[轉載]意識的哲學、生理及智能屬性研究

關鍵字：意識，哲學，大腦，智能

一．引言

意識問題是目前尚未解決的重大問題之一。我們可以上天入地，卻不知道頭顱內發生的事情。幾個世紀以來，人們從沒有終止對意識問題的探索。無論是哲學，神經科學，還是人工智慧領域的專家教授，都對意識問題進行了深入的探索與研究。馬克思·威爾曼斯（Max Velmans）^［1］曾經提出著名的意識5大問題：（1）意識是什麼，它位於何處？（2）如何理解意識與物質之間的因果關係？（3）意識有什麼功能？（4）與意識相關的物質形式是什麼？（5）檢測意識的最恰當的方式是什麼？可以這麼說，這5大問題基本概括了所有意識研究的方向。但找到方向只是最初的一步，目前意識研究領域還屬於「百花爭鳴」階段，如伯納德·巴爾斯（Bernard Baars）等人提出的意識的全局工作空間理論，加來道雄（Michio Kaku）提出的意識時空模型，朱力奧·托諾尼（Giulio Tononi）提出的整合信息理論等（將在3.4介紹），尚沒有大家公認的意識模型或理論。還有學者出於研究的難度或者其他種種原因，認為意識沒有深入研究的必要。比如學者約翰·霍甘^［2］（John Horgan）悲觀地預測人類永遠不可能完全了解意識與心靈。

本文將總結意識研究領域中的理論和實驗成果，並著重探討意識與腦，意識與智能之間的關係。在本文的第一部分，我們將主要討論意識的哲學屬性。第二部分介紹意識的腦屬性。第三部分介紹意識的智能屬性，並在最後介紹意識模型與理論。

二．意識的哲學屬性

哲學家似乎對意識問題情有獨鍾，在他們眼中，我們是誰，世界是什麼，我和世界的關係問題顯得十分重要。在本節中，筆者試圖從身心二元論，意識的湧現和還原論，自我意識三方面來研究意識中的哲學問題。

2.1一元論與二元論

一元論與二元論問題歷來是哲學家爭論不朽的戰場。一元論者認為物質與意識本質上是一種物質，不同的是，二元論者認為實在有兩種截然不同的事物構成－意識和物質兩者是分離的。

早期希臘哲學家赫拉克利特^［3］（Heraclitus）曾說：事物之間的平衡與對立使得宇宙成為一個統一的整體，世間萬物都是由某種單獨的基本過程或是基本物質的組成部分，而這正是一元論的核心宗旨。

希波克拉底^［4］（Hippocrates）認為腦是我們所有思想，感受和觀念的基礎。

柏拉圖認為人被分為兩個部分，即肉身和靈魂。身體掌管感官知覺，靈魂掌管理智。這為身心二元論的成立奠定了基礎。值得一提的是，他的觀點被《新約》吸納，並被全世界許多宗教廣泛分享。

他的學生亞里士多德^［5］提出了質疑，駁斥了老師的人類靈魂獨立性的觀點，認為思維是肉體的形態或功能。

如果說柏拉圖（Plato）提出了二元論的雛形，那笛卡爾^［6］（Rene Descarte）就是真正提出二元論的人。他提出：思維和身體永遠是不同的實體。阿維森納支持笛卡爾的學說，並說道：靈魂有別於肉體。

笛卡爾二元論一經提出，立即遭受到全世界哲學家的刁難與批評。阿奎納：本我所思考的與本我通過感官知覺感知到的是完全一致的。偉大的哲學家吉爾波特·賴爾（Gilbert Ryle）^［7］曾經說道：二元論是一種「範疇錯誤」。並且將二元論者口中的自我稱為「機器中的幽靈」，表明人類無需藉助這一「幽靈」，照樣能理解和生存於這個世界之上。而且其它哲學家指出，笛卡爾沒有說明身體和思維的來源，只能求助於神來幫助，這樣主觀二元論又滑落到客觀一元論的範疇之中，這是不可原諒的錯誤。

托馬斯·霍布斯（Thomas Hobbs）也於1655批判笛卡爾，認為其學說是胡說八道毫無意義的。相反，他所著《利維坦》^［8］，認為人類是純粹物理性的，心臟是一根彈簧，神經是一串串細繩，關節是輪子，上述部分共同工作令身體運作起來。他還認為，精神傳遞著身體所需的各種信息。

貝魯赫·斯賓諾莎^［9］（Baruch de Spinoza）認為人類可以了解兩種屬性：延伸的屬性和思想的屬性，因此被人們稱為「二元屬性主義者」。

喬治·貝克萊^［3］（George Bakley）為純粹一元論者的。他認為物質實體不存在，即使外在肉體存在，我們也無法得知。世界都是由觀念組成的。梅洛·龐蒂（Maurice Merleau-Ponty）^［3］在《知覺現象學》說明心理和身體不是獨立分開的個體。否定了二元論的觀點。

威廉·詹姆斯^［10］（William James）認為：心智事件和物理事件並非是某個根本實體的不同方面，而僅僅是解析被覺知世界的不同方式。

約翰·埃克勒斯［11］（John C. Ecclers）和波普爾（K. Popper）在《自我與大腦》提出了三個世界的本體觀，第一個世界是物理世界，第二個世界是意識世界，第三個世界是客觀的文化與知識的世界。這也表明了他們的身心二元論的觀點。

由此可見，二元論和一元論的觀點均有著很鮮明的時代特點，而且很難分出孰是孰非。雖然身心二元論的觀點在科學界被排斥在主流觀點之外，但仍然廣泛存在於宗教與文學作品中。身心一元論雖然被學術界與哲學界廣泛接受，但其中物質和意識的區別並沒有詳細闡明，究竟意識何去何從，這就涉及到我們下面要討論的還原論與湧現論的觀點。

2.2湧現與還原

湧現一詞字面意義即指很多個單一要素組成整體系統後,出現了系統組成之前單個要素所不具有的性質。整體大於部分之和中，多出的部分就是湧現性的體現。而還原性則是指系統的所有功能可以還原為組成系統的各個元部件各自的貢獻。

20世紀初，布羅德［1］（C.J. Broad）曾經說道：物質主義有三種，激進，還原和湧現。激進者宣稱意識根本不涉及到任何事物，還原論者相信意識只不過是腦狀態，湧現者相信意識是腦的高階狀態。

尤琳·普萊斯^［1］（Ullin Place）認為一旦我們知道腦狀態導致了意識體驗，一個有意識的體驗就可以被還原為給定的腦狀態。

哈德卡斯爾^［1］（Hardcastle）認為意識可以被還原，那些認為不可還原的理由是站不住腳的。

湧現的思想可以追溯到亞里士多德：整體不同於部分之和，與如今的湧現含義很是接近。約翰.霍蘭德^［12］（John Henry Holland）認為湧現是複雜系統的屬性之一。賴安（Ryan）則認為，湧現和認識論相關，不是從本體論的立場出發，這樣就會產生湧現不可知論。

19世紀－20世紀，湧現這個問題集中在生命領域。生命的化學規律和物理規律令人疑惑，究竟一個個小小的細胞究竟如何構成人體複雜的行為，又是如何讓我們每個人都與眾不同？隨著克里克（Francis Crick）等人破解了DNA的雙螺旋結構，人們頓悟到一個小小的細胞竟然蘊涵著那麼複雜的結構。現在人們逐漸明白，生命是一種湧現現象，一切的生命現象皆來自身體內的分子與分子之間的相互聯繫。那麼意識呢？是否也一樣可以被還原呢？

舉例來說，如果一個人相信意識的湧現性，那他必定會認為意識可以還原為各個神經元的相互作用。如果深入研究下去，那是否只要神經元存在交互作用，就可以產生意識，還是應該存在一個意識湧現的臨界點，超出這個閾值，就可以有意識。

本傑明·里貝特^［13］（Benjamin Libet）提出，意識是一個湧現場，有能力否決由腦前意識計劃和準備的行動。

約翰·賽爾［14］（John Searle）說到：意識是腦神經活動導致的，並且不過是這種活動的高階，湧現的結果而已。

我國學者張世民也曾說：在任一具體情景內，從一切可能的刺激信號S到一切感覺事件M的集合，存在至少一個二元關係R，可以定義心智結構R許可的行為集合B。R在B內任一子集進行選擇，將所取的元素呈現給更高的心智結構（意識），這就是所謂的湧現。

除了湧現與還原，還有一派學者相信，物質既不可還原，也不可湧現。代表人物為萊布尼茨^［15］（Gottfried Wilhelm Leibniz），他曾說道：單子是簡單的，沒有組分。複合物是簡單物的聚合。意識研究專家科赫^［15］（Christof Koch）也贊同這樣的觀點。他認為意識是生命物質的根本屬性，不可能源於任何其他物質。

在筆者看來，湧現這種說法顯得有些隨意，究竟是如何取捨，又是何時取捨，捨棄的機制與原理是什麼呢？這些最重要的問題並不能用一句湧現來表示。

無論是湧現論還是單子論，意識的來源問題始終沒有得到解決。或許正如托馬斯·內格爾^［16］(Thomas Nagel)曾經感嘆的那樣：「正是由於意識，心身關係才使人倍感棘手……如果沒有意識，心身關係問題將變得索然無味；而一旦有了意識，它又成為一個使人感到希望渺茫的問題。

三．意識的腦屬性

其實，在生物與神經科學領域，意識之謎一直是大家探索的焦點。正如蘇珊·格林菲爾德^［17］（Susan Greenfield）所說的那樣，大腦是一個令人琢磨不透的器官。它是唯一能自我觀察，而且能沉思它的內在工作的器官。那究竟腦是整體產生意識，還是局部產生意識。意識和腦內神經元的數量有無關係呢？這節我們來探討這個問題。

3.1 意識的整體與局部之爭

對大腦的研究早已開始，早在1633年，數學家，哲學家笛卡爾（Rene Descarte）就在自己的著作中《沉思錄》表明了自己的身心二元論的觀點。更為重要的是，他認為松果體是意識的棲息之所，原因如下：松果體是大腦內唯一不對稱的部位（在他那個年代看來是這樣的），所以必須是靈魂的位子，而且松果體小，輕，易於移動，雖然其它部位也具有類似的特點，但不是因為位於大腦外側就是可以分為兩瓣，所以是不合適的候選。在笛卡爾看來，意識僅僅存在於松果體。

在笛卡爾去世後，很多人出來抨擊其為偽科學，禁不起推敲。其中比較著名的有威利斯（Willis）：動物也具有松果體，但並沒有人這樣的想像力與高級能力。還有思丁森［3］(Steensen)：笛卡爾的解剖學的基本假設是錯誤的，他幾乎不懂大腦。可見，笛卡爾的松果體並沒有作為主流學說流傳下來。

19世紀初，法國生物學家佛羅昂［18］（Jean Pierre Flourens）曾做過實驗：摘除動物腦的不同部位，觀察腦功能的改變。結果發現，拆除腦的不同部位後，所有功能均減弱，因此，他得出結論：不同的意識功能不可能位於腦的特定部分，腦結構是均勻的，並以整體方式工作。

19世紀下半葉，布羅卡［18］（Paul Broca）和韋尼克（Carl Weinicke）通過對病人的研究，發現大腦中特定部位的損傷與某種意識行為的障礙有關。如果整體論是正確的，那某一特定區域受損並不能影響到意識。布羅卡和韋尼克的實驗也極大程度上動搖了人們對整體論的相信程度。

大衛·米爾納^［18］（David Milner）和 米爾韋恩·古德爾（Melvyn A. Goodale）通過一系列大腦實驗，於1992年提出雙視覺信息流通路，一條為背側通路，把視網膜輸入轉化為動作。另一條為腹側通路，專門司職有意識的視覺信息，這位後來的意識分析提供了很大的啟示。

美國神經生理學家羅傑·斯佩里^［19］（Roger Sperry）通過手術切除了癲癇病人的胼胝體，緩解了癲癇病人的癥狀，但是他發現了一些異常。有一個病人想用一隻手擁抱他的妻子，卻發現另一隻手在做完全不同的事情，他遞了一個鉤子到她的臉上。他設計了著名的裂腦人實驗，並經過反覆的觀察與分析得出結論：左半球和右半球可能是同時有意識的，兩種思維是不同的，思維的體驗是平行運行的。

科赫^［20］曾經說過，皮層及其附屬結構的局部屬性調節意識的特定內容，反之全局屬性對於維持意識是關鍵的。

馬爾斯伯格^［21］（Von der Marlsburg）曾經說腦可以通過鋒電位發放的時間同步化來標記相應的神經元集群。

直到今日，很多人還在認為大腦是以整體的，格式塔式的方式工作，但不可否認的是，大腦在某些局部區域仍然對於意識有著極其重要的影響。

3.2 意識產生的部位

1967年．美國國家精神健康研究院的醫生保羅·麥克萊恩［22］（Paul McLean）為了了解看似隨機的大腦結構，把大腦分為三個部分。即爬蟲腦，哺乳動物腦與大腦皮質。爬蟲腦包括腦幹，小腦和基底核。哺乳動物腦包括杏仁核，海馬，丘腦在內的邊緣系統。而大腦皮層則包括我們大腦皮層的額葉，枕葉，頂葉與顳葉4部分。

首先，在爬蟲腦中，腦幹和小腦對於意識有什麼作用呢？

到目前為止，神經科學已經積累了大量的數據與案例，這些數據是建立在對不同部位腦損傷的研究之上。研究發現，小腦對於意識的貢獻幾乎沒有。小腦是負責無意識運動的重要一環，如果小腦負責意識的產生，那小腦的效率將會極大程度降低，這顯然是不被允許的。這也從側面證明大腦中神經元數量與意識並不成正比關係。小腦的神經元數量是大腦的越4倍，是腦中最多的部位，若果兩者關係成正比，佔大腦近80%的神經元應該產生最大程度的意識，事實並非如此。

那腦幹與意識有何關係？腦幹與小腦不同，它主要負責維持個體生命，包括心跳、呼吸、消化、體溫、睡眠等重要生理功能。丹尼爾·博爾^［4］（Daniel Bor）曾經說道：意識最為重要的區域是腦幹網狀結構，它通過一系列複雜的分區控制著睡眠與覺醒周期。但他同時舉了個例子，沒有電源，電腦無法開機，但能說電源就是電腦最重要的一環嗎？同理，腦幹的網狀結構對於意識形成不可或缺，但不能就此下結論意識在這一環節產生。

最近，美國科學家穆罕默德·考貝西^［23］（Mohamed Combesi）和其同事研究癲癇症時，偶然發現在以一定頻率刺激大腦某個特定區域時，患者進入睡眠狀態，可撤去刺激時，恢復意識，並且不記得剛才發生的事情。他們經過反覆測試發現，這個部位是屏狀核，是大腦中心下方一個較薄的神經組織。他們做出猜想：屏狀核是大腦意識中非常重要的部位，負責整合意識，進而產生了情感，思想等。這項研究發表於2014年《新科學家》。

哺乳動物之於爬蟲類生物，最大的進化之處在於邊緣系統，而邊緣系統主要司職情緒與情感，主要包括丘腦，杏仁核，海馬等部位。

丘腦大面積受損就會成為植物人，與昏迷不同，這時的患者仍然可以睜眼醒來，這表明腦幹結構保持完好。

尼古拉斯·施弗^［15］（Nicholas Schiff）：通過大量的實驗做出假設：中央丘腦和通向中央丘腦的輸入和輸出通路對於意識是及其重要的。

科赫^［20］認為意識的促成因素之一為丘腦的五個板內核的集合。左右丘腦板內核中不足一塊方糖大小的損傷，就能導致意識的消失。

眾多文獻表明，丘腦對意識形成聯繫更為密切，位於腦幹上方，其神經元可以從所有腦區發送信息，也可以接受信息。丘腦的作用不僅僅是信息的中轉站，而對於信息也起到過濾和組織的功能。

海馬對於意識的影響呢？考慮一下海馬受影響時患者的表現情況。1957年斯科維爾（Scoville）和米爾納（Milner）^［24］報告了神經心理學中很重要的一個病例H.M。患者的雙側顳葉一部分被去除，其中包括雙側海馬體，病人呈現出明顯的記憶遺忘特性，不能記住新的事物，但能記住運動技巧。如果與他正常交流，並沒有發現意識上有很大的問題，據此，克里克（Crick）推斷說：海馬體並不是意識的必須部位。

再進一步，意識是不是產生於新大腦皮層呢？

首先是枕葉區的初級視皮質，休博爾（Hubel）和維塞爾（Wiesel）^［25］在1958年的貓視覺皮層實驗中，首次觀察到視覺初級皮層的神經元對移動的邊緣刺激敏感，並定義了簡單和複雜細胞，發現了視功能柱結構。從此以後，人們對初級視皮質進行了很多的探索研究。20世紀90年代中期，尼克斯·羅格賽迪斯^［26］（Nikos Logotheis）對猴子進行雙眼競爭實驗，給左眼呈現一幅人臉圖像，而右眼呈現的是房子的圖像，測試結果表明被試的猴子是先看到房子，再看到人臉，依次循環。

這個實驗結果很有意思，作為初級視皮質，應該同時捕捉到二者的信號，可卻出現了不同時的效果，據此，他認為初級視皮質對意識作用不大，之所以V1受損，視覺喪失，是因為它是主要的視覺中轉站，與意識無關。

科赫^［20］也支持這種觀點，他提出我們眨眼的頻率為15次／分鐘，那麼基本上每分鐘我們的視覺信號就被阻斷15次左右，意識是不是也就此被阻斷呢？很顯然，情況並不如此。我們的意識沒有倍阻斷，我們很少意識到自己在眨眼，毫秒級別的時間空隙被V1更高級的皮層所補充擴展，很顯然，這是V1力所不能及的。

再深入一點，其它的皮層與意識的關係呢？

塞米爾·澤基^［27］（Semir ZeKi）曾經說過：大腦中存在主節點的概念，即如果一個顏色主節點損壞，這個人喪失對顏色的捕捉能力，但不影響到其它的意識與知覺。按照他的說法，MT是隨機點運動知覺的主節點。V4區是顏色知覺的主節點。

達馬西奧^［24］（Antonio Damasio）指出，在人的顳葉靠近頭後部的損傷與前部的不同，後部與概念性東西有關，前部與特定時間有關。實驗證明：比起右側顳葉發作來說，左側顳葉或雙側顳葉病變造成的局部發作更可能影響到意識。

那頂葉和額葉對於意識的貢獻呢？

對人類大腦進行fMRI測試表明，當我們看到圖像切換時，不僅比V1區高的視覺皮質會被激活，外側前額葉皮質與後頂葉皮質也會被激活。前額葉，後頂葉皮質經常同時被激活，博爾將其命名為前額葉－頂葉網路。

斯坦尼斯拉斯·迪昂^［4］（Stanislas Dehaene）做個一個實驗，快速給被試呈現一系列雜亂的方塊，在方格的中間，會插有字的圖片，有時候字距離很遠，而有的時候距離很近，對比兩種不同情形，我們會發現：高級感覺區域與前額葉－頂葉網路被激活。

李奧塔·卡耐^［4］（Ryota Kanai）和他的同事利用向不同方向旋轉的圓點，讓被試根據圓點旋轉方向產生兩種交替不同體驗（與心理旋轉實驗類似）。結果表明：頂葉越厚，感覺到的圖像切換越多。

馬特·戴維斯^［4］（Matt Davis）對處於麻醉狀態的被試進行fMRI測試，發現不管麻醉的程度如何，負責簡單的，經過處理的聲音的顳葉區域的活動依然活躍，但在被試進入睡眠狀態後，前額葉皮層的活動馬上停止。

克里斯托弗·科赫把神經相關物定義為意識的最小神經機制，而且大腦皮層及其附屬部分的離散區域中的生物電活動對意識體驗的內容是必要的。意識的任何神經相關物的一個關鍵成分是高階感覺區與前額葉皮層的計劃與決策之間較長的互惠連接。

維克拉·托米^［4］（Victor Lamme）曾經提出過意識的循環過程模型。他認為只有信息在不同腦區循環時才能產生意識，如果只是雙向交流在專門區域之間進行，那隻會產生某種程度上的意識。只有這種交流延伸至前額葉－頂葉網路，才會產生完全的，深層的意識。

那頂葉和額葉受損會發生什麼變化呢？

菲尼亞斯·蓋奇^［28］（Phineas P. Gage）的病例表明了一個事實，額葉受損對一個人的計劃，生活能力有著極大的影響，也極大程度上影響了他的意識水平。

鮑勃·奈特^［29］（Bob Knight）遇見過兩側前額葉均受損的病人，這個患者像個殭屍，沒有絲毫意識。

後頂葉皮質受損（左右半側）的患者會進入到極為罕見的狀態，被稱為巴林特氏綜合征，患者完全沒有空間感，失去了對整個世界的意識與體驗。

大量的實驗和理論分析表明，頂葉和額葉受損，意識水平會有極大程度的下降。而丘腦與腦幹，對於意識的產生也是必不可少的，就如帕特里夏·丘奇蘭德^［30］（Patricia S.Churchland）在所說的那樣，腦幹＋丘腦＋大腦皮層，這三個部分是我們產生意識的支撐性結構。

四．意識的智能屬性

近些年來，智能一詞已經受到很多學者的關注。人工智慧一詞更是目前非常時興的領域。能夠理解世間萬物，卻不能製造出有意識的機器人，這也是目前AI界十分尷尬的一點，也許，金鑰匙就在於我們如何讓理解智能與意識的關係上。

4.1 人工智慧與意識

自從1956年達特茅斯會議展開，宣布了人工智慧學科的誕生，人工智慧這個領域一直在摸索中前進，其中，值得一提的是其中的三大學派：符號主義，行為主義和聯結主義。下面，筆者就這三派與意識之間的關係進行研究。

（1） 符號主義與意識

符號主義是人工智慧的一大學派，提倡用邏輯推理的方法來模擬人的智能，也稱邏輯主義。其中，數學演算推理是符號主義者眼中人工智慧的起源。代表人物為紐厄爾和西蒙。在1956年，紐厄爾、西蒙和肖三人研發出程序邏輯理論家^［31］（LT），與常規程序不同，LT由假設的數學命題出發，一步步從後向前分析，一直到找到最後的數學定理為止。LT證明了懷特海《數學原理》中的52條原理。西蒙曾經高興的聲稱：我們製造出了可以思考的機器，這種機器不但可以思考，還可以創新。稍後，三人又研製出了更厲害的通用問題求解器^［32］（GPS），這套程序可以在適當的運算元幫助下解決不同類型的問題。紐厄爾等人研製SOAR軟體直至今日還在廣泛研究。

1976年，尼爾森（N.J.Nilsson）和紐厄爾（Allen Newell）^［33］等人提出了著名的物理符號系統假設：凡是能用符號表示的事物和狀態都能由計算機進行運算。在符號主義者眼中，人腦的表徵，思維可以用符號來表徵，所以人腦可以用計算機來模擬。費根鮑姆（Edward Feigenbaum）^［34］等人研發出專家系統，里南（Douglas Lenat）開啟大百科全書項目。

可以看出符號主義走的是數學推理－啟發式演算法—專家系統—知識工程的路線，他們認為知識是智能的基礎，知識表示、知識推理、知識運用是智能的核心。在筆者看來，知識確實在意識與智能中佔到很大的程度，但如果遇到那些無法用符號表達的知識時，例如自己的經驗與常識，恐怕就束手無策了。中國有句古話：只可意會，不可言傳，說的正是這個道理。而且，更加重要的是，符號主義者沒有提出意識這個詞，按照他們的符號表示法，即使真的能產生意識，也只有不到1/2的意識吧（左腦的一部分）。

（2）行為主義與意識

行為主義一詞源於心理學，華生［35］（John Broadus Watson）在《行為主義》一書中明確表達了意識是不屬於心理學研究範圍，我們研究的是那些可以外在觀察到的刺激。與心理學稍有不同的是，人工智慧領域中，行為主義者認為1948維納［36］（Nobert Wiener）提出的控制論是AI的起源。在這部跨世紀的著作中，維納用統一的觀點討論控制，通信和計算機，對比研究了動物和人類機體的控制機理以及思維等活動，將自動控制的研究提到了一個嶄新的高度。錢學森提出的工程式控制制論，卡爾曼（Rudolph E.Kalman）的卡爾曼濾波器，都極大程度的刺激了行為主義的發展。布魯克斯教授在1990、1991年相繼發表論文，批評聯結主義與符號主義。他的代表作是6足機器人。

行為主義者的想法很簡單，可以用一個公式即S－R來表達。S是刺激，R是反應。只要找到內在的對應關係，就能預測智能體的行為。這一點，筆者認為倒是和科赫論述的頭腦中的殭屍體有些類似，但如果是多種行為需要進行抉擇之時，恐怕S－R理論就難以實現。意識的功能就是處理所有需要出奇制勝靈活反應的情形。行為主義在一開始就將意識的中心排除在外，自然無法產生真正的意識。

（3）聯結主義與意識

聯結主義者認為人工智慧應該模仿腦的連接方式。1943年，麥克卡倫（Warren McCulloch）和皮茨^［37］（Walter Pitts）提出了MP模型，標誌著聯結主義的開端。 1949年，赫伯^［38］（D.O.Hebb）提出了重要觀點：即當兩個相連接的神經元同時興奮時，它們之間的聯結強度會增強，這就是著名的赫伯學習定律。1958年，羅森布拉特^［39］（Frank Rosenblatt ）提出了感知器模型，推廣了MP模型。1959年，塞爾弗里奇^［40］（Selfridge）提出鬼域模型。他認為人的識別模式由四個階段組成。每個階段由一群不同功能的「映像鬼」、「特徵鬼」、「認知鬼」、「決策鬼」組成。1982年，霍普菲爾德^［41］（John Hopfield）提出了一種具有聯想記憶能力的新型神經網路，後被稱為「霍普菲爾德網路」。1986年亨頓（G.Hinton）、盧默哈特（David Rumelhart）和麥克勒藍^［42］（James McClelland）重新提出了反向傳播演算法，即BP演算法。而2006年，亨頓^［43］（Geoffrey. Hinton）提出了深度置信網路（DBNS），標誌著深度學習的開端。

可以這麼說，聯結主義與智能比較接近，實際上通過無監督學習，也可以產生類智能體。但就如筆者在第一章中提到的那樣，意識可以被還原為神經元動作嗎？抑或是神經元的動作可以湧現出意識？產生意識與產生智能在本質上還是存在差別的，類智能體不代表類易意識體。筆者將在下面的一章中進行討論。

4.2意識的模型

意識與產生智能在本質上還是存在差別的，類智能體不代表類易意識體。筆者將在下面的一章中進行討論。

上面幾章我們討論了哲學，大腦，智能與意識的關係。其實不論是哲學家，神經學家還是人工智慧學家，都希望有一套模型來反映出真正的意識過程。

傑拉德·埃德爾曼［44］（Gerald. M. Edelman）在《意識與複雜性》中提出意識的動態核心假說：即在任何一個給定時刻，人腦中只有神經元的一個子集直接對意識經驗有所貢獻，換言之，人在報告某一意識時，大腦中相當一部分神經活動和人所報告的意識沒有對應關係。

雷·傑肯道夫［45］（Ray Jackendoff）在《意識與可計算心智》一書中提出了自己的意識中層理論，即將意識分為物理腦，計算的心智與可感知到的心智三個等級。

伯納德·巴爾斯^［46］（Bernard Baars）於1998年提出意識的全局工作空間模型。他認為意識存在於一個被稱為全局工作空間的模型之中，除此之外還有無意識加工的處理器以及背景。這就好比一個劇院，劇院的舞台好比工作記憶，而注意的作用好比一隻聚光燈，舞台上被聚光燈照亮的部分就是意識部分。

在全局工作空間模型的基礎上，斯坦尼斯拉斯·迪昂（Stanislas Dehaene）與讓·皮埃爾·尚則^［47］（Jean-Pierre Changeux）提出意識的神經全局工作模型理論：即每個時刻只有一種信息能夠進入意識的全局工作空間模型中。

朱利奧·托諾尼^［48］（Giulio Tononi）提出「整合信息理論」。在這個理論中，他認為只要滿足兩個條件，即可擁有意識。第一個條件為物理系統必須具有豐富的信息，第二個條件是在系統中信息必須要高度整合。整合信息理論用字母phi(Φ)來表示整合信息的量。如果一個系統的Φ值過低，就不會存在意識。反過來，我們要製造具有意識的機器，就需要使這個機器或系統具有很高的Φ值。小腦神經元數量是大腦皮層的4倍，但小腦神經元排列方式為簡單的晶體結構式排列。因此，小腦的Φ值很低，沒有意識。這個模型一經提出，立即被很多人引用，並得到了很多好評。

達尼爾·丹尼特^［49］（Daniel Dennett）在《意識的解釋》一書中提出了意識的多重草稿模型。在這個模型中，意識的加工方式是並行的，自我只是外在敘述的重點，而不具有內在體驗者的角色。

斯圖亞特·哈梅羅夫（Stuart Hameroff）和羅傑 ·彭羅斯^［50］（Roger Penrose）最近提出了編製-客觀還原理論。該理論的主要觀點為意識為產生與量子的時空結構，由於意識的自我-坍塌，世界從多重狀態還原為單一確定狀態。

加來道雄^［51］（Michio Kaku）則在《心靈的未來》一書中提出了意識的時空模型：意識是為了實現一個目標（例如，尋找配偶，食物，住宿）創建一個世界模型的過程，在創建過程中要用到多個反饋迴路和多個參數。他進一步將這個理論模型量化，將意識水平分為4級，具體見下表

表1 意識的時空模型框架

安德森^［52］（John Robert Anderson）提出了ACT_R模型，此模塊有4個子模塊組成，分別為目標模塊、視覺模塊、動作模塊和描述性知識模塊。每一個模塊各自獨立工作，並且由一個中央產生系統協調。

最近，瑞士洛桑聯邦理工學院和其它學院在《科學公共圖書館·生物》^［53］提出了意識的兩階段模型，解釋了大腦是如何處理無意識信息，並將信息轉入有意識的。按照這一模型，意識是每隔一段時間生成一瞬間，意識之間是長達400ms的無意識狀態。

4.3意識與思維的關係－筆者的一點思考

筆者一直在思索意識與智能之間的關係，有一個不很成熟的想法：即智能是意識之間的橋樑，即中介。智能具有外顯性，意識具有內隱型。我們很難衡量別人的意識程度，但是可以通過一定手段辨別他人的智能程度。這也就是為什麼人工意識比人工智慧難的多的原因。而且，筆者還認為無論是意識，還是智能，都必須通過人－機－環境的交互才能產生。單純的腦很難產生健全的意識，就好比如果一個，是世界上頂尖的色彩研究專家，對世界上色彩的理論倒背如流，但他從出生即被關到黑屋子裡，那他對於顏色的意識是否和正常人一樣？

筆者在這裡認為建造有意識的智能體一定要將其放置於具體環境中，首先了解情景，對情景進行辨別與選擇，在發展智能與意識，這樣才能離我們人類的意識越來越近。

五．結語

本文從哲學與意識、腦與意識和智能與意識的角度，詳細的論述了意識的哲學方面，生物方面和智能方面。首先，哲學方面上，先從身心一元論與二元論之爭介紹開始，再引入湧現與還原的問題。生物方面上，則從大腦內整體論與部分論談起，再引入大腦意識的重點部位。智能方面上，則從人工智慧的三大流派與意識的關係談起，引入了意識的模型。這三個方面雖然學科領域不同，但實際上緊密相連，密不可分。哲學的理論離不開生物學的實驗發現，也離不開智能程序的模型支撐。同理，智能之爭本質上就是哲學之爭，更依賴於生物學的支持。所以，從這三個角度來研究意識，是十分恰當的。

稍顯遺憾的是，目前仍然沒有一套定量的意識測量方法，來測量與建構非生物體的意識。這也是目前很多領域科學家與學者所致力於的方向。相信，在不遠的未來，這種方法一定會成型並得到應用。那時，我們便可以說我們真正能夠理解了意識。

參考文獻

[1] M. Velmans. Understanding Consciousness, iBooks, 2009[PDF file] .Available from bookzz.org.com.

[2] J. Horgan, The End of Science: Facing the Limits of Science in the Twilight of the Scientific Age. New York: Broadway Books,1996.

[3]英國DK出版社 著，康婧 譯，哲學百科。北京：電子工業出版社，2014.

[4]D. Bor, The Ravenous Brain: How the New Science of Consciousness Explains Our Insatiable Search for Meaning. Basic Books,2012.

[5] Aristotle, On memory and reminiscience. R. McKeon .,Ed. The collected Works of Aristotle, New York: Random House,1941.

[6] R. Descartes, Meditations. E. Haldane, G. Ross .,Ed. Philosophical Works of Descartes,vol.1,Cambridge:Cambridge University Press,1931.

[7] G. Ryle, The Concept of Mind.[1949].Available: https://en.wikipedia.org/wiki/The_Concept_of_Mind.

[8] T. Hobbs, Leviathan. ed, R. Tuck. Cambridge: Cambridge University,1991

[9]B. Spinoza. The Ethics in the ethics of benedict Spinoza. New York: Van Nostrand,1876.

[10]W. James. The Principles of Psychology. New York: Henry Holt,1890.

[11]K.R. Popper and J.C. Eccles, The self and its Brain. London:Routledge,1993.

[12]約翰·霍蘭著,周曉牧，韓暉譯，隱秩序：適應性造就複雜性,上海科技教育出版社，2000.

[13]B. Libet, 「Unconsciousness cerebral initiative and the role of conscious will in voluntary action」, Behavioral and Brain Sciences.,Vol8,pp529-566.1985.

[14]J. Searle,」 Consciousness explanatory inversion and cognitive science ,」Behavioral and Brain Sciences.,vol13(4),pp.585-642,1990.

[15]C. Koch. Consciousness: Confessions of a Romantic Reductionist. Massachusetts Institute of Technology,2012

[16]T.Nagal,」What is it like to be a bat?」 Philosophical Review.,vol.83,pp.435-451.1986.

[17]S. Greenfield, The Human Brain: A Guided Tour. New York: Basic Books,1997.

[18]M.S. Gazzaniga, R.B. Ivry, G.R. Mangun. Cognitive Neuroscience: The biology of the mind. US:W.W. Norton & Company,2011.

[19]M. Douglas. Classic Experiments in Psychology. Westport, CT: Greenwood Press,2004.

[20]C. Koch. The Quest for Consciousness. Roberts & Company Publishers,2004.

[21]C. von der Malsburg, The correlation theory of brain function.1981[PDF file].Available from https://fias.uni-frankfurt.de/fileadmin/fias/malsburg/publications/vdM_correlation.pdf

[22]趙路，劉偉，大腦簡史(3). [2016] Available: http://mp.weixin.qq.com/s?__biz=MzA4OTYwNzk0NA==&mid=2649698424&idx=1&sn=2f5478cd19db3a2b915ab59a893fa3ee#rd

[23]武進日報.科學家找到「靈魂開關」,或能幫患者恢復意識. [2014].Available:http://epaper.cz001.com.cn/site1/wjrb/html/2014-07/18/content_762579.htm.

[24]A.R. Damasio. The feeling of what happens. San Diego:Harcourt,1999.

[25]D.H. Hubel ,T.N. Wiesel ,」Receptive fields, binocular interaction and functional architecture in the cat』s visual cortex.」 Journal of Physiology. Vol160:106-134.

[26]B. Randolph & N. K. Logothetis, 「Visual competition」. Nature Reviews Neuroscience .,Vol3,pp1–11,2001.

[27]S. Zeki, 「The representation of colors in the cerebral cortex. 「Nature., vol 284, pp.412-418,1980.

[28]趙路，劉偉，大腦簡史.[2016]. Available: http://mp.weixin.qq.com/s?__biz=MzA4OTYwNzk0NA==&mid=402206559&idx=1&sn=291764089976b0694b7fa5529322cb9a#rd.

[29]R. Penrose, The emperor』s new Mind, New York: Penguin Books.

[30]P S. Churchland. Touching a Nerve. iBooks. 2013[PDF file] .Available from bookzz.org.com.

[31]A. Newell and H.A. Simon .」 The logic theory machine.」 Transaction on Information Theory,sep.1956

[32]A. Newell, J.C. Shaw, H.A. Simon.」 Report on a general problem solving program for a computer.」 in Proc. International Conference on Information Processing，UNESCO，1960.

[33]A. Newell, 」Physical symbol systems」 Cognitive Science.,vol4(2),pp135-183,1980.

[34]H. Henderson 著，侯然 譯，人工智慧－大腦的鏡子. 上海：上海科學技術文獻出版社，2007.

[35]J.B. Watson 「Psychology as the behaviorist views it 」, The Psychological Review.,Vol20,pp89-104,1913.

[36]N. Wiener, Cybernetics: Or Control and Communication in the Animal and the Machine.[1948]. Available: https://en.wikipedia.org/wiki/Cybernetics:_Or_Control_and_Communication_in_the_Animal_and_the_Machine.

[37]W.S. McCulloch, W. Pitts "A Logical Calculus of the Ideas Immanent in Nervous Activity", Bulletin of Mathematical Biophysics., Vol 5,pp 115–133,1943.

[38]D.O. Hebb. The organization of Behavior. New York: John Wiley and Sons,1949.

[39]E. Rosenblatt,」 The perceptron :a probabilistic model for information storage and organization in the brain」 , Psychological Review.,vol63,pp386-408,1958.

[40]O. Selfridge. Pandemonium :a paradigm for learning.1959[PDF file] Available from http://www.agt.net/public/bmarshal/aipatterns/pan_abst.htm.

[41]J. Hopfield. Neural networks and physical systems with emergent collective computational abilities.in Proc. National Academy of Sciences,1982,paper 79,p.2554-2558.

[42]D. Rumelhart, J. McClelland.」 Parallel Distributed Processing.」 Vols1 and 2, Cambridge ,MA :Bradford/MIT Press.

[43]G.E. Hinton, S. Osindero, Y.-W. Teh. A Fast Learning Algorithm for Deep Belief Nets. Neural Computation.,Vol 18,1527-1554(2006)

[44]趙澤林，高新林，埃德爾曼對於意識的驚人假設.[2006] .Available：http://www.docin.com/p-255753176.html

[45]R. Jackendoff, Consciousness and the Computational Mind. Cambridge, MA: MIT Press,1987.

[46]B.J. Baars.In the theater of consciousness. 1997[PDF file]. Available from bookzz.org.com.

[47]S. Dehanen, L. Naccache. 「Towards a cognitive neuroscience of consciousness :basic evidence and a workspace framework」, Cognition.,Vol79:1-37.

[48]G. Tononi, The information integration theory., M. Velmans, S. Schneider., Ed. The Blackwell Companion to Consciousness. Malden,MA:Blackwell,2007.

[49]D. Dennett , Consciousness Explained. London: Allen Lane,1991.」

[50]R .Penrose, S. Hameroff,」What 』gaps』?-Reply to Grush and Churchland,」Journal of Consciousness Studies.,vol.2(2),pp.98-111.1995.

[51]M. Kaku. The Future of the Mind: The Scientific Quest to Understand, Enhance, and Empower the Mind. US:Doubleday,2014.

[52]TANG Guangzhi, HU Yujing, ZHOU Xinmin, et al. Theory and application of ACT-R cognitive architecture. Journal of Frontiers of Computer Science and Technology, 2014, 8(10):1206-1215.

[53]科技日報.新模型解釋大腦如何產生意識.[2016]. Available: http://news.xinhuanet.com/tech/2016-04/18/c_128904857.htm.