【美高梅在线登录网址】探究计算程序能否产生

来源:http://www.songofegypt.net 作者:历史 人气:175 发布时间:2019-11-23
摘要:近年有关人工智能是否会超越人类智能的讨论可谓如火如荼,其中涉及的一个重要问题就是:计算程序能产生意识吗? 郑文盼      16020150021 计算程序;认知系统;心理状态;计算;功能主

近年有关人工智能是否会超越人类智能的讨论可谓如火如荼,其中涉及的一个重要问题就是:计算程序能产生意识吗?

郑文盼      16020150021

计算程序;认知系统;心理状态;计算;功能主义

【嵌牛导读】著名神经科学家埃德尔曼和托诺尼对以“世界之结”著称的意识问题作出了新的分析和梳理,从而使“谜团”转化成了既适合于哲学探讨,又有可能从科学上加以研究的清晰问题。基于大量实证研究,他们提出了再进入、动态核心、神经元群选择理论等新的范畴和解释模型,对意识的相关难题作出了新的解答,既否定了传统的二元论和极端的还原论,又得出了人无心、大脑活动无中心等新颖而耐人寻思的结论。

近年有关人工智能是否会超越人类智能的讨论可谓如火如荼,其中涉及的一个重要问题就是:计算程序能产生意识吗?

【嵌牛鼻子】关于意识的假说

科学哲学家希拉里·普特南提出计算功能主义,主张心理状态就是由适当物理载体实现的计算程序,同样的计算程序可以在不同的物理载体上运行,因此由不同材料构成的物理系统可以具有同样的心理状态。意识状态属于心理状态,从而也能由计算程序产生。对计算功能主义的一个重要反驳是“普遍实现”问题。原则上,同样的计算程序可以在无限多的物理载体上实现,在同一个物理载体上也可以实现无限多的计算程序。如果心灵等同于计算程序,那么心灵将会无处不在,而且同一个大脑将拥有无限多的心灵,这十分荒谬。不过,计算功能主义可以增加一些限制条件,主张只有在具有特殊因果力的物理材料上运行的计算程序才能成为心理状态,满足特殊条件的心理状态才能成为意识。

【嵌牛提问】人的意识究竟是什么?

还有一些著名的思想实验如“颠倒光谱”、“僵尸论证”和“中文房间论证”等都致力于否定计算程序产生意识的可能,但计算功能主义者也纷纷提出各种理由捍卫其立场。人工智能预言家雷·科兹韦尔指出,很多关于计算程序的讨论过于关注串行的、离散式的符号处理技术,这确实很难产生意识,但是未来的计算机却可能依赖于完全不同的技术,例如巨量并行处理、混沌突现、量子计算、神经模拟等。总之,前人对计算程序能够产生意识的反驳并非决定性的,许多学者继续努力探索着意识的计算理论。目前这方面比较有影响力的理论有:由伯纳德·巴尔斯、斯坦·弗兰克林发展出的“全局工作空间理论”,由希蒙·埃德尔曼、托马尔·费克特等人发展出的“状态空间几何理论”,由朱利奥·托诺尼、大泉匡史等人发展出的“信息整合理论”。这些理论试图用计算的术语来解释意识,基于这些理论所建构的具体计算模型可以在一定程度上量化地解释和预测某些意识现象。

美高梅在线登录网址,【嵌牛正文】

“全局工作空间理论”的特点是能够说明人脑的大量并行处理过程中的大部分是无意识的,只有少部分能够进入意识且时刻在流动变化。该理论把认知系统视为一个分布式工作网络的集合体,而意识则是一种稍纵即逝的记忆能力,这种记忆在任何时刻都具有占支配性地位的特定内容或信息,该信息是广泛分布于整个认知系统中的。基于该理论设计出了“学习型智能分布主体”模型,该模型的基本单元是“认知循环”,每个认知循环包括感觉、注意和行动选择三个阶段。主体频繁地从其环境中获取信息然后加工这些信息,通过更新对外部世界和内部世界的表征尽可能理解其当下情境;由无意识的各局部网络所加工的信息相互竞争,其中一部分表征情境的信息获得胜出而进入主体注意的范围,这成为意识的内容并被广播到全局网络;依据广播的内容主体最终选择出一个适当的行为反应并执行它。高阶认知过程是由许多这些认知循环组成的,而所有这些认知循环的连续序列就构成了认知主体的生命过程。需注意模型中不管是无意识的还是有意识的阶段都是由关于神经—生物过程的算法所描述的,原则上类似的算法也可以在机器上运行。

在当代意识研究的百花园里,脑科学家提出的意识理论同样引人注目。著名诺贝尔生理学奖和医学奖获得者、美国洛克菲勒大学神经科学研究所所长、美国国家科学院、美国艺术和科学院院士杰拉尔德·M·埃德尔曼(Garald M.Edelman)(1929一)和其同事托诺尼(Giulio Tononi)(1960一)在阐述自己的意识理论时,尽管没有像另一位诺贝尔奖得主克里克(Francis Crick)那样使用“惊人的假说”之类的语言,但其字里行间、内容深处无不浸透着“惊人”的气息。著名心灵哲学家赖尔(Gillbert Ryle)对这一理论的特点作出了十分中肯的表述,认为它“把一个谜团转化成一个问题,并且朝解决这个问题的方向走出了很长的一段路。”

“状态空间几何理论”则强调意识经验是在时间中展开的,因而首要关注的是认知过程的动态性。认知系统在某个时刻的状态对应状态空间中的一个点,而认知系统在一段时间中的变化过程就会对应状态空间中的一条运动轨迹,该理论的基本分析单元就是动力系统的轨迹。轨迹的特定结构对应于意识经验的产生,没有这种结构也不会有意识。具有不同内容的意识经验对应不同形态的结构,而意识经验的丰富程度则对应结构的复杂程度,粗糙的结构反映着经验内容中高阶的抽象范畴,精细的结构反映着经验内容中低阶的具体范畴,不同轨迹间距离的远近反映着经验内容的相似程度。于是意识现象转化成了状态空间中的几何学,可以用数学方程来刻画。

厘清“谜团”

“信息整合理论”是从意识现象的组合性、信息性、整体性和排他性出发的。所谓组合性是指每个经验内容都是由多个方面组成的,例如某人可以同时看见左边的一个红色三角形和右边的一个蓝色正方形;信息性是指每个经验都以其独特的方式区别于其他可能的经验,从而是提供信息的;整体性是指每个经验都是不可还原为独立的成分的,例如看见一个红色三角形不可还原为看见一个非红色的三角形加上看见非三角形的一团红色,该经验是一个整体;排他性是指在任何给定时间只有一个经验具有其完整的内容,而不是多个经验的叠加,并且每个经验具有确定的边界,只有某些事物能被经验到而其他事物不能被经验到。接着,该理论界定出相应的条件,构成认知系统的物理机制必须满足这些条件以说明意识现象的各种特征。分析的基本单元是诸如神经元或逻辑门这样的单个“机制”,组合性要求单个机制之间可以组合成高级的机制系统;信息性要求机制或其系统能够选择出特定的因果信息提供给意识;整体性要求机制或其系统只有选择出一个不可还原为独立成分的因果信息才能将其提供给意识;排他性要求一个机制或机制系统一次最多只能提供一条因果信息给意识。最后,意识经验的现象性质与物理系统的信息/因果性质之间通过某种同一性贯穿了起来,基于具体的物理模型进行计算可以得出关于意识的重要结论,即认知系统的复杂与活跃程度同意识的有无之间并没有直接的对应关系,真正与意识的丧失和恢复相联系的是信息整合的崩溃与恢复。该结论符合针对大脑的经验研究,例如小脑的神经元比大脑皮质层的神经元更多,然而意识却没有在小脑产生而是在皮质层产生;有时候虽然大脑的神经活动保持活跃,人却已经失去意识。理论上这些结论也将适用于可能的人工智能系统。

埃德尔曼等人认识到,意识问题之所以长期得不到解决,甚至愈来愈麻烦,根本原因在于:没有厘清意识概念本身。因为“意识”一词有很多不同的用法,例如它可以泛指有意识的心理现象,在这个意义上,思维、情感、意志活动都又叫做意识。其次,“意识”还可以指人的清醒状态,例如一个被打伤的人苏醒过来,我们可以说他“有意识”。第三,“意识”可以当作及物动词使用,表示一种可等同于“知道”“觉知”的活动。最后,还可以在“经验”“体验”“感受”的意义上使用,可以看作是贯穿于一切有意识心理状态中的共同要素。如此等等,不一而足。如果不加以分析,面对意识,我们要么可能无从下手,望“洋”兴叹,要么匆忙进入,最后以陷入了无头绪无法自拔的困境而告终。因此把哲学中的意识问题比作“谜团”是不无道理的。有鉴于此,埃德尔曼等人在阐述自己的意识理论之前,花很大力气对问题本身做出分析和梳理。他们通过一个简单的例子引出了真正的意识研究直指的对象。

以上理论有个共同点,就是先考察意识经验所具有的某些特征,然后以这些特征作为约束条件,寻找能够实现这些特征的物理架构及其因果过程,接着对这样的物理架构和因果过程进行量化的数学刻画。诚然,作为意识理论,它们恐怕仍然未能解决意识的“难问题”,即何以从客观物理状态中产生出具有主观感受性的意识。但对于计算程序能否产生意识这个问题而言,其关键在于意识状态与特定的功能状态是否存在直接的对应关系。假如这种对应关系存在,那么计算程序产生意识便存在其可能。意识的计算理论还有很漫长的路要走,但这是个充满活力的方向。

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(作者单位:中山大学哲学系)

“极目长空,我看到平展展的天空苍穹,一轮耀目的太阳以及下面的其他万物,我是靠哪些步骤做到这一点的呢?一缕阳光射人眼中,并聚焦于视网膜,它引起了某种变化,这种变化又往上传到脑顶部的神经层。从太阳到脑顶部这整个一连串事件都是物理的,每一步都是一种电反应;但继之而来的是一种和引发者全然不相像的变化,对此我们完全无法解释。在脑中呈现出的是一幅视觉场景:我看到天空的苍穹和其中的太阳,还有其他可以看得见的玩物。事实上,我知觉到在我周围的世界图景。”观看太阳的过程,大脑内的电反应以及之前的过程是无意识的物理过程,都是有关科学可以清楚描述和把握的过程。在电反应之后的过程无疑是不能“共享”的、前此的科学只能间接予以认识,但同样是真实的、谁都不能否认的过程,它与以前的变化“全然不相像”,但有此过程的人却有生动逼真的经验或体验。例如,一是有关于外界的图景显现出来,但它又不是外物本身;二是主体对这一过程以及呈现出来的东西有“觉知”(awareness)或“意识”。埃德尔曼等人认为这就是意识理论要把握的意识。这种意义上的意识不仅是客观存在的,而且还有许多独特性质。但是,大脑的物理学过程是如何引起主观意识感受的?这正是查默斯(David J. Charlmer S)等人所说的意识的“困难问题”。

这种意义上的意识当然是主观的,但一经发生,又是客观存在的,因此可以成为科学研究的对象。然而要从科学上加以认识,首先必须搞清楚其自身的特殊性。埃德尔曼等人认为,意识至少有如下特点:首先,意识具有整体性,即意识状态不能被意识主体分解成一些独立成分。第二,意识具有信息性,即在任何一个时刻一个人可以经验到无数的不同意识状态,并可以从无数可能的意识状态中选取一个状态。第三,意识状态具有高度分化性,意识主体能从这些存在的丰富性中,有意识地进行区分造成差别的信息。第四,意识经验具有复杂性。意识状态复杂多变,每一个有意识的人都会经历巨大数量级别的意识状态。第五,从认识论上说,意识具有主观性和私密性。某一时空发生的意识体验具有一次性,甚至,意识根本不能被主体和独立于主体之外的观察者同时“共享”观察,因此,意识具有其特殊的私密性。

埃德尔曼等人意识到,基于上述特点,不同的人会得出不同的结论。例如传统哲学正是根据意识的上述特征断言:意识只能是哲学的固有领地,只能成为哲学思辨的疆场。埃德尔曼不赞成这一看法,认为传统哲学在研究意识时具有不可克服的局限性。“这种局限性部分是由于假定单靠思索就可以揭示有意识思维的来源。这一假定很明显不正确。”他认为“科学地研究意识必须有这样一个步骤,即考虑意识的特殊性是什么,直到拒绝任何不受物理规律支配的假定。”有关科学在研究意识时,不能像对待水、火这样的自然事物那样,而必须从特殊角度切入,用特殊的方法手段,基于新的观点,通过特殊的过程加以探讨。埃德尔曼指出:意识的特殊性在于它和科学观察者的关系,一旦我们开始对这一对象研究时,我们就不能把我们自己置身事外。但是,当我们研究其他科学对象时,却总是这样做着。科学解释意识实际上是要说明意识发生时,个体自身所发生的过程。

埃德尔曼等人最终把解决意识问题转化为一个明确的任务,科学研究意识要做的就是要揭示产生意识的神经物的活动这一事实,其研究策略不只是在于找出和阐明那些对意识经验的主要性质起作用的神经元,更在于要找出和阐明那些对意识经验的主要性质起作用的神经过程。科学研究意识要揭示的是产生意识的充分必要条件,意识为什么会有一些自己的特殊性质?意识的本质是什么?严密考察了意识的性质及其科学意识研究的特殊性之后,埃德尔曼等人提出了自己特殊的方法论原则。

“方法论上的假设”

要扫清障碍,解决意识难题,首先必须找到新的描述方法。埃德尔曼等人认为,如果找到了这样的方法,,我们依然能像对待其他的科学对象一样,给予意识某种令人满意的科学解释。埃德尔曼深信一切现象都适合于科学研究。在过去,没有人会相信人类能直接把科学的触角伸向自己的心灵,这种对“黑箱”的接近乃至进入至多只是一种憧憬和向往。在今天,无创伤脑成像技术的发明和发展,计算机视觉仿真实验,脑电图和局域场电位的研究成果,用电极直接记录动物神经细胞活动的实验,这些科学进展都为打开意识“黑箱”创造了条件。其次,由于意识在认识论上的特殊性,要对之做出科学的解释,还必须建立一些“方法论假设”,或者说必须建立起观察者能有效研究意识的新观点。埃德尔曼等人采取了三条有关的工作假设作为研究意识的方法论平台,即物理假说、进化假说、主观特性(qualia)假说。

(1)物理假说。这是一个彻底抛弃二元论的假说,埃德尔曼认为“意识的所有说明都必须拒绝非物理原则,例如二元论”,即假定意识是由某个脑的结构和动力学所产生的一类特殊物理过程。

(2)进化假说。认为意识是进化的产物,因而不是任何事物如计算机也具有的性质,意识与生物形态、结构有关,是由某种形态所产生的动力学过程。它产生出来后,又会影响后续的自然选择和动物个体的一生。 “在神经领域科学地理解意识……任何意识的说明都必须拒绝非物理原则,例如二元论,并像身体的进化一样也有进化的声音。”

(3)主观特性假设。认为意识的主体、定性的方面具有私密性,主体的经验感受往往并不能直接通过本质上是公共的和主体间的科学理论进行交流。但是,埃德尔曼否定意识觉知的神秘性,认为主观特性其实是复杂的脑所做的多方面区分(discrimination)的表现形式。主体感受性质并不是不可解释的神秘存在。

此外,埃德尔曼等人认为,要解决意识难题,必须对三个基本关系加以清晰的认识。一是存在和描述的关系。他们认为存在无论从实体方面来说还从时间先后来说都要先于描述。意识是生物体独有的特性,任何形式关于意识的描述都不能代替产生意识的有形生物体,对意识的科学研究不能离开对生物体的研究;二是实行和认识的关系。埃德尔曼等人认为在学习许多涉及到人的理解的事情上,实行一般总是先于认识,而人工智能的编码是典型的先认识后实行;三是选择主义和逻辑的关系。埃德尔曼等人认为选择主义先于逻辑。基于进化假说,逻辑作用对于动物肉体和脑的发生来说都是不必要的。选择主义造就了脑,在此之后个体的脑才学会了逻辑原理。这一点,人工智能与此相反。

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因此,埃德尔曼等人把注意力集中到了产生意识的神经动力学过程上,而不是像以前其他研究者那样把注意力集中到仅限于产生意识的部分脑区。他们认为,“更为特别的是要把注意力集中到确实能解释意识的那些最基本性质的神经过程。”。埃德尔曼等人就是在这个特殊的平台上建立了自己的意识解释模型,开始寻找意识具有其特殊性质的原因。也就是说,科学意识理论的任务就是揭示意识现象的神经底物,说明意识经验事实赖以成立的“充分必要条件”并解释这种现象的性质,甚至也能解释为什么只有在这些条件之下这类现象才得以发生。果能如此,便能顺理成章地解释意识所表现出来的私密性、主观特性、复杂性、分化性、信息性的特殊性质。然而,要把意识当作一个过程来加以科学的认识,我们就必须首先知道脑的工作过程。

“给脑画像”与选择主义

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