神经科学能解释「万物通灵」吗?

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本文转载自机器之心  

“科学不仅可以与灵性共存,而且还是灵性的源泉。”——卡尔. 萨根

看来我们似乎迈入了人与科学发展史中的一个特殊时期,在这个时期,实证研究和演绎推理能从精神上使我们很确切的知某些事物。但在此之前,我们需要明白这是如何做到的。

神秘主义的衰落与灭亡

当我们习惯性的用物质性和实证性来描述自然世界时,那些有关非科学的万物信仰说正以前所未有的速度不攻自破。绝大多数受过高等教育的人不再接受超自然学说和宗教典籍里的神迹,他们也不再相信那个声称惩恶扬善——正义的灵魂能得到永恒极乐、邪恶的灵魂遭受无尽惩罚的超脱于生命的“神秘境遇”确实存在。

这是因为近代科学对过去人们无法解的现象提供了无懈可击的解答。当今时代,我们已经完成了对大部分事物的科学解释,我们发现了黑洞产生的原因及它们的几何属性;我们了解新物种如何进化并运用统计学原理来控制进程;我们甚至对宇宙万物诞生的那个时刻做出了漂亮的解释。但是,没有任何一位严肃、渊博的科学家能告诉你,我们已经完全弄懂了那个每个人(看起来)最熟悉的东西——我们自身的意识。

伟大的科学未解之谜

我们跨越了笛卡尔时代,他曾经推测意识是一种不遵循物理法则的无形的精神,我们迄今仍无法对“体验”背后的科学进行完善且满意的描述。我们就是不知道如何将意识量化。做不到这点的话,我们如何知道那些无法与我们交流的非人类生命形态也具有意识?一只猫有意识吗?可能大多数人会赞同这点,那么瓢虫呢?如果有,那我们又如何判断何种生命形态比其他生命形态更具有意识?那些展现出令人印象深刻的智力行为和慎密记忆的诸如海豚、乌鸦等动物,它们也采取和我们相同的方法来感受世界吗?无法测量意识,我们就几乎不可能回答这些问题。幸运的是,有一种愈来愈被广泛接受的神经科学理论旨在解开这个谜团

信息整合理论的复苏

信息整合理论(Integrated Information Theory,以下简称IIT)已经成为当下神经科学领域的热门话题,其宣称要提供一种精确的方法来测量意识,并用纯数学方法来对这种现象加以描述。该理论是由精神病学家和神经学家Giulio Tononi首先提出,后来吸引了科学界一批重要人物的关注。其中一位就是艾伦脑科学研究所(译者注:由微软创始人保罗•艾伦成立,计划绘制人类意识的基因图谱)的首席科学家Christof Koch,现在他与Tononi共同捍卫该理论。Koch成名于和DNA共同发现者Francis Crick的长期合作,使得对意识的研究登堂入室,成为神经科学领域的主流。现在,Tononi、Koch与越来越多的科学家一起积极投入到了IIT的研究,其中一些科学家来自神经科学之外,这些人有个相同的特点——他们相信自己现在所从事的工作正在将一个科学未解之谜抹去,受人尊敬的物理学家和畅销书作者Max Tegmark就是其中一员。他们相信一些信息能够被量化。

那么,现在能看出这一理论对于著名科学家们来说是件大事情。但疑问随之而来,对于那些像意识这般难以明确定义或看上去难以捉摸的事物,IIT在尝试对其量化时所达到的精确程度如何?

信息整合理论概述

跟计算机类似,大脑储存并处理信息。然而却是信息在大脑网络里的分享给予了我们丰富多彩的意识体验。让我们来考察一下我们是如何观察夕阳的吧,得益于大脑成像技术的发展,现代神经科学得知当我们观察夕阳时,大脑中会有多个不同的区域被激活,每个区域将会各自处理关于不同特征的信息。一个被称为“V2”的视觉皮层会处理云彩的形状和黄色与橙色的阳光。当你远眺地平线时,颞叶上的听觉区会收到拂面而来的风声的信息。与此同时,被风吹拂的皮肤会在躯体感觉皮质中产生电信号,从而产生触觉,同时我们还知道远处正在发生的其他事情。但我们所感受到的却是一个融为一体的意识体验。

根据IIT,这个统一的体验依赖于大脑将收到的所有感觉信息融合(或整合)为一体的能力。为了度量整合的程度,Tononi利用了美国工程师Claude Shannon(信息论创始人)在20世纪中期创制的信息论的数学原理,并将其应用到了大脑上。按照信息整合理论,这些信息度量指标允许我们计算出一个唯一精准的数字来描述任一时刻大脑中信息整合的程度。这个度量数字被Tononi称为“Phi”(Φ),并被当作意识的指数。一个系统的Phi越高,则它的意识程度就越高,而不管它是一个小孩的神经系统、或是一只猫的、甚至是一只瓢虫的。

一些棘手的问题

这听起来简单又直白,不是吗?这难道不是科学一直在努力做的事情吗?客观的描述事物,拨开难解的自然现象的重重迷雾?而对于揭示意识这一哲学家为此奋斗了数个世纪的命题,科学还能够胜任吗?科学的确能够回答一些非常重要的问题,但是当你从理论追溯到逻辑结论时,事情就开始变得难以理解。但是,在我们得出吊诡的结论之前,先从一些棘手的问题开始——那些被现代物理完全无视,第一眼看上去甚至毫不起眼的问题。

物理过程如何产生内在的主观经历?

物质如何处理第一人称视角?

仅是电子信号,如何就能产生被定性的感知和意识?

为什么信息就应该首先被“感受”?

这些问题实质上阐述的是同一类问题,即被哲学家称之为“意识的难题”,这也被许多神经学家所接受。相反的,那些“简单的问题”(虽然也十分棘手)关注的是位于意识底层的计算和认知机制,与经历描述属于不同类别。以往的科学只关注解决那些与“意识的简单问题”相关的问题,一些科学家依旧相信关于主观经历的问题无法被量化研究,因而只能成为哲学家的研究课题。另一些人甚至拒绝承认意识的存在!然而,意识的真实存在是不证自明的,拒绝意识的存在就是拒绝自我的存在。IIT是独一无二的,因为其把意识视为一种真实的、能够被客观描述和量化的现象。

IIT真的能够解决“意识的难题”?例如“从物理世界中是如何涌现出主观意识体验的?”

人们对这个问题的答案并不确定。大脑存储和处理信息,但人们依然不了解这些信息究竟是如何以及为何产生各种主观感受的。信息集成理论告诉我们能够测量出意识的程度(Phi 或φ),但却无法回答不同信息是如何产生不同感受的,就像熊熊火焰或性高潮所带来的不同感觉。正如哲学家Ned Block所说,变量Phi可能与意识的程度有关,但无法解释意识产生的原因。

信息集成理论究竟如何才能解释主观意识体验产生的原因?

Christof Koch的回答是,意识是我们这个宇宙的根本属性,只要有集成信息存在,就会有体验的产生。这个理论将意识的存在定义成一个既定的、无需证明的公理。或者说,这就是一种自然现象——信息除了外在的比特组成以外,还有内在属性。

让我们再来看看这其中的逻辑是否成立。大脑用一定的状态来表示相应的感知,大脑状态同时也是信息状态。因此,是信息在感知某些事物。在IIT理论框架下,猫一类的低等哺乳动物拥有一定的意识感知,昆虫也是,即便是微乎其微的意识。这种看法符合我们的直觉,但神经系统是在何时产生意识的呢?是有一个魔法般的“奇异点”存在吗?就像开关一样突然开启了意识?而更有可能的情况是意识来源于“经验”的逐步演变,从单细胞生物简单的、原始的感觉逐步演化到人类复杂的、定性的意识。那么,对于同样可以整合信息的非生物系统,也能进化出意识吗?

事情开始变得不可思议

IIT 的有趣之处在于,意识实体并不一定非得是有生命的有机体。任何一种能整合信息的系统,不论它是基于碳元素,还是由硅芯片、金属线圈组成,都能产生意识状态。现代计算机作为信息处理器具备了一定经验,但这些经验可能还太少,以致于人类难以察觉。事实上,根据 IIT ,它确实能够“感觉”到些什么,就像你的iPhone。人工智能研究者可能会为此感到高兴,他们一直渴望在未来的某一天,自己创作的东西能“活”过来。在我们这个技术驱动的世界里, IIT认为意识既在我们家中,也在我们手中。

尽管这看起来很奇怪,但机器能有意识——这种想法并非完全那么高深莫测,特别是大量科幻作品已将具有自我意识的机器人潜移默化的植入到了我们心里。这个理论离我们还很遥远吗?不。

如果你很聪明(或许智商也非常高),那么在阅读上述内容时,你或许已经大致这样或那样的在考虑以下问题。人类不是一直在借由彼此相连的计算机组成的全球网络交换信息吗?而这些计算机就是在以某种复杂的方式进行大规模的储存和集成信息!是时候跟随 IIT 进入兔子洞了。

互联网的觉醒

如果我们要严谨的看待IIT,就必须接受这样一种可能,即类似于互联网的这样一个系统也可以像生物神经系统那样拥有意识状态,只要它的信息整合模式与人类的相似。Christof Koch正在探索这种可能性:

“想一想互联网——这件人类所创造出来的规模最大、也是最复杂的作品,它由数以亿计的电脑连接而成,借助于光纤和铜缆,电脑间基于急速的通讯协议迅速建立起实例化的、特定的连接。而每个参与其中的电脑处理器又由几十亿个晶体管组成。若将互联网看作一个整体,它大约囊括了10的19次方个晶体管,相当于10000个人类大脑中突触数量的总和。因此,仅就互联网中包含的组件数量而言,它就超过了任何一颗人类大脑。现今的互联网是否具有自身的感知能力还只是一种猜测,但这种可能是绝对可以想象的。”

然而,我们在今天说目前的互联网已经能像你我这样拥有主观经验,这种可能性还微乎其微。我们的大脑经历了几百万年的进化,不断开发并逐步完善出现在的信息处理能力。但是,我们依然很确定完全有可能诞生一个拥有自我意识的互联网。

以信息为基础的集体意识

没错。IIT允许了一种抽象的“超级生物体”的出现,它由许多单个生物体组成。许多令人困惑的问题也接踵而至,比如,如果网络真的将经历所谓的“觉醒”,那它是否会呈现出某些统一而协调的行为方式,且这样的方式是否足够明显到可以被观测?又或者,我们会不会成为一个更大系统里的一个个无知的个体,就好像单个神经元无法意识到它对整个精神状态所做错的贡献一样?设想一下,一个活的机体从本质上掌握了全人类已获取的所有知识,这种设想不仅有趣,还有科学价值。

单从理论上看,一个有完全意识的系统能在空间中生长和演化到多大,这几乎不受限制,除了信息及其复杂性的增长速度会对此产生影响。根据已有的经验,这种增长可能是指数级的。

至此,我们已经探讨了意识在不依赖任何实在的物理结构的情况下所能跨越的遥远距离。那么,是否会有一些信息的整序过程小到根本看不见呢?

质子的感觉

IIT称,任何拥有非零Φ的物质都有主观经验,其中就包括亚原子粒子。Koch说:“即使是简单的物质,也会有Φ (信息整合)。质子和中子就是由三个从未被单独观测到过的夸克组成。它们共同构成了一个无限小的集成系统。”

这一结论的影响极其深远。这意味着,意识就像一种经验的宇宙之网遍布整个空间。认知无疑是其中拥有重要整合信息的最大一部分,但事实上,“智力”(或是“心智”)无处不在。IIT其实就是古老哲学观点“泛心论”的当代表达。在你因为它的命名而打发掉这个概念之前,你应该知道,像Baruch Spinoza(巴鲁赫•斯宾诺莎,唯物哲学家),Gottfried Leibniz(戈特弗里德•莱布尼茨,哲学家、数学家)和William James(威廉•詹姆斯,美国心理学之父)这样重量级的学者都认真思考过泛心论。它的核心思想是,所有物质都具有一个精神层面,这就使得意识是普遍存在的。

Koch继续说到:“整个宇宙都充满了感觉,我们被意识所包围并沉浸其中。它存在于我们呼吸的空气中、我们脚下的土壤中、肠道的寄生菌中,以及赋予我们思考能力的大脑中。”

一种被科学驱使的灵性

到目前为止,信息整合理论在客观描述意识的众多理论中是最佳候选。同样的,这也需要我们去考量这些想法的可能性,即便它看起来有些激进。以前,思考这些问题是那些在大学里吸着卷烟的学霸们的专利,但现在变成了最聪明的科学头脑所要承担的任务。当我们“亵渎”甚至是颠覆了祈祷者所信奉的物理定律时,如果那个此前被奉若神灵的人被我们这种行为所激怒的话,那他将变得可笑至极,而多数理性的思想家都会同意这一点。这个理论没有给出任何承诺,它只是简单揭示了一种本质上的和谐,以及一个不仅仅局限于生物系统之中的、更加普遍的精神存在。IIT这种必然的逻辑结论和哲学蕴含既优雅又精确,它的价值在于提出了一种全新的科学层面上的灵性来对灵魂存在进行重新刻画,即便是那些最倔强的唯物主义者或者是最虔诚的无神论者,也会因此而败的心服口服。

爱因斯坦说,未来的宗教将是宇宙宗教。它应当超越个人化的神,避免教条和神学,涵盖自然和精神两方面。它的根基应建立在某种宗教意识之上,而这种宗教意识的来源是在把所有自然的和精神的事物作为一个有意义的整体来经历时所得到的体验。

本文来源sicienceissex,由机器之家独家翻译,成员:赤飞、电子羊、微胖、小勺、胡悦、墨子初、翬、罗康、Jue、赵云峰。(P)

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