意識，沒有一個客觀的科學定義索抓，難以觀測認定薄霜，但它是每個人都能主觀感受到的真實。當你看到嫣紅的桃花輕搖纸兔，繽紛飛舞，聞到陣陣清香否副，清晰地感受身在桃林暖風花雨中汉矿，勾起昔日人面桃花相映紅的悵惋，你的感受認定了自己在熟悉的春日下备禀。這經(jīng)歷和想象洲拇，方才過往現(xiàn)在感受與即將到來的統(tǒng)一和諧連貫映像奈揍，綜合著各種感知的體驗構成了意識，其中有個同一的心理上連貫的“自我”作為意識的主體赋续，以內(nèi)在的視角對世界作出反應男翰。機器會有嗎？
在心智研究上纽乱，人們向來把難解的意識問題留給哲學思考蛾绎，科學只關心客觀能夠描述的智能。人工智能發(fā)展到今鸦列，機器在辨識和棋類博弈方面的智能已經(jīng)與人相敵了租冠，各種高超的智能機器噴涌而出，人們開始認真考慮機器能否形成自我薯嗤，怎樣才能具有意識的問題了顽爹。
智能的問題
早期人們對心智問題的研究，基本是內(nèi)省的感悟骆姐，這個感悟構建的心理學獨立于物理世界之外镜粤，表現(xiàn)為物質和心靈的二元論。到了20世紀玻褪，行為主義開始流行肉渴，不講主觀感覺只重客觀行為，觀察人的外在表現(xiàn)和傾向归园，不在乎所謂的心理解釋黄虱。1950年圖靈在“電腦能思考嗎？”的論文中庸诱，第一次提出“機器思維”的概念捻浦。他認為：通過電傳終端與另一邊進行對話，如果人們無法區(qū)分那邊是機器還是人類時桥爽，那么就該承認這機器具有智能朱灿。這個<u style="text-decoration: underline;">測試</u>稱為“圖靈測試（Turning <u style="text-decoration: underline; color: rgb(51, 51, 51) !important;">Te</u>st）”。他的主張在認知科學上稱為功能主義钠四。<u style="text-decoration: underline; color: rgb(51, 51, 51) !important;">計算機</u>發(fā)明后盗扒，特別是圖靈的工作，功能主義取代了行為主義缀去，成為心靈和智能研究的主流侣灶。在功能主義旗幟下的計算主義，以實現(xiàn)功能的計算來窺探認知缕碎，至今仍是人工智能研究和認知科學的標準范式褥影。
1980年代，當計算主義信心滿滿地研究智能咏雌、展望未來時凡怎，哲學家塞爾用“中文房間”思想實驗校焦，提出質疑。塞爾形象地模擬專家系統(tǒng)的符號運算统倒，說不懂中文的他寨典，躲在裝有許多中文字片的房間里，收到外面?zhèn)鱽碇形淖謼l房匆，他只是按預訂的規(guī)則挑選對應的中文字片來作為回復耸成，就給人一種能理解中文會思考做答的印象。計算機也是如此坛缕，它只是按規(guī)則搬弄<u style="text-decoration: underline;">字符</u>墓猎，無論表現(xiàn)得多么神奇，其實都不是通過思考赚楚。這是現(xiàn)代哲學中最著名的思辨之一毙沾，他針對是能夠通過圖靈測試的機器智能，在哲學界和認知科學上引起了廣泛的討論宠页。
那時的人工智能是按照符號主義的思想來構建的左胞，認為認知和思維的基本單元是符號，知識用符號依句法形成符號串表示為命題举户，認知是按形式邏輯處理符號串的過程烤宙，研究智能的工作是怎么最有效地搜索知識庫來求解。塞爾質疑心靈活動能夠通過這樣<u style="text-decoration: underline; color: rgb(51, 51, 51) !important;">機械</u>式的計算來描述俭嘁。
他認為思考不是簡單的邏輯運算躺枕，必須由具有內(nèi)在因果性的機制和意向的動力來驅動。當問起肉包好吃嗎供填？大腦中涌現(xiàn)肉包形象拐云、香氣和味道體驗的回憶，在喜好意向的驅動下近她，組織成語言作答叉瘩。而專家系統(tǒng)和中文房間，都不是從由對肉包的感受粘捎，只是分析句法薇缅，按照對照表找到最符合的字片來回復。雖然惟肖惟妙攒磨，但談不上理解泳桦，更沒有思想。
在過后的30多年至今娩缰，人工智能的主流已經(jīng)從符號主義蓬痒，轉到<u style="text-decoration: underline; color: rgb(51, 51, 51) !important;">深度學習</u>的聯(lián)結主義機制上了。<u style="text-decoration: underline; color: rgb(51, 51, 51) !important;">神經(jīng)網(wǎng)絡</u>通過學習，獲得了如同人類一樣梧奢，能夠舉一反三、由此及彼演痒，聯(lián)想推測的“感性”辨識決策能力亲轨。雖然讓機器模仿人類，不是現(xiàn)在人工智能研究主流追求的目標鸟顺，但技術的發(fā)展讓它在更高程度的智能上與人真假難分惦蚊，聽和看人類自然語言也進入應用領域，通過圖靈測試不再是個問題了讯嫂。但圖靈測試只與對應問答的功能有關蹦锋，具有同樣輸出輸入關系的功能可以由不同的內(nèi)在機制來驅動的。也許“中文房間”的符號主義操作過程欧芽，并不適用于現(xiàn)在神經(jīng)網(wǎng)絡的智能機制了莉掂，但塞爾的核心思辨仍然在質問：人對問題的回答是有意識的，由感受內(nèi)容的因果性所驅動千扔，機器會有意識嗎憎妙？它真的理解所問的內(nèi)容嗎？
意識的問題
哲學家用僵尸（Philosophical Zombie）來形容在行為上與真人無異曲楚，卻沒有思想厘唾、意志和意識的物體。它所作所為不由自主龙誊，只是被動的反應抚垃。“中文房間”的思辨自1980年起趟大，哲學家科學家就不斷地在學術刊物上爭議鹤树。作為哲學家的塞爾強調計算機的行為不是由意識驅動的，它是按照固定程序行事的哲學僵尸护昧，只是在模擬能夠思考魂迄。圖靈測試無法區(qū)分哲學僵尸和由意識驅動行為的人類，他們的本質分歧在于什么是意識惋耙？能否測定意識捣炬？
“意識”是哲學一直關注最古老的問題，自笛卡爾起绽榛，哲學家開始以嚴謹?shù)膽B(tài)度思考物質與精神的關系湿酸。科學研究的是客觀的現(xiàn)象灭美，而意識是主觀的體驗推溃。看到一片光華届腐，你感覺到了通紅的顏色铁坎，火熱的激情蜂奸，可是客觀的<u style="text-decoration: underline; color: rgb(51, 51, 51) !important;">測量</u>和物理知識告訴我們，這是頻率400～484THz的電磁波作用于我們的眼睛硬萍，但是在黑暗中的激情迷幻也能產(chǎn)生類似的感受扩所。當你正在經(jīng)受著疼痛，而一切身體檢查都無法解釋疼痛的存在時朴乖，什么更為真實祖屏？是根據(jù)科學檢測的醫(yī)生判斷，還是自己切身的感受买羞？當你沉靜下來袁勺，專注內(nèi)心默念幾次：“我的腦中響起了這句話”端盆，你用心體察腌紧，會感受到頭腦里也響起這句話，而周邊其實寂靜無聲藏研。這些都是每個人都能真切感受到的體驗漠嵌，其體外的物理測量卻無法探知咐汞。
外在的檢測難以探知主觀的體驗，在過去只能通過主觀訴說得知儒鹿，同一種事物主觀感受因人而異化撕，體驗未必是真，訴說也許謬誤约炎，這些都無法符合客觀的標準植阴。所以近到二三十年前，意識的概念一直被科學界所排斥圾浅，甚至這個詞在《自然》和《科學》稿件和基金申請中都是個忌禁掠手。主觀意識從根本上便被要求客觀的研究無視，它遠在以客觀為基礎的科學理論之外狸捕。
能被客觀測量的事物性質叫屬性喷鸽，如“力”和“頻率”；主觀感覺到的性質叫感受（quale）灸拍，如“疼痛”做祝，“紅色”，“迷眉Ω冢”等等混槐，它是具有前因后果連貫的一個狀態(tài)。感受是一切心理現(xiàn)象的基礎轩性，它是意識的體現(xiàn)声登。意識存在于主觀世界的感受空間里，而客觀世界是在物質屬性的空間里。人在感官刺激下感受到一種體驗悯嗓，而在沒有感官信號輸入的夢境中件舵，同樣可以得到類似的體驗，即使在清醒時也有幻聽绅作、幻覺和聯(lián)想芦圾。客觀世界的物質作用和主觀世界的內(nèi)心感受并非完全對應《砣希現(xiàn)代的神經(jīng)生理學研究雖然已經(jīng)細致地了解了機體經(jīng)受傷害時，刺激作用于機體外周感受器洪乍，轉變成神經(jīng)沖動進入中樞神經(jīng)系統(tǒng)直到大腦皮質興奮的動力過程和化學物質眯杏，但是仍然無法理解如何產(chǎn)生主觀意識上的體驗。
當代哲學家戴維·查默斯（David Chalme<u style="text-decoration: underline; color: rgb(51, 51, 51) !important;">rs</u>）把理解人類意識的問題分為“簡單問題”和“困難問題”壳澳∑穹罚“簡單問題”是指理解大腦中產(chǎn)生知覺、記憶和行為的結構巷波、功能和機制萎津，“困難問題”是理解這些為什么會和意識相聯(lián)系，它的本質和來源抹镊。因此解決“簡單問題”锉屈，對解決“困難問題”并沒有幫助。主觀和客觀是基于對立假設的兩種世界垮耳，不能以己方來肯定對方的基本設定颈渊，所以困難的問題永遠無解。
意識理論
對應于解釋意識本質和來源的“困難問題”终佛，時空物質的本質和來源其實是對應著這個問題的另一面俊嗽。客觀世界是意識的產(chǎn)物铃彰，意識無法驗證自我不存在的世界绍豁。在科學上是先以承認時空物質的存在性作為不容置疑的公理，然后研究它們間的性質和關系牙捉，給我們建造了一個物理世界的理論竹揍。在這構建中抹去了主觀的位置，所以建立在物質主義的科學無法解釋意識的問題鹃共。
近十來年來鬼佣，腦科學致力于研究“真正問題”，即意識存在的生物學基礎霜浴。它不同于回避意識存在的“簡單問題”晶衷，也不糾纏于解釋意識的存在的“困難問題”，而是以承認意識存在作為出發(fā)點，探究支持意識現(xiàn)象的基礎機制晌纫。它包含了研究清醒税迷、幻夢到睡眠的意識層次，視覺锹漱、聽覺箭养、觸覺、心情哥牍、思想和信仰等意識體驗毕泌，以及產(chǎn)生自我意識的意識自身。
意識存在性對思考這問題的人而言嗅辣，其實并不比物質的世界更為可疑撼泛，笛卡兒曾以懷疑一切的態(tài)度審視被認為真實的存在，當一切皆為可疑時澡谭，唯有正在懷疑著的這個意識必須存在才有可能愿题，所以“我思故我在”。現(xiàn)代的腦科學研究通過腦電圖（EEG）蛙奖、功能核磁共振（fMRI）和微電極等技術手段潘酗，來探知大腦神經(jīng)活動，將意識活動對應于神經(jīng)元的一系列興奮狀態(tài)變動雁仲，建立起主觀感覺與客觀可測量現(xiàn)象的聯(lián)系仔夺，以此來研究與人們主觀感受相關的機制、結構和量值伯顶。了解當你“知道”你正看著一條狗時囚灼，頭腦哪些神經(jīng)元發(fā)生了什么？當你突然感到悲傷時祭衩，它又發(fā)生了什么灶体？
從20世紀90年代開始的幾十年中，現(xiàn)代神經(jīng)科學掐暮、臨床和心理學的研究從外部探知人腦的活動現(xiàn)象和區(qū)域蝎抽，已經(jīng)積累了許多發(fā)現(xiàn)。英國DNA雙螺旋結構發(fā)現(xiàn)者弗朗西斯·克拉克（Francis Crick）和美國計算神經(jīng)學家克里斯托夫·柯克（Christof Koch）在1988年就致力于這個研究路克。他們發(fā)現(xiàn)每個意識的知覺都與特定方式運作的特定神經(jīng)元組（Neuronal Correlates of Consciousness樟结，簡稱NCC）有關。神經(jīng)元興奮的信號精算、波動和活動的區(qū)域都能被儀器檢測到瓢宦，從而判別無意識、意識清醒的程度灰羽，以及支持它們的神經(jīng)組織結構驮履。病理分析可以鑒別這些神經(jīng)元組是否與意識有關鱼辙。
看到紅色是一種神經(jīng)元意識的關聯(lián)，香氣是另一種關聯(lián)玫镐，觸覺又是一種倒戏。當你看到嫣紅的桃花輕搖，繽紛飛舞時恐似，視覺皮層活躍起來在綜合處理桃花的顏色杜跷，形狀和運動的軌跡，嗅覺皮層在分辨聯(lián)系送來的香氣矫夷，顳葉上的聽覺區(qū)收到花枝輕搖的聲響葛闷，微風和花瓣輕拂而過的皮膚產(chǎn)生感覺的電信號傳入腦中觸覺的區(qū)域，這些感官皮層的興奮導致大腦皮層幾個區(qū)域同時涌起的興奮波動双藕，讓你感受到一個融為一體的意識體驗孵运。米蘭大學的神經(jīng)科學家馬塞洛·馬斯米尼（Marcello Massi<u style="text-decoration: underline;">mi</u>ni）用腦電圖（EEG）記錄短時電脈沖刺激后的腦區(qū)響應（經(jīng)顱磁刺激技術 TMS），可以從用響應模式的信息復雜度蔓彩，定量地區(qū)分從完全清醒狀態(tài)、無夢睡眠到深度麻醉狀態(tài)的不同意識水平驳概。
美國威斯康星大學麥迪遜分校精神病學家和神經(jīng)學家朱利奧·托諾尼（Giulio Tononi）從信息角度來尋找一個描述意識清醒程度的數(shù)值指標Φ和意識體驗的信息結構赤嚼。在研究中總結出意識體驗是存在的、復合的顺又、信息的更卒、整合的和排斥的五個現(xiàn)象學特征。他將之立為五個公理稚照，依此由狀態(tài)轉移機制來找出在給定狀態(tài)下蹂空，能夠產(chǎn)生最大Φ值的神經(jīng)元復合體和具有最小不確定性的概念結構。這個類似于構建力學系統(tǒng)的研究稱為“信息整合理論（Integrated Information Theory果录，簡稱IIT）”上枕。
在這個理論中，神經(jīng)元組中神經(jīng)元的興奮與否抽象地描述成它們01真值的一個狀態(tài)弱恒，神經(jīng)元聯(lián)接的結構和權重決定了興奮觸發(fā)的機制辨萍，神經(jīng)元組將單個神經(jīng)元的興奮機制復<u style="text-decoration: underline;">合成</u>為狀態(tài)隨時間變化的機制。神經(jīng)元組外還可能有其他未知的輸入返弹，因此神經(jīng)元組的現(xiàn)在狀態(tài)锈玉，決定了是在其機制約束下，相關神經(jīng)元集合以前和以后可能狀態(tài)的兩個概率分布义起。在狀態(tài)的變化中拉背，以前狀態(tài)是現(xiàn)在的“因”，以后是現(xiàn)在的“果”默终，神經(jīng)元組的興奮在其機制約束下椅棺，建立了“因果性曲目（Cause-effect repertoire）”犁罩，即這兩個概率分布。若這曲目要比完全隨機無序的前因及隨機狀態(tài)演化的后果具有較少的不確定性（較小熵）土陪，神經(jīng)元組的機制對這狀態(tài)就產(chǎn)生了一種因果性信息昼汗。對神經(jīng)元組而言，這個較確定的前因后果是神經(jīng)元組對狀態(tài)有一個較清晰連貫的系統(tǒng)屬性鬼雀，對應著意識中的基礎“感覺”顷窒。
對應于意識體驗是不可分解整體的屬性，只有在神經(jīng)元組整體產(chǎn)生因果性曲目的不確定性比分割成幾塊產(chǎn)生的曲目組合小源哩，則才有可能鞋吉。若整體產(chǎn)生的因果性信息大于分解組合的神經(jīng)元組，則稱為不可分解的整合励烦，這種整合能減少不確定性的信息量記為φ谓着。因果性曲目不一定要包含所有相關的神經(jīng)元，排斥公理讓我們只關心和選取能導致最小不確定性整合的那些神經(jīng)元所組成的因果性曲目坛掠。這影響了相應的φ值赊锚。對應于最大φ值那個因果性曲目記為MICE。這個不可分解的神經(jīng)元組屉栓、其最大φ值和MICE組成了一個“概念（concept）”舷蒲，對應于意識體驗中的一個感受方向，它指向這不可分解的神經(jīng)元組擁有哪個最為確定的前因后果友多。
不可分解神經(jīng)元組的各個不可分解的子集都能產(chǎn)生“概念”牲平，這個系統(tǒng)的信息量是每個“概念”中MICE的因果性信息量與它φ值加權的和，它標志著系統(tǒng)減少不確定性的能力域滥，所以具有越多個和越高φ值“概念”的系統(tǒng)可能對應著有著越豐富明確的綜合感覺纵柿。
整合公理要求進一步比較神經(jīng)元組整體與分解組合所擁有“概念”MICE系統(tǒng)的不確定性。這個整體更強的概念系統(tǒng)信息启绰，記為Φ昂儒，意味著這神經(jīng)元組在整合“概念”上也是不可分解的。排斥公理說酬土，具有最大Φ值的不可分解神經(jīng)元組荆忍，即“復合體（complex）”，排斥了其他“感覺”的貢獻撤缴，以消除任何兩可的含糊刹枉。最大整合概念系統(tǒng)的概念結構（MICS）是由現(xiàn)在狀態(tài)的復合體所產(chǎn)生的概念結構，它擁有最大整合確定性的概念組合屈呕。
按照以上方法發(fā)現(xiàn)的MICS在信息角度等同于意識的主觀體驗微宝，其信息的構成完全符合意識體驗現(xiàn)象學的特征，其復合體對應于意識中的主體虎眨。例如看到“一個紅色滾動的圓球”蟋软，這對應著一個作為復合體的神經(jīng)元組正處在某個狀態(tài)中镶摘，它的機制產(chǎn)生的“紅色”、“滾動的”岳守、“圓球”等各個概念都具有相應的最為確信的因果性曲目凄敢，構成一個不可分解的整體體驗。每個概念對應著意識體驗的一個方向湿痢，其φ值表示這方向體驗的強度涝缝。它們決定著體驗的品質。而Φ值對應著這時整體意識的清醒程度譬重。
IIT提供了一個計算方法來測量意識體驗和理解其機理的數(shù)學模型拒逮，其計算機模擬的結果在臨床中得到了驗證。只有足夠高的Φ值才具有人類澄明的意識臀规。它被認為是目前最有前途的意識理論滩援，成為當下神經(jīng)科學的熱門話題，得到許多重量級科學家的擁護塔嬉。
機器意識
NCC和IIT理論在科學實驗的基礎上探究大腦皮層神經(jīng)元組的興奮狀態(tài)與意識活動的聯(lián)系玩徊。根據(jù)IIT，人腦中融為一體的意識體驗谨究，依賴于興奮狀態(tài)在復合體中所產(chǎn)生信息整合為一體的能力佣赖。這個理論建立在抽象的狀態(tài)轉移機制系統(tǒng)上，所以不僅適用于大腦中神經(jīng)元組记盒，也可以是任何符合這數(shù)學模型的硬件。托諾尼用Φ值來度量整合的程度外傅，Φ值越高纪吮，對應著意識程度這時就越高。這種意識現(xiàn)象的度量只與系統(tǒng)中狀態(tài)轉移機制的結構和所處的狀態(tài)有關萎胰，而不管它是在一個人的神經(jīng)系統(tǒng)碾盟、或是一只昆蟲的，甚至是一臺機器中技竟。
根據(jù)IIT冰肴，雖然我們不能確信能產(chǎn)生高Φ值的機器一定會像人類那樣思考，但可以確定今日<u style="text-decoration: underline; color: rgb(51, 51, 51) !important;">機器學習</u>的人工智能榔组，包括深度學習具有很強辨識能力的機器熙尉，打敗人類的阿爾法狗，現(xiàn)在會與人對話的機器人都不具備意識的特征搓扯。不論它們擁有多少神經(jīng)元和聯(lián)接检痰，將來擁有多少超越人類的智能，這類前饋型多層神經(jīng)網(wǎng)絡實現(xiàn)的是一個從輸入到輸出的確定函數(shù)锨推，只擁有屬于哲學僵尸的功能铅歼。
這樣沒有反饋回路結構的神經(jīng)網(wǎng)絡系統(tǒng)公壤，不能形成復合體，Φ=0椎椰，只有輸入到輸出的映射關系厦幅，不會產(chǎn)生意識的體驗。就像人類的小腦具有遠比大腦多的神經(jīng)元慨飘，實現(xiàn)了許多非常復雜需要智能的活動确憨，但這些智能還只是在無意識下進行。高度聯(lián)接的互聯(lián)網(wǎng)和生物的本能也只具有不值一提的Φ值套媚，單純的高智能系統(tǒng)未必具有意識缚态。意識也許是一種靈活地運用高度整合極其豐富信息來做決策和交流活動的信息控制機制，人類在自然競爭中因此進化出具有密集復雜聯(lián)接結構的大腦皮層堤瘤，用以支持這種優(yōu)越的機制玫芦。作為工具的智能機器，不必具有意識也可以實現(xiàn)我們所需要的各種智能”痉現(xiàn)在流行的人工智能技術并不導向具有意識的機器桥帆，對此必須在結構和研究上另起爐灶才有可能。盡管這還是個空白慎皱，但創(chuàng)造這種與人類意識特征相同的信息整合智能老虫，在原理上并無不可逾越的障礙。
