構(gòu)建大腦（全文5700字）

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

#認(rèn)知與智能#計(jì)算和人工智能#意識(shí)和改變的狀態(tài)#神經(jīng)

圖片通過(guò)AI生成

我們可以建造一個(gè)相信自己有意識(shí)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(tái)機(jī)器：一種處理信息的設(shè)備。這是根據(jù)過(guò)去 100 年的神經(jīng)科學(xué)得出的。然而，不知何故，它也至少對(duì)其中一些信息有主觀體驗(yàn)。無(wú)論我們是在談?wù)搩?nèi)部盤旋的思想和記憶，還是對(duì)通過(guò)感官進(jìn)入的東西的意識(shí)，大腦都會(huì)以某種方式體驗(yàn)自己的數(shù)據(jù)。它有意識(shí)。怎么會(huì)這樣？

這個(gè)問(wèn)題被稱為意識(shí)的“難題”，其中“難”是“不可能”的委婉說(shuō)法。幾十年來(lái)，這在科學(xué)家中一直是一個(gè)聲名狼藉的話題：如果你不能研究它、理解它或設(shè)計(jì)它，那么它就不是科學(xué)。根據(jù)這種觀點(diǎn)，神經(jīng)科學(xué)家應(yīng)該堅(jiān)持大腦中信息處理方式的機(jī)制，而不是信息帶來(lái)的怪異感覺。然而，我們不能否認(rèn)這種現(xiàn)象的存在。這種意識(shí)的東西到底是什么？

這里有一個(gè)更尖銳的方法來(lái)提出這個(gè)問(wèn)題：我們能構(gòu)建它嗎？人工智能每年都變得越來(lái)越智能，但我們從未賦予我們的機(jī)器意識(shí)。人們?cè)?jīng)認(rèn)為，如果你把一臺(tái)計(jì)算機(jī)做得足夠復(fù)雜，它就會(huì)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(jì)到機(jī)器中。因此，弄清楚意識(shí)到底是什么以及如何構(gòu)建它的競(jìng)賽正在進(jìn)行中。

以別樣的方式加入那場(chǎng)競(jìng)賽，一個(gè)理解意識(shí)的框架，稱為注意力圖式理論。該理論表明，意識(shí)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(lái)雄心勃勃，但我相信我們已經(jīng)接近于對(duì)意識(shí)的理解，足以建立它。

在本文中，我將進(jìn)行一個(gè)思想實(shí)驗(yàn)。讓我們看看我們是否可以構(gòu)建一個(gè)假想的大腦，并使其有意識(shí)。這項(xiàng)任務(wù)可能很慢，每個(gè)步驟看起來(lái)都是漸進(jìn)的，但通過(guò)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(gè)配備相機(jī)眼睛的機(jī)器人。讓我們挑選一些平凡的東西讓它看——一個(gè)網(wǎng)球。如果我們能建立一個(gè)大腦來(lái)意識(shí)到網(wǎng)球——僅此而已——那么我們就已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了重要的飛躍。

我是斜杠青年，一個(gè)PE背景的雜食性學(xué)者！?致力于剖析如何解決我們這個(gè)時(shí)代的重大問(wèn)題！?使用數(shù)據(jù)和研究來(lái)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(jìn)入眼睛并轉(zhuǎn)化為信號(hào)。大腦處理這些信號(hào)并建立對(duì)球的描述。當(dāng)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(gè)隨著新信號(hào)的出現(xiàn)而不斷修改的數(shù)據(jù)集。這有時(shí)稱為內(nèi)部模型。

在真實(shí)的大腦中，內(nèi)部模型總是不準(zhǔn)確的——它是示意性的——而不準(zhǔn)確很重要。大腦對(duì)球進(jìn)行詳細(xì)、科學(xué)準(zhǔn)確的描述將浪費(fèi)能源和計(jì)算資源。所以它偷工減料。顏色就是一個(gè)很好的例子。實(shí)際上，數(shù)百萬(wàn)個(gè)波長(zhǎng)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(fù)雜性簡(jiǎn)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(shí)的代表，對(duì)于基本的生存來(lái)說(shuō)已經(jīng)足夠了。

機(jī)器人是否和你一樣意識(shí)到球？它會(huì)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(gè)簡(jiǎn)化的模型。它構(gòu)建了大量的模型，這些模型相互競(jìng)爭(zhēng)資源。場(chǎng)景可能堆滿了網(wǎng)球拍、幾個(gè)人、遠(yuǎn)處的樹木——太多的事情讓大腦無(wú)法同時(shí)深入處理。它需要確定優(yōu)先級(jí)。

這種專注稱為注意力。我承認(rèn)我不喜歡關(guān)注這個(gè)詞。它有太多的口語(yǔ)內(nèi)涵。神經(jīng)科學(xué)家所說(shuō)的注意力是某種特定的、機(jī)械的。大腦中特定的內(nèi)部模型贏得了當(dāng)下的競(jìng)爭(zhēng)，壓制了競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手，并主導(dǎo)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(tái)計(jì)算機(jī)和一臺(tái)攝像頭，我們可以將所有這些內(nèi)置到我們的機(jī)器人中。我們可以給我們的機(jī)器人一個(gè)球的內(nèi)部模型，并將注意力集中在球上。但是，機(jī)器人是否像你一樣主觀地意識(shí)到球？它會(huì)聲稱有內(nèi)在的感覺嗎？一些意識(shí)學(xué)者會(huì)說(shuō)是的。視覺意識(shí)源于視覺處理。

我會(huì)說(shuō)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(wèn)機(jī)器人。只要我們?cè)谧鲆粋€(gè)構(gòu)建大腦的思想實(shí)驗(yàn)，我們不妨構(gòu)建一個(gè)語(yǔ)言處理器。它接受問(wèn)題，訪問(wèn)機(jī)器人內(nèi)部模型中可用的信息，并在此基礎(chǔ)上回答問(wèn)題。

我們問(wèn)：“那里有什么？

上面寫著：'一個(gè)球。

我們問(wèn)：“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(gè)位置。它可以回答這個(gè)問(wèn)題，因?yàn)闄C(jī)器人包含該信息。

現(xiàn)在我們問(wèn)：'你知道球嗎？

它說(shuō)：“無(wú)法計(jì)算。

為什么？因?yàn)闄C(jī)器訪問(wèn)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(shí)的信息。而且沒有關(guān)于它自己的信息。畢竟，我們問(wèn)它：'你知道球嗎？它甚至沒有關(guān)于這個(gè)“你”是什么的信息，所以它當(dāng)然無(wú)法回答這個(gè)問(wèn)題。這就像問(wèn)你的數(shù)碼相機(jī)：“你知道這張照片嗎？它不在該域中進(jìn)行計(jì)算。

但我們可以解決這個(gè)問(wèn)題。讓我們添加另一個(gè)組件，第二個(gè)內(nèi)部模型。我們現(xiàn)在需要的是一個(gè)自我的模型。

一個(gè)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(gè)特別重要的部分稱為身體圖式。

身體圖式是大腦對(duì)身體自我的內(nèi)部模型：它如何移動(dòng)，什么屬于它，什么不屬于它，等等。這是一件復(fù)雜而精密的設(shè)備，可能會(huì)損壞。英國(guó)神經(jīng)學(xué)家奧利弗·薩克斯講述了一個(gè)男人中風(fēng)后在醫(yī)院醒來(lái)，發(fā)現(xiàn)有人開了一個(gè)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(gè)人內(nèi)在的自我模型的一部分已經(jīng)被腐蝕，以至于他無(wú)法再處理他的腿屬于他的事實(shí)。但是，腦損傷可以通過(guò)多種方式破壞自我模型的一個(gè)或另一個(gè)方面。在工作中扔扳手非常容易。

我們對(duì)機(jī)器說(shuō)：“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(wèn)它更多問(wèn)題。

我們說(shuō)：'告訴我們你自己。

它回答說(shuō)：'我是一個(gè)人。我站在這個(gè)位置，我這么高，我這么寬，我在布法羅長(zhǎng)大，我是一個(gè)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(wèn)：'你和球之間有什么關(guān)系？

呃哦。機(jī)器訪問(wèn)其兩個(gè)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(dú)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(gè)問(wèn)題的含義的信息。

我們問(wèn)：'你知道球嗎？

它說(shuō)：“無(wú)法計(jì)算。

我們又碰壁了。僅配備這兩個(gè)內(nèi)部模型，機(jī)器人再次未能通過(guò)圖靈測(cè)試：機(jī)器無(wú)法通過(guò)人類測(cè)試。

為什么有內(nèi)部模型嗎？大腦的真正用途是對(duì)自己和周圍的世界進(jìn)行一些控制。但是，如果你沒有一個(gè)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(wú)法控制任何事情。內(nèi)部模型跟蹤對(duì)監(jiān)視有用的內(nèi)容。到目前為止，我們已經(jīng)為機(jī)器人提供了一個(gè)球的模型和一個(gè)自身的模型。但我們忽略了場(chǎng)景的第三個(gè)明顯組成部分：自我與球之間的復(fù)雜關(guān)系。機(jī)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(jī)器人大腦需要監(jiān)控的持續(xù)現(xiàn)實(shí)的重要組成部分。讓我們添加一個(gè)這種關(guān)系的模型，看看它給我們帶來(lái)了什么。

唉，我們不能再深入研究標(biāo)準(zhǔn)的神經(jīng)科學(xué)了。雖然我們對(duì)網(wǎng)球等具體事物的內(nèi)部模型進(jìn)行了數(shù)十年的研究，但實(shí)際上沒有關(guān)于注意力的內(nèi)部模型。科學(xué)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(jī)器人中，我們需要再次決定應(yīng)該存在哪些信息。據(jù)推測(cè)，就像球的內(nèi)部模型一樣，它會(huì)描述注意力的一般、抽象的屬性，而不是微觀的物理細(xì)節(jié)。

例如，它可能將注意力描述為對(duì)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(huì)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(gè)內(nèi)部模型可能不會(huì)包含有關(guān)神經(jīng)元、突觸或電化學(xué)信號(hào)等事物的細(xì)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(duì)量子電動(dòng)力學(xué)的理論掌握才能將紅球稱為紅色一樣。對(duì)于視覺系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，顏色只是物體表面的東西。因此，根據(jù)這個(gè)內(nèi)部模型中的信息，注意力是一種沒有任何物理機(jī)制的東西。

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

這聽起來(lái)很有希望。我們問(wèn)：'告訴我們更多關(guān)于這種精神附身的信息。物理機(jī)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(shí)現(xiàn)注意力的詳細(xì)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(shí)來(lái)回答。當(dāng)被問(wèn)及時(shí)，天真的人不會(huì)說(shuō)顏色是數(shù)百萬(wàn)個(gè)光波長(zhǎng)與眼睛之間的相互作用：他們說(shuō)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(shí)現(xiàn)一樣，因?yàn)檫@（充其量）是它們?cè)谄渥阅Ｐ椭械谋硎痉绞健?/p>

它說(shuō)：“沒有物理機(jī)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(duì)這些事物采取行動(dòng)。這是我的意識(shí)。

我們制造了機(jī)器人，所以我們知道它為什么這么說(shuō)。它說(shuō)，因?yàn)樗且慌_(tái)訪問(wèn)內(nèi)部模型的機(jī)器，并且這些模型中包含的任何信息都報(bào)告為真實(shí)。它報(bào)告的是一種物理上不連貫的屬性，一種非物理意識(shí)，因?yàn)樗膬?nèi)部模型是對(duì)物理現(xiàn)實(shí)的模糊、不完整的描述。

現(xiàn)在我們有一些聽起來(lái)很詭異的東西。我們有一臺(tái)機(jī)器，堅(jiān)持認(rèn)為它不僅僅是機(jī)器

我們知道這一點(diǎn)，但事實(shí)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(shuō)一句，我們是一個(gè)訪問(wèn)內(nèi)部模型的計(jì)算設(shè)備，我們的模型不完整且不準(zhǔn)確。它甚至無(wú)法報(bào)告它有內(nèi)部模型，或者它根本無(wú)法處理信息。

為了確定這一點(diǎn)，我們問(wèn)它：“你確定你不僅僅是一臺(tái)具有內(nèi)部模型的計(jì)算機(jī)，這就是你聲稱有意識(shí)的原因嗎？

機(jī)器訪問(wèn)其內(nèi)部模型后說(shuō)：“不，我是一個(gè)對(duì)球有主觀意識(shí)的人。我的意識(shí)是真實(shí)的，與計(jì)算或信息無(wú)關(guān)。

該理論解釋了為什么機(jī)器人拒絕相信該理論。現(xiàn)在我們有一些聽起來(lái)很詭異的東西。我們有一臺(tái)機(jī)器，堅(jiān)持認(rèn)為它不僅僅是機(jī)器。它通過(guò)處理信息來(lái)運(yùn)作，同時(shí)堅(jiān)持認(rèn)為它不會(huì)。它說(shuō)它有意識(shí)，并以與我們?nèi)祟愊嗤姆绞矫枋鏊Ｋㄟ^(guò)內(nèi)省得出這個(gè)結(jié)論——通過(guò)訪問(wèn)內(nèi)部模型的一層認(rèn)知機(jī)制。該機(jī)器受制于其內(nèi)部模型，因此無(wú)法得出任何其他結(jié)論。

誠(chéng)然，網(wǎng)球有點(diǎn)有限。然而，同樣的邏輯可以適用于任何事情。對(duì)聲音的意識(shí)、回憶的記憶、自我意識(shí)——構(gòu)建大腦實(shí)驗(yàn)展示了大腦如何堅(jiān)持：“我意識(shí)到 X。

這是意識(shí)的核心問(wèn)題。

意識(shí)研究一直停滯不前，因?yàn)樗僭O(shè)存在魔法。沒有人使用這個(gè)詞，因?yàn)槲覀兌贾啦粦?yīng)該有這樣的事情。然而，意識(shí)學(xué)者——我想說(shuō)是大多數(shù)意識(shí)科學(xué)學(xué)者——會(huì)問(wèn)這樣一個(gè)問(wèn)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(yàn)？

通過(guò)提出這個(gè)問(wèn)題，學(xué)者們?cè)O(shè)置了一個(gè)更大的謎團(tuán)。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(dǎo)這條通路和那個(gè)突觸，使我能夠打字，或者學(xué)者們能夠爭(zhēng)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(lái)解釋這種現(xiàn)象。大腦堅(jiān)持認(rèn)為它們有意識(shí)。這種堅(jiān)持是內(nèi)省的結(jié)果：認(rèn)知機(jī)制獲取更深層次的內(nèi)部信息。而一個(gè)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(gè)流行趨勢(shì)是將意識(shí)視為一種幻覺。它不存在，因此不可能起到任何作用。當(dāng)人們第一次遇到注意力圖式理論時(shí)，他們有時(shí)會(huì)將其歸入反傳統(tǒng)的類別。這是一個(gè)錯(cuò)誤。在這個(gè)理論中，意識(shí)遠(yuǎn)非無(wú)用。它是機(jī)器的重要組成部分。

假設(shè)您有一張城市地圖。這絕對(duì)有用。沒有它，您可能永遠(yuǎn)無(wú)法實(shí)現(xiàn)目標(biāo)。地圖是城市的完美渲染嗎？不。沒有一個(gè)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(shí)的，地圖是真實(shí)的，其中的信息如果簡(jiǎn)化后大多是有效的，因此地圖無(wú)疑具有實(shí)際用途。知道了這一切，你可能不會(huì)因?yàn)槌鞘械默F(xiàn)實(shí)而遭受生存危機(jī)，也不會(huì)將地圖的內(nèi)容或存在視為幻覺。事實(shí)要簡(jiǎn)單得多：你的城市模型很有幫助，但并不完全準(zhǔn)確。

等待計(jì)算機(jī)變得如此復(fù)雜以至于它們自發(fā)地變得有意識(shí)的日子已經(jīng)一去不復(fù)返了

有一種真實(shí)的東西我們稱之為注意力——一種極其復(fù)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(hào)上。注意力很重要。沒有它，我們就會(huì)因涌入我們的過(guò)剩信息而癱瘓。但如果你無(wú)法控制它，那么擁有它就沒有意義。控制理論的一個(gè)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(shí)刻正在做什么的簡(jiǎn)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(shí)。它不會(huì)知道什么是意識(shí)，也不知道如何回答有關(guān)它的問(wèn)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(wú)法計(jì)算。

比這更嚴(yán)重的是，它將失去對(duì)自己焦點(diǎn)的控制。就像試圖在沒有地圖的情況下導(dǎo)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(fù)雜性。甚至除此之外，如果缺乏意識(shí)結(jié)構(gòu)，大腦將無(wú)法將相同的屬性歸因于其他人。它會(huì)失去對(duì)其他人是有意識(shí)的存在的理解，他們會(huì)做出有意識(shí)的決定。

意識(shí)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(gè)重要的地方。

只要學(xué)者們把意識(shí)當(dāng)作漂浮在大腦內(nèi)部的魔精，工程師們就不會(huì)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(yùn)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(jì)算機(jī)變得如此復(fù)雜以至于它們自發(fā)地變得有意識(shí)的日子已經(jīng)一去不復(fù)返了。將意識(shí)視為一種空靈的仙女本質(zhì)的日子已經(jīng)一去不復(fù)返了，無(wú)論如何都不會(huì)給計(jì)算機(jī)帶來(lái)明顯的實(shí)際好處。突然間，它成為機(jī)器非常有用的工具。

建立有效的注意力模式在當(dāng)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(gè)人造大腦，它知道意識(shí)是什么，相信它擁有它，將其歸因于他人，并且可以與人進(jìn)行復(fù)雜的社交互動(dòng)。這從未做過(guò)，因?yàn)闆]有人知道該走什么路。現(xiàn)在也許我們已經(jīng)看到了前進(jìn)的道路。

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