什麼是意識—關於意識與人工智慧的討論和思考（二）

如前所述，要創造出有意向的人工智慧，我們必須理解意識的本源或本質以及其產生的機理，畢竟無論強弱人工智慧都是以人的智能為藍本的。

但關於什麼是意識的問題，本文無意給出答案，因為這個問題目前根本沒有答案。本文只從宗教、哲學、心理學和科學以及日常理解等幾方面來梳理一下迄今為止人類對自身意識的認知程度。

宗教（神學）對人的意識的影響

一般而言，神學認為人類的意識來自於更高級的神靈賜予的能力，至於意識是什麼並不是考慮的重點；宗教通過神靈觀念的確立，使人喪失主體意識，也就是喪失了作為一個人所應有的自尊、自重的精神狀態。最主要特徵就是把人的主體意識中基於人的主體性形成的具有自主性、能動性和創造性的意識讓渡給虛幻的神靈，剝奪了人為之人的主體意識中的積極進取的自覺意識和精神狀態。

雖然宗教對人的意識的影響是消極的，但是從反面啟發我們，作為研究對象的人工智慧，某種程度上，要防範可能帶來的危險，是否要象發展出類似宗教的系統控制未來可能有自我意識的機器（人）？相對而言，人類就成了所創造的人工智慧的「神」。

哲學關於意識的觀點

在哲學領域，意識是與物質相對應的哲學範疇，與物質既相對立又相統一的精神現象。人類對意識現象的認識經歷了一個複雜的發展過程，在人類早期，人們曾把意識看作是一種獨特的、寓於人的肉體之中並可以脫離肉體而存在的靈魂的活動。古代的唯心主義哲學家通過哲學論證鞏固、發展了這一觀念。柏拉圖認為靈魂在進入肉體之前，曾居於理念世界，具有理念的知識。中世紀經院哲學認為，靈魂是一種單純的精神實體，靈魂是不死的，可以脫離肉體而存在。古代的唯物主義者強調意識對物質的依賴，往往把意識或者靈魂說成是某種物質，如古希臘的德謨克利特認為靈魂是由精細的原子構成的，中國的荀子提出「形具而神生」，范縝主張「形質神用」。

在近代，眾多的哲學家從物質與意識的關係的角度，對意識作出定義，並探究意識的來源和屬性，得出了不同結論，如笛卡爾提出意識與物質相互獨立的二元論；巴克萊主張「存在就是被感知」，把意識作為世界的本原；霍布斯洛克等則認為意識是物質的產物；狄德羅、拉美特里等則明確指出意識是人腦的機能和屬性；德國古典唯心主義哲學家提出並以思辨的形式闡發了意識的能動性問題；費爾巴哈則不僅提出人腦是意識的生理基礎，而且還初步涉及到意識的社會根源問題。馬克思和恩格斯在批判地繼承前人認識成果的基礎上對意識的起源、本質、作用作出了辯證唯物主義的闡釋。辯證唯物主義認為，意識是人腦的機能和屬性，是社會的人對客觀存在的主觀映象。這種主觀映象具有感覺、知覺、表象等感性形式，也具有概念、判斷、推理等理性形式。

其中，以17世紀中葉法國哲學家、科學家笛卡爾提出的二元論意識模型最具影響力。二元論是本體論的一支，認為世界的本原是意識和物質兩個實體，試圖調和唯物主義和唯心主義的哲學觀點。二元論主張世界有精神和物質兩個獨立本原的哲學學說，它和一元論相對立。由於二元論實際上堅持了物質與意識彼此並沒有前提關聯（或是互為前提），容易被一些唯物論者認為是唯心的；但實際上，二元論的概念決定了它不能偏向其中任何一方。

馬克思主義哲學認為：「意識是物質的產物，是人腦的功能，是物質的反映」。

一元論是認為世界只有一個本原的哲學學說，是本體論的分支。唯物主義的一元論肯定世界的本原是物質，唯心主義的一元論肯定世界的本原是精神。馬克思主義哲學認為，在唯物主義的一元論中，只有唯物辯證法的一元論才科學地論證和全面地貫徹了物質是世界的本原的觀點。

哲學上關於意識的討論對研究有意向的人工智慧最大的啟發就是，要想創造出有意向的人工智慧，必須摒棄二元論，承認意識是一種物質，是可以在大腦中產生的物質形態，因此推斷，某種類腦結構也可能產生意識，複雜到人腦程度人工大腦有可能產生意識。因此，從哲學上講，人工智慧研究必須認同唯物主義一元論觀點。

心理學關於意識的研究

心理學界對意識(consciousness)的理解分廣義和狹義兩種。廣義的意識概念是指大腦對客觀世界的反應，這表現了心理學脫胎於哲學的一種特殊的學術現象，而狹義的意識概念則是指人們對外界和自身的覺察與關注程度，現代心理學中對意識的論述則主要是指狹義的意識概念。

心理學上的意識，通常是特指人的意識，尤指人類個體的意識。與哲學上「意識」含義不同，這種通常意義上的「個體人的意識」是比較易於理解的。個體人的意識，是個體人由其物理感知系統能夠感知的特徵總和，以及相關的感知處理活動。人軀體的物理感知，基本分為「所感知的特徵總和」即本體感知和外部感知，相關的感知特徵「處理活動」則是「思維」。由於人的進化和遺傳特性，感知行為根據結果可以分為原意識和顯層意識（即顯意識）。原意識，是人體由動物（特指猿群）進化而來的適合人類個體生存的基本感知。類似於弗洛伊德提出的「潛意識」。原意識基本可以歸納為四種：生存欲、繁殖欲、群體欲以及移植欲。顯意識即思想，它是個體人生活在人類群體（社會）中所受到教育的結果。語言、文字、道德、倫理等範疇就是人的顯層意識。顯意識是直接決定人的行為的意識，也是人區別於動物的顯著的質的特徵。

心理學家西格蒙德·弗洛伊德在他的《精神分析學》中是這樣界定「潛意識」的，「是潛藏在我們一般意識底下的一股神秘力量」。對這種所謂「潛意識」還有叫什麼「右腦意識」、「宇宙意識」的。日本人春山茂雄還給「潛意識」起了一個更發人深思的名字叫「祖先腦」。

此外，還可以按照不同的標準把意識區分為理性意識與非理性意識、形象意識與抽象意識、傳統意識與現代意識、現實意識及未來意識。還可以區分為三種意識層次：無意識、非自覺意識和自覺意識；三種意識水平：感性意識、知性意識和超越性意識等。

心理學上關於意識的分類有助於我們在創造有意向的人工智慧時，根據心理學分類去構建某種可設計、技術上可行的模型或理論，指導強人工智慧的實現。事實上，現階段，關於意識的科學研究正是基於心理學的研究成果。[1，2，3]

關於意識的科學研究

科學與哲學和宗教不同，致力於探求意識的物質基礎，進而以其物質性確定其物質的載體。

17世紀中葉，是以實驗為基本特徵的近代科學剛剛開始的時代（一個標誌事件是，16世紀末伽利略完成了自由落體實驗，並於17世紀20年代發表了他的發現），從此，近代科學開始以實驗方法研究意識，特別是17世紀下半葉牛頓定律發現以來，進一步促進了科學開始以物理定律研究意識問題。到了19世紀，無論自然科學家還是社會學家都已經習慣於採用物理學、化學、數學乃至生物學、考古學的理論解釋一切宇宙之謎、自然界之謎，當然也包括生命之謎，以表明與神學和二元論哲學的決裂。但是一到人類意識、思維和生命領域，似乎所有的公理、定律都蒼白無力起來；所有的專家、學者也都束手無策起來。

隨著自然科學的發展，科學家們用機械世界觀研究自然和宇宙，花了幾個世紀時間研究，依舊不知道意識是什麼。意識(consciousness)，對科學界來說仍然是個迷。最大的問題在於，無法利用時間、空間、質量、能量等來測量意識，儘管我們每一個頭腦清醒的人都知道自己的意識是存在的。如何研究無法用常規方法測量而又存在的意識呢？

首先，現代醫學在神經和大腦上對意識進行了廣泛而深入的研究，對大腦的許多功能已經有了不少的了解，但仍然無法解釋「意識的難題」（thehard problem of consciousness）。自培根以來，現代科學的主流世界觀認為物質決定意識，意識是在物質中產生的副產品，這種唯物論觀點遇到了難以克服的困難與挑戰。

圖靈

如果意識是物質的，就應該遵守物理定理，也應該數學可描述。因此，近代以來，一些學者先後提出了關於意識的模型和理論。比如，現代人工智慧之父圖靈的人工智慧理論模型認為意識就是他所提出的「圖靈機」[4]，將意識歸結為機械能行性，意識的本質是演算法或可計算性，這也是計算主義的基礎。這一理論的支持者還有丹尼爾·丹尼特，提出了廣義意識理論，將意識理解為信息處理的過程，完全歸結為以電生理為基礎的信息學模型，因而意識是解釋主義或計算主義的，是人機通用的概念。德國著名哲學家、20世紀現象學學派創始人胡塞爾歸納了意識核心特徵[5]，包括認知底層的功能如感覺，也包括高級理性功能與推理。如果按照技術可實現性了解胡塞爾的意識理論，意識類似於一個技術系統的體系結構。法國布爾巴基學派成員皮亞傑提出了基於數學表達式群同構演算的同構意識模型[6]。以同構模型解答了若干哲學、科學關於機器是否具有意識的問題，如圖靈測試、胡塞爾中文屋問題（機器是否有意識）[7]。

DNA之父克里克和同事Koch在90年代提出意識相關神經區理論，認為應該從神經科學入手，尋找一個能夠產生某種特定意識感的最小集合的大腦區域或神經元。

科學領域，最令人著迷的莫過於量子意識的研究。

自海森堡發現量子不確定性以來，開始有人猜測人的意識具有量子不確定性，即量子不確定性可能和意識相關。諾貝爾物理學獎獲得者尤金·威格納認為，意識是量子測量問題的根源。雖然物理學認識到意識在量子力學的層面上就存在，但是量子力學本身無法解決意識的問題。從量子力學創立時起，意識問題就一直困擾著量子力學，但長期以來，物理學家們對這一問題視而不見，試圖逃避這個令物理學尷尬的難題。[9]

由於意識被長期排除在科學研究範圍之外，因為人們認為單憑物理學不能解釋價值觀、意義和其他主觀現象。科學界認為一度流行的量子二元論違背了能量守恆定律，它的支持者是出於哲學或宗教動機。但當今越來越多的人開始相信大腦是量子過程，量子現象在意識中起著重要作用，人甚至可以改變大腦之外的量子態。

20世紀90年代中期,曾與霍金一同創立現代時空理論的英國傑出數學家、物理學家和科學哲學家、牛津大學數學系名譽教授羅傑·彭羅斯(Roger Penrose)與美國亞利桑那大學麻醉學系和心理學系名譽教授、意識研究中心主任斯圖亞特·哈默羅夫(Stuart Hameroff)共同提出了一種新的意識理論：調諧的客觀還原理論(OrchestratedObjective Reduction Theory,簡稱OrchOR)[8]，該理論認為，意識是微管中量子引力所引起的波函數坍縮的結果。

彭羅斯認為,在量子系統中,由於粒子疊加態中各態的時空幾何在質量和能量上的分布不均，因而它們時刻處於非常不穩定的狀態。這樣，當量子引力能量(EG)達到一定的臨界值時,疊加的時空幾何就會發生坍縮，即客觀還原(OR)的出現。在彭羅斯和哈梅洛夫看來，神經元微管的精細生物結構具備量子效應產生的相關條件。OrchOR理論不再將意識拘泥於傳統複雜的神經計算，而是從量子力學和神經元微管角度來構建對意識的描述，可以說在意識解釋上是極具創新性的。

然而,Orch OR理論面臨的一個最大問題就是微管中量子疊加態持續的時間是否足夠引起意識。量子疊加態是非常脆弱的量子現象,只要稍微受到外界的干擾,就會發生坍縮而引發退相干。而人類大腦是個又熱又濕的生物環境，勢必時刻干擾著微管中的量子疊加態。而且,在Orch OR理論中,彭羅斯和哈梅洛夫計算出微管中量子疊加態持續的時間僅僅為10—20到10—13秒,這麼短的時間如何能引起意識呢?

針對這個問題,彭羅斯和哈梅洛夫也未能給出令人信服的回答。Orch OR理論對意識解釋的合理性也由此大打折扣。然而,近年來,美國加州大學聖塔巴巴拉分校的維理理論物理研究中心教授馬修·費舍爾(Matthew Fisher)的研究則有望為Orch OR理論提供支持。

不同於Orch OR理論從微管結構中尋找量子效應,費舍爾則從波斯納分子中來尋找相應的線索。所謂的波斯納分子是一個包含了6個磷原子的分子結構,它大量地存在於神經細胞外液中。

費舍爾推測,與自然界中原子的原子核具有自旋性質一樣,磷原子核也同樣如此。由於原子核自旋的方向並不是一致性的,那麼,相鄰波斯納分子內的磷原子在原子核的自旋過程中就會產生量子糾纏態。而大量的波斯納分子所組成的波斯納分子集群內就存在著更為複雜和數量龐大的糾纏態,當它們參與到大腦內的化學反應過程中時,就會影響神經元信號的傳遞行為,進而影響我們的思維和記憶等意識現象。

同樣的問題是,磷原子核的糾纏態的時間是否足夠引起意識呢?費舍爾經過詳細的計算,最終確定磷原子核糾纏態時間預估可以達到105秒。這樣的結論一定程度上支持了Orch OR理論,大大緩解人們對於Orch OR理論的質疑。

不僅如此,近年來,還不斷有新的研究表明生物過程中也包含著較長時間的量子相干性。例如,2007年,克里尼等人就通過對蛋白質的研究表明,蛋白質不僅在光合作用過程中存在著量子相干性,而且其持續的時間甚至和蛋白質本身存在時間相等。2010年,《物理評論快報》上也有文章聲稱,生物系統中的疊加和糾纏態時間可以持續至100秒,超過了某些人造分子所能持續的時間。[10]

除了Orch OR研究，法蘭西學院神經生物學教授讓-皮埃爾·尚熱支持的位於法國巴黎南郊的奧賽中心實驗室的法國原子能委員會（CEA）與國家健康與醫學研究院（INSERM）大腦認知成像課題小組的克萊爾·塞爾讓在2006年以前所未有的精確程度成功破解了我們得以對視覺信號產生意識的大腦機制。奧賽研究團隊提出了借鑒美國心理學家伯納德·巴爾斯的研究成果的模型，根據神經科學的最新成果，提出了意識的神經工作空間（consciousneuronal workspace）的理論模型[11]，首要特點是「在大腦中劃分兩大再現表象空間」，其一由大腦中的一些自主神經處理器組成，這些神經細胞群在非意識狀態下平行運作，分頭處理感受到的各種刺激（聲音、氣味、色彩、輪廓等），而另一個便是意識的神經工作空間，是一個巨大的統一網路，同時連接著大部分自主神經處理器。

有這兩大空間引出了該模型的根本原則:任何刺激只有在蔓及整個意識工作空間時才能被意識到。僅僅調動一個或幾個處理器的關注並不足以使其意識化。換言之，我們只對意識工作空間正在處理的內容產生意識，雖然與此同時在不自覺中還發生著許多非意識進程，這也意味著我們每次只能意識到一件事物，這一經驗充斥於每個人的日常生活。通過該研究得到了驗證。

另外，Giulio Tononi的整合信息理論（IntegratedInformation Theory，縮寫為IIT）。IIT屬於一個科學理論而非哲學理論，不過硬要歸類的話應該屬於一種屬性二元論。IIT認為意識是複雜系統的固有性質。意識的存在不能由已知的物理定律推出，而需要全新的物理定律來解釋意識。IIT定義了一個物理量Phi來度量系統的複雜程度，並用其判斷一個系統擁有意識的多少。IIT能夠解釋很多現象，例如為什麼小腦沒有意識（因為小腦缺少反饋連接），為什麼睡覺的時候沒有意識（因為睡覺的時候神經元之間的聯繫減弱了）[12]。

目前，科學家們還在研究量子計算機試圖實現真正的人工智慧，關於量子意識的研究也許會人類在物質世界和精神世界的鴻溝上架起一座橋樑。對意識問題的征服是科學的終極目標，也是實現有意向的人工智慧的希望所在。

日常生活中的意識

大辭海關於意識的一般解釋是：「意識是人腦的機能，是人所特有的對客觀現實的反映」。

普通人都認為自己的行為都是有意識的。其實人的多數行為都是無意識下進行的。根據行為的不同，意識可以分為有目的性與無目的性。

日常生活中，我們對意識的理解更多停留在既有「春面不寒楊柳風」或者躺在沙灘上閉著眼睛享受溫暖的陽光的微妙感覺，也有「大漠孤煙直，長河落日圓」那種對壯美大自然的感動。這些都是人類有意識的結果。

但多數情況下人類的行為與機器沒什麼不同，我們不會有意區分哪些思維活動或行為是意識指導的，哪些又是無意識的，儘管科學研究已經給了我們一些答案。

人們的生活實際上更多受到周圍環境的影響，人類意識與生活、工作環境密不可分。脫離生活實際去談意識對普通人是沒有意義的。

這也啟發我們，有意向的人工智慧，應該是與其所處的環境自然地交互、融合，而不是單純利用演算法或程序使其刻意地去識別對象、進行決策。

關於意識概念需要澄清的幾個問題

意識的內涵原本是指主體對於外界事物刺激的一種反應，是一種感覺、或說直覺；再簡單、直接一點就是一種意會和識別。它不可能，說到底我們也不應該寄希望它包含和概括人類大腦的一切活動現象，尤其不能包括和替代思維和認識的內涵。譬如我們現在常說一個植物人還有意識，往往是指他或者她還存在生命。他或者她還「有氣」；他（她）的心臟功能還沒有消失；他（她）的某些局部生命細胞還活著，只是這些細胞已經失去了與相互鏈接和交流的功能；他（她）對外界事物和刺激還能作出一定的反應，而不是強調他或者她還能夠思維。

我們必須區別開兩組概念：一是從生物學上把意識和思維區別開來，或者說把思維從意識概念中獨立出來，譬如講人的「主觀意識」或者「主體意識」就應該講「主觀思維（思想）,主體思維（思想）」；二是從哲學上把意識和認識區別開來，或者說把意識越位擠佔了的原本屬於「認識」的位置讓出來。譬如在認識論上通常所說的「物質或者事物（即存在）與意識」，應該統稱為「物質或者事物（即存在）與認識」。事實上許多教科書現在已經這樣做了，問題和混亂多出在一些譯著中[13]。

關於意識的自我理解

有一種泛在意識論認為意識是一切生命（細菌、植物、動物、人類）都具有的本能，是動物細胞局部組織或者單一細胞個體的生命特徵和基本功能，在人類大腦中甚至發現了意識神經元。現代科學研究已經證明細菌和植物都是有智能的，而猩猩、海豚和牛、羊、馬等家畜也都是有意識的。

隨著哲學、科學的研究深入，人們越來越認識到意識、質量和能量一樣重要，是物質的一個根本特性，也許在微觀粒子中就存在著意識，宇宙中的萬事萬物既有物質的一面，同時也有意識的一面。量子糾纏可能就是微觀粒子具有意識的證據。科學、哲學和心理學等對意識的研究或解釋終將在微觀層面得到統一，恰如關於宇宙的大統一理論一樣。

關於意識的思考對於有意向的人工智慧的研究的重要意義是毋庸置疑的，這將有助於我們辨別目前類似娛樂界一般的庸俗的、魚龍混雜的人工智慧炒作，追根溯源，設計出對人類有意的智能機器。

參考文獻：

[1]意識（心理學名詞）

[2]意識結構初探，中國知網，2012，11

[3]意識結構與審美意識，中國知網，2005，06

[4]A.M.TuringIntelligent Machinery. Mechanical Intelligence. Collected Works ofA.M.Turing.North-Holland,1992.

[5]胡塞爾.邏輯研究.第二卷（第一、二部分）.商務印書館，2015.

[6]皮亞傑,生物學與認識，生活讀書新知三聯書店

[7]張寅生，意識科學研究進展，中國計算機學會通訊

[8]RogerPenrose and Stuart Hameroff.Consciousness in the universe: a review of the Orch OR theory.2014. Physics of Life Reviews2014.Vol.11 No.1 (39-78).

[9]顧伯平，人類意識之謎-「量子糾纏」理論引證系列猜想

[10]陳向群，量子力學解釋意識何以可能，中國社會科學網-中國社會科學報

[11]NicolasRevoy,Philippe Chambon,走進意識深處，新發現，2007，3，30- 43

[12]Tononi, G. (2012). Phi: A Voyage from the Brain to the Soul. Pantheon Books.

[13]http://blog.sina.com.cn/s/blog_5d8444a60100s66f.html

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