構(gòu)建大腦（全文5700字）

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商務(wù)咨詢/顧問/請@yellowscholar?作者：黃先生斜杠青年

#認知與智能#計算和人工智能#意識和改變的狀態(tài)#神經(jīng)

圖片通過AI生成

我們可以建造一個相信自己有意識的人造大腦。這是否意味著我們已經(jīng)解決了難題？

大腦是一臺機器：一種處理信息的設(shè)備。這是根據(jù)過去 100 年的神經(jīng)科學得出的。然而，不知何故，它也至少對其中一些信息有主觀體驗。無論我們是在談?wù)搩?nèi)部盤旋的思想和記憶，還是對通過感官進入的東西的意識，大腦都會以某種方式體驗自己的數(shù)據(jù)。它有意識。怎么會這樣？

這個問題被稱為意識的“難題”，其中“難”是“不可能”的委婉說法。幾十年來，這在科學家中一直是一個聲名狼藉的話題：如果你不能研究它、理解它或設(shè)計它，那么它就不是科學。根據(jù)這種觀點，神經(jīng)科學家應(yīng)該堅持大腦中信息處理方式的機制，而不是信息帶來的怪異感覺。然而，我們不能否認這種現(xiàn)象的存在。這種意識的東西到底是什么？

這里有一個更尖銳的方法來提出這個問題：我們能構(gòu)建它嗎？人工智能每年都變得越來越智能，但我們從未賦予我們的機器意識。人們曾經(jīng)認為，如果你把一臺計算機做得足夠復雜，它就會自己“喚醒”。但這并沒有成功（據(jù)任何人所知）。顯然，必須將重要的火花刻意設(shè)計到機器中。因此，弄清楚意識到底是什么以及如何構(gòu)建它的競賽正在進行中。

以別樣的方式加入那場競賽，一個理解意識的框架，稱為注意力圖式理論。該理論表明，意識并不是奇怪的副產(chǎn)品——它是調(diào)節(jié)大腦信息的工具。而且它并不像大多數(shù)人想象的那么神秘。盡管聽起來雄心勃勃，但我相信我們已經(jīng)接近于對意識的理解，足以建立它。

在本文中，我將進行一個思想實驗。讓我們看看我們是否可以構(gòu)建一個假想的大腦，并使其有意識。這項任務(wù)可能很慢，每個步驟看起來都是漸進的，但通過系統(tǒng)化的方法，我們可以找到工程師可以遵循的路徑。

想象一個配備相機眼睛的機器人。讓我們挑選一些平凡的東西讓它看——一個網(wǎng)球。如果我們能建立一個大腦來意識到網(wǎng)球——僅此而已——那么我們就已經(jīng)實現(xiàn)了重要的飛躍。

我是斜杠青年，一個PE背景的雜食性學者！?致力于剖析如何解決我們這個時代的重大問題！?使用數(shù)據(jù)和研究來解真正有所作為的因素！

首先，我們的大腦構(gòu)建中應(yīng)該包含哪些信息？顯然，關(guān)于球的信息。光進入眼睛并轉(zhuǎn)化為信號。大腦處理這些信號并建立對球的描述。當然，我并不是指頭部有球的圖片。我的意思是大腦構(gòu)建顏色、形狀、大小和位置等信息。它構(gòu)建了類似檔案的東西，一個隨著新信號的出現(xiàn)而不斷修改的數(shù)據(jù)集。這有時稱為內(nèi)部模型。

在真實的大腦中，內(nèi)部模型總是不準確的——它是示意性的——而不準確很重要。大腦對球進行詳細、科學準確的描述將浪費能源和計算資源。所以它偷工減料。顏色就是一個很好的例子。實際上，數(shù)百萬個波長的光以不同的組合混合在一起，并從球的不同部分反射。然而，眼睛和大腦將這種復雜性簡化為顏色的屬性。顏色是大腦的構(gòu)造。這是一幅漫畫，是現(xiàn)實的代表，對于基本的生存來說已經(jīng)足夠了。

機器人是否和你一樣意識到球？它會聲稱有內(nèi)在的感覺嗎？

但大腦所做的不僅僅是構(gòu)建一個簡化的模型。它構(gòu)建了大量的模型，這些模型相互競爭資源。場景可能堆滿了網(wǎng)球拍、幾個人、遠處的樹木——太多的事情讓大腦無法同時深入處理。它需要確定優(yōu)先級。

這種專注稱為注意力。我承認我不喜歡關(guān)注這個詞。它有太多的口語內(nèi)涵。神經(jīng)科學家所說的注意力是某種特定的、機械的。大腦中特定的內(nèi)部模型贏得了當下的競爭，壓制了競爭對手，并主導了大腦的輸出。

所有這些都讓我們了解正常大腦如何處理網(wǎng)球的圖像。到目前為止，還沒有任何神秘之處。原則上，有了一臺計算機和一臺攝像頭，我們可以將所有這些內(nèi)置到我們的機器人中。我們可以給我們的機器人一個球的內(nèi)部模型，并將注意力集中在球上。但是，機器人是否像你一樣主觀地意識到球？它會聲稱有內(nèi)在的感覺嗎？一些意識學者會說是的。視覺意識源于視覺處理。

我會說不。我們已經(jīng)邁出了第一步，但我們還有更多工作要做。

我問機器人。只要我們在做一個構(gòu)建大腦的思想實驗，我們不妨構(gòu)建一個語言處理器。它接受問題，訪問機器人內(nèi)部模型中可用的信息，并在此基礎(chǔ)上回答問題。

我們問：“那里有什么？

上面寫著：'一個球。

我們問：“球的屬性是什么？

上面寫著：'它是綠色的，它是圓形的，它就在那個位置。它可以回答這個問題，因為機器人包含該信息。

現(xiàn)在我們問：'你知道球嗎？

它說：“無法計算。

為什么？因為機器訪問了我們到目前為止給它的內(nèi)部模型，但沒有找到任何相關(guān)信息。關(guān)于球的大量信息。沒有關(guān)于什么是意識的信息。而且沒有關(guān)于它自己的信息。畢竟，我們問它：'你知道球嗎？它甚至沒有關(guān)于這個“你”是什么的信息，所以它當然無法回答這個問題。這就像問你的數(shù)碼相機：“你知道這張照片嗎？它不在該域中進行計算。

但我們可以解決這個問題。讓我們添加另一個組件，第二個內(nèi)部模型。我們現(xiàn)在需要的是一個自我的模型。

一個自我模型與任何其他內(nèi)部模型一樣，是在大腦中組合在一起的信息。這些信息可能包括身體的物理形狀和結(jié)構(gòu)、有關(guān)人格的信息、自傳體記憶。人類自我模型的一個特別重要的部分稱為身體圖式。

身體圖式是大腦對身體自我的內(nèi)部模型：它如何移動，什么屬于它，什么不屬于它，等等。這是一件復雜而精密的設(shè)備，可能會損壞。英國神經(jīng)學家奧利弗·薩克斯講述了一個男人中風后在醫(yī)院醒來，發(fā)現(xiàn)有人開了一個可怕的玩笑的故事。出于某種原因，床上有一條橡膠狀的尸體腿。他厭惡地抓住了那條腿，把它扔了下床。不幸的是，它附著在他身上，所以他就順其自然了。

顯然，在薩克的故事中，這個人內(nèi)在的自我模型的一部分已經(jīng)被腐蝕，以至于他無法再處理他的腿屬于他的事實。但是，腦損傷可以通過多種方式破壞自我模型的一個或另一個方面。在工作中扔扳手非常容易。

我們對機器說：“告訴我們你自己”

現(xiàn)在我們的大腦構(gòu)建已經(jīng)有了自我模型和球的模型，讓我們問它更多問題。

我們說：'告訴我們你自己。

它回答說：'我是一個人。我站在這個位置，我這么高，我這么寬，我在布法羅長大，我是一個好人，“或者其內(nèi)部自我模型中提供的任何信息。

現(xiàn)在我們問：'你和球之間有什么關(guān)系？

呃哦。機器訪問其兩個內(nèi)部模型，但找不到答案。大量關(guān)于自我的信息。大量關(guān)于球的單獨信息。沒有關(guān)于兩者之間關(guān)系的信息，甚至沒有關(guān)于這個問題的含義的信息。

我們問：'你知道球嗎？

它說：“無法計算。

我們又碰壁了。僅配備這兩個內(nèi)部模型，機器人再次未能通過圖靈測試：機器無法通過人類測試。

為什么有內(nèi)部模型嗎？大腦的真正用途是對自己和周圍的世界進行一些控制。但是，如果你沒有一個好的、更新的檔案，知道它是什么，它在做什么，以及它下一步可能做什么，你就無法控制任何事情。內(nèi)部模型跟蹤對監(jiān)視有用的內(nèi)容。到目前為止，我們已經(jīng)為機器人提供了一個球的模型和一個自身的模型。但我們忽略了場景的第三個明顯組成部分：自我與球之間的復雜關(guān)系。機器人將注意力集中在球上。這是一種需要智能控制的資源。顯然，這是機器人大腦需要監(jiān)控的持續(xù)現(xiàn)實的重要組成部分。讓我們添加一個這種關(guān)系的模型，看看它給我們帶來了什么。

唉，我們不能再深入研究標準的神經(jīng)科學了。雖然我們對網(wǎng)球等具體事物的內(nèi)部模型進行了數(shù)十年的研究，但實際上沒有關(guān)于注意力的內(nèi)部模型。科學家們沒有想到這樣的事情可能存在。盡管如此，它可能是什么樣子并沒有什么特別的神秘之處。為了將其內(nèi)置到我們的機器人中，我們需要再次決定應(yīng)該存在哪些信息。據(jù)推測，就像球的內(nèi)部模型一樣，它會描述注意力的一般、抽象的屬性，而不是微觀的物理細節(jié)。

例如，它可能將注意力描述為對某事的精神占有，或者使你能夠做出反應(yīng)的東西。它可能會將其描述為位于你內(nèi)心的東西。所有這些都是注意力的一般屬性。但這個內(nèi)部模型可能不會包含有關(guān)神經(jīng)元、突觸或電化學信號等事物的細節(jié)——物理螺母和螺栓。大腦不需要知道這些東西，就像它需要對量子電動力學的理論掌握才能將紅球稱為紅色一樣。對于視覺系統(tǒng)來說，顏色只是物體表面的東西。因此，根據(jù)這個內(nèi)部模型中的信息，注意力是一種沒有任何物理機制的東西。

在我們的最新模型中，我們?yōu)闄C器提供了一張不完整、略顯不準確的畫面，了解了它自己的注意力過程——它與那個球的關(guān)系。當我們問：“你和球之間有什么關(guān)系？”機器會訪問其內(nèi)部模型并報告可用信息。上面寫著：'我在精神上占有球。

這聽起來很有希望。我們問：'告訴我們更多關(guān)于這種精神附身的信息。物理機制是什么？然后奇怪的事情發(fā)生了。

這些模型不包含如何實現(xiàn)注意力的詳細規(guī)范。他們?yōu)槭裁匆@樣做？因此，構(gòu)建大腦只能根據(jù)自己不完整的知識來回答。當被問及時，天真的人不會說顏色是數(shù)百萬個光波長與眼睛之間的相互作用：他們說它是物體的屬性。畢竟，這就是他們的大腦代表顏色的方式。同樣，構(gòu)建大腦將描述其模型自己的抽象，就好像它們以某種方式擺脫了任何特定的實現(xiàn)一樣，因為這（充其量）是它們在其自模型中的表示方式。

它說：“沒有物理機制。它就是這樣。它是非物質(zhì)的，它位于我的內(nèi)心。正如我的胳膊和腿是我的身體部分一樣，我也有非身體的一部分。它在精神上擁有事物，并允許我對這些事物采取行動。這是我的意識。

我們制造了機器人，所以我們知道它為什么這么說。它說，因為它是一臺訪問內(nèi)部模型的機器，并且這些模型中包含的任何信息都報告為真實。它報告的是一種物理上不連貫的屬性，一種非物理意識，因為它的內(nèi)部模型是對物理現(xiàn)實的模糊、不完整的描述。

現(xiàn)在我們有一些聽起來很詭異的東西。我們有一臺機器，堅持認為它不僅僅是機器

我們知道這一點，但事實并非如此。它沒有關(guān)于它是如何建造的信息。它的內(nèi)部模型不包含以下信息：“順便說一句，我們是一個訪問內(nèi)部模型的計算設(shè)備，我們的模型不完整且不準確。它甚至無法報告它有內(nèi)部模型，或者它根本無法處理信息。

為了確定這一點，我們問它：“你確定你不僅僅是一臺具有內(nèi)部模型的計算機，這就是你聲稱有意識的原因嗎？

機器訪問其內(nèi)部模型后說：“不，我是一個對球有主觀意識的人。我的意識是真實的，與計算或信息無關(guān)。

該理論解釋了為什么機器人拒絕相信該理論。現(xiàn)在我們有一些聽起來很詭異的東西。我們有一臺機器，堅持認為它不僅僅是機器。它通過處理信息來運作，同時堅持認為它不會。它說它有意識，并以與我們?nèi)祟愊嗤姆绞矫枋鏊Ｋㄟ^內(nèi)省得出這個結(jié)論——通過訪問內(nèi)部模型的一層認知機制。該機器受制于其內(nèi)部模型，因此無法得出任何其他結(jié)論。

誠然，網(wǎng)球有點有限。然而，同樣的邏輯可以適用于任何事情。對聲音的意識、回憶的記憶、自我意識——構(gòu)建大腦實驗展示了大腦如何堅持：“我意識到 X。

這是意識的核心問題。

意識研究一直停滯不前，因為它假設(shè)存在魔法。沒有人使用這個詞，因為我們都知道不應(yīng)該有這樣的事情。然而，意識學者——我想說是大多數(shù)意識科學學者——會問這樣一個問題：“大腦是如何產(chǎn)生那種看似不可能的本質(zhì)，一種內(nèi)在體驗？

通過提出這個問題，學者們設(shè)置了一個更大的謎團。從大腦中出現(xiàn)的微妙本質(zhì)是如何轉(zhuǎn)身并施加物理力量的，引導這條通路和那個突觸，使我能夠打字，或者學者們能夠爭論它？這種方法有一種神奇的不連貫性。

但我們不需要魔法來解釋這種現(xiàn)象。大腦堅持認為它們有意識。這種堅持是內(nèi)省的結(jié)果：認知機制獲取更深層次的內(nèi)部信息。而一個內(nèi)部的注意力模型，就像我們添加到我們的大腦構(gòu)建中的模型一樣，將包含確切但確切的信息。

一些圈子里的一個流行趨勢是將意識視為一種幻覺。它不存在，因此不可能起到任何作用。當人們第一次遇到注意力圖式理論時，他們有時會將其歸入反傳統(tǒng)的類別。這是一個錯誤。在這個理論中，意識遠非無用。它是機器的重要組成部分。

假設(shè)您有一張城市地圖。這絕對有用。沒有它，您可能永遠無法實現(xiàn)目標。地圖是城市的完美渲染嗎？不。沒有一個二維的黑白城市，充滿了完美筆直的路徑和整齊的角度。但城市本身是真實的，地圖是真實的，其中的信息如果簡化后大多是有效的，因此地圖無疑具有實際用途。知道了這一切，你可能不會因為城市的現(xiàn)實而遭受生存危機，也不會將地圖的內(nèi)容或存在視為幻覺。事實要簡單得多：你的城市模型很有幫助，但并不完全準確。

等待計算機變得如此復雜以至于它們自發(fā)地變得有意識的日子已經(jīng)一去不復返了

有一種真實的東西我們稱之為注意力——一種極其復雜、適應(yīng)精美的方法，將大腦的資源集中在一組有限的信號上。注意力很重要。沒有它，我們就會因涌入我們的過剩信息而癱瘓。但如果你無法控制它，那么擁有它就沒有意義。控制理論的一個基本原則是：要控制某物，系統(tǒng)需要它的內(nèi)部模型。為了監(jiān)控和控制自己的注意力，大腦建立了注意力圖式。這就像一張注意力地圖。它包含關(guān)于注意力是什么以及它在任何特定時刻正在做什么的簡化、略微扭曲的信息。

如果沒有注意力圖式，大腦就不能再聲稱自己有意識。它不會知道什么是意識，也不知道如何回答有關(guān)它的問題。它將缺乏關(guān)于自我如何與世界上任何事物相關(guān)的信息。我和球之間是什么關(guān)系？無法計算。

比這更嚴重的是，它將失去對自己焦點的控制。就像試圖在沒有地圖的情況下導航城市一樣，如果沒有注意力模型，它就只能駕馭注意力的復雜性。甚至除此之外，如果缺乏意識結(jié)構(gòu)，大腦將無法將相同的屬性歸因于其他人。它會失去對其他人是有意識的存在的理解，他們會做出有意識的決定。

意識很重要。與許多現(xiàn)代解釋它的嘗試不同，注意力圖式理論的作用與瑣碎或駁回完全相反。它給了它一個重要的地方。

只要學者們把意識當作漂浮在大腦內(nèi)部的魔精，工程師們就不會很感興趣。但如果它是一組關(guān)鍵的信息，一種讓大腦正常運作的地圖，那么工程師可能想了解它。這讓我們回到了人工智能。等待計算機變得如此復雜以至于它們自發(fā)地變得有意識的日子已經(jīng)一去不復返了。將意識視為一種空靈的仙女本質(zhì)的日子已經(jīng)一去不復返了，無論如何都不會給計算機帶來明顯的實際好處。突然間，它成為機器非常有用的工具。

建立有效的注意力模式在當前技術(shù)的范圍內(nèi)。這需要集體努力，但這是可能的。我們可以建立一個人造大腦，它知道意識是什么，相信它擁有它，將其歸因于他人，并且可以與人進行復雜的社交互動。這從未做過，因為沒有人知道該走什么路。現(xiàn)在也許我們已經(jīng)看到了前進的道路。

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