑,我们从中得出的结论是有激烈争议的。数学家罗杰·彭罗斯(Roger Penrose)提出,意识产生于微管内部,微管是捆绑在我们神经元内部的微小结构,它将量子波动“锁定”在一个稳定的状态,时间足够长,数量足够大,从而出现连贯的主观体验。量子物理学家亨利·斯塔普(Henry Stapp)认为,整个物理世界是一个普遍的、超个人的思想中的“趋势”或“概率”结构。理论物理学家李·斯莫林(Lee Smolin)说,空间本身是一种幻觉,而现实表面上的“维度”最终只是主观视角之间的关系。

在这一点上,大脑-思想,意识,自我,无论它是什么-都开始融合。所有反唯物主义的微妙变体--二元论、泛灵论、唯心论--都开始像同一个基本论点被搅拌器搅碎,然后以不同的方式吐出来:唯物主义,当你真正使用它解释人脑如何可能首先抓住这样的想法时,似乎是所有理论中最荒唐的。

参考链接:
https://www./article/cracking-consciousness-how-do-our-minds-really-work/

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