如何證明人類意識的物質性（2.產生意識的物質基礎是什麼）

2023-11-05 06:22:16 1

意識的生物學基礎是什麼？

What Is the Biological Basis of Consciousness ?

與客觀的宇宙相對，主觀的意識必然成為人類所面臨的第二個重要的問題。雖然人類自己也是客觀物質，但意識本身是無法簡單歸結到物質世界裡的東西，因為人對客觀世界的認知是離不開意識的，沒有主觀意識，客觀世界存不存在將無法判斷。這就是為什麼人類總會有唯心和唯物兩大哲學流派的思想分歧，因為離開主觀，客觀是無法獲得認識的。

機器大腦的意識

自我意識的產生是一個重大的哲學問題，如果從科學的角度講那就是意識產生的基礎是什麼？當然抽象的意識是一個形而上的哲學問題，最多也就是個心理學問題，一般人站在主觀和客觀不同的視角下隨便爭論一下、開開玩笑、講個段子都可以，但現在在嚴肅的科學問題面前咱這就得專業一點兒，對待意識現象必須要能建構數學模型，做做科學實驗什麼的，正經的科學數據必修有，也就是如果這個問題有確切的答案，那麼我們人類就可以製造某種物質，並最終讓其產生意識。

意識的體驗其實每一個人都有，所以大家誰都能說上幾句，當然你說，首先得有自我意識，即能區分我和外界的不同的自我意識能力是意識產生的先決條件。Stop，咱們先離開哲學描述，從科學的角度去解讀這個問題。對意識科學的問題應該這樣表述：意識是一種什麼現象？怎樣的物質基礎才能產生意識活動？這個問題具體一些就是一個石頭、一棵樹有沒有意識，狗有沒有意識？那嬰兒有沒有意識，瘋子、植物人有沒有意識？也就是說：意識需要在什麼樣的生物學基礎才能產生？

如果還沒說明白意義，那麼咱換個角度看看歷史上的科學大家們都怎麼說，聽聽他們的解讀就能看出這個問題的端倪和品質。首先出場的當然是笛卡爾同志，這位老兄很牛逼，因為有個坐標系貼的就是這哥們的標籤。據說這哥們喜歡睡懶覺，睡懶覺也能成為天才？能，但不要高興得太早，睡覺那是有講究的，勤奮是腦子的勤奮，不是指你肉體幾點起床，聽說笛卡爾坐標就是這哥們睡懶覺的時候看見天花板上的方格子裡一隻蒼蠅飛來飛去搞出來的，咋樣，你的小夥伴該跪了吧？不管你覺得如何，反正解析幾何的時代就此開始了！

扯遠了，咱先看這哥們對意識咋說，他說：肉體和意識一定是兩類截然不同的東西，因為肉體是有空間和時間的東西，而意識只有時間而沒有空間屬性。瞧瞧人家說的，太添亂了！還好，後來的科學家們否定了肉體和意識是截然不同的兩類物質的說法，現在大家一致認為肉體和意識是一個事物的兩個方面，就像硬幣的兩個面，共同組成生命這個物質實體。意識當然是大腦對客觀世界的反映，它的基礎必然是記憶，所以記憶是一切意識和思維產生的基礎，所以小孩剛出生應該不會有意識。為啥用應該，就是本人也不確定，因為有很多「大神」說了：人有前世的記憶，不在腦子裡，在人體細胞的DNA中！

深度學習alphago機器人與人腦的圍棋對決

科學家不是大神，說話是講證據的，他們說：意識是大腦神經細胞或神經元自組織行為的一種湧現行為（emergence）。這裡這個湧現是集體動力學的詞語，湧現就是大量單元之間相互作用產生的一種集體相變行為（比如同步現象），超過臨界值忽然就出現了某種特性（注意這種特性不是單個獨立單元具有的）。但這並不是答案，那意識是怎麼湧現的呢？回答不上來就說明還沒徹底搞清楚，一般人當然可以自己體會，那是不是說一個小孩生下來忽然有一天就能分辨自己了（自我覺醒）就是一個意識上的相變點呢，也就是自我意識的產生是個重要的湧現現象？但事情遠比這要複雜。

那好，看實驗證據最靠譜。剛才講了肉體（生理載體最主要是大腦）和意識是人的兩個方面，所以這兩個因素之間存在怎樣的關係很重要。首先肉體可以影響或改變意識，也就是說意識不是獨立於肉體之上的東西，這不是廢話。對神經受損病人的觀測發現，大腦腦幹深層次的某些區域（首先不是全部區域，其次是指那些在進化意義上較早就存在於人腦的部分）的損傷會讓人喪失意識，要麼徹底昏迷要麼成為植物人！事實表明這些區域是人腦意識的主控開關，就像電源，打開，才能加載不同軟體，才有其他區域的意識活動，比如視覺區域，聽覺區域，語言區域，空間結構區域等等產生了不同的意識，這些意識裡哪些是純粹的意識，哪些是潛意識的（指更依賴於生理的部分）存在很模糊的界限。

大腦神經元的放電與記憶存儲和恢復

比如人們經常所說的和肉體有關的記憶，如騎車，遊泳等，這種活動好像不是大腦皮層的某個區域的意識，人們可能對該能力沒有任何意識，但卻可以做到。例如著名的一個實驗（D.F.有人翻譯為廣泛學習患者，本人不了解）是病人意識上是無法分辨方位的，比如一個槽口(slot)的取向無法分辨（說不出來），但卻可以準確完成把一個有取向的卡片塞入槽口的動作，也就是說他對自己怎麼做的並沒有意識，但他可以準確做到。這就讓意識和意識的生理學物質基礎之間的關係變得不像我們表面上看上去那麼簡單。

雖然人類意識現在公認是由一系列神經元間的放電電信號構成，但這些電信號中哪些產生了清醒的意識，哪些只是普通的生理反應而無意識活動的體現，這可能本身就無法區分。從這點來看似乎心理學上佛洛伊德從本我研究人行為動機的潛意識學說是很有道理的，這些電信號是交織在一起的，潛意識的生理信號和思維活動的意識信號彼此互相影響而不可分割，一會兒潛意識信號耦合到意識信號裡對心理產生影響，一會兒意識信號耦合到潛意識信號裡對生理產生影響。所以心理可以影響肉體，而肉體同樣可以影響心理，這就是現在普遍認同的身心健康統一性和具身認知理論的來源。

其實說的好聽不是關鍵，關鍵是搞研究需要做大量的可控實驗結果作為支撐才行。咱不能光聽哲學家說大事兒，也不能全由數學模型扯機制，當然也不能靠等待出現腦部損傷的個別案例來推進意識研究進展。那如何能做靠譜的實驗呢？當然不能隨便就拉個人去把腦幹給切一塊下來然後看他意識怎麼改變，也不能把猴子總不當人隨便地抓住就把大腦某個區域插滿電極吧（人家好歹也是有意識的生物啊，不然動物保護協會的又要上門鬧事了），於是大家需要引入一個更為方便的「非破壞的測量」手段，其中之一就是腦部的核磁共振譜或核磁共振圖像。

腦部核磁共振圖像

腦部的核磁共振圖像如今已經是各大醫院醫療診斷的一個常規項目，現在的核磁圖像可以非常清楚地顯示意識的活動過程中腦部的物理變化。舉個例子，科學家可以隨時給猴子戴上一個插滿電極的舒服的頭盔，然後實時地給猴子看一張圖片（比如玫瑰），猴子也樂意配合，然後另一邊接上電腦，分析這個圖像在猴子的哪個大腦區域產生了怎樣的變化。現在關於這方面類似的人體實驗已經到了達到可以用來解析不同單詞的程度（該論文可以在網際網路找到，在此不做具體引用）。

無論如何，對意識的認識必須涉及到產生意識的生物學物質基礎以及對意識的概念界定，但簡單來說總有一個樸素的意識尺度就是意識活動的一個關鍵節點：自我意識。自我意識之所以重要是因為：我們人類到底能不能親手製造一個智能化的機器，讓它也具有自我覺醒的意識，這當然是個令人興奮的事情。當然有些人脫口說這不可能，因為他們認為機器不可能產生情感（意識的高級表現之一），用更為科學一點的表述，就是他們認為結構（即物質基礎）無法唯一決定某種功能（意識）。

結構和功能的關係如同你把一個品牌的自行車上所有組件都一模一樣地製造出來，然後再一個一個組裝成整體後發現它並不能達到和品牌車一模一樣的品質或功能（裝得不合適？這是個比喻，但你懂我的意思），也就是說物質基礎本身不是決定功能的唯一因素，在物質結構之上還有其他因素存在，但這個因素具體指什麼，這似乎也不玄妙，據我所知就是對歷史的記憶（或者就是初值和演化過程的信息）。但我則更傾向另外一群徹底唯物論的人，認為：物質的結構決定一切，也就是說功能的不同一定會歸結到結構的不同，而那個所謂的歷史記憶無論多麼玄乎一定有其物質的載體而最終表現在結構上，所以意識就是大腦這個物質體（注意並不是一成不變的）功能的反映。

齒輪結構和其功能的關係

總結一下就是：意識不是獨立於物質結構的東西，結構和意識是一一對應的關係。這就相當於你如果完美地製造出自行車的零件，然後各個零件的組合都一模一樣，那自行車就具有一模一樣的品質和功能。然而這種結構和功能的關係並不是絕對的正確的，因為一種結構往往可以產生或出現不同的功能過程。

功能怎麼反映結構就如同你的電腦，打開電源，即給予能量，然後按照命令（外部和內部的響應）工作，如果其結構不變，那功能就應該不會發生變化，然而事情是：總會有獨立於結構的突發事件發生。所以對意識而言，可以認為意識是人腦物質結構在自我能量驅動下不斷演化到某個階段的集體湧現反映，但這個所謂的解釋卻並不是這個問題的答案，因為它還是哲學層面的論述而不是什麼科學結論，但這個結論至少也是唯物的，否定了許多聽起來神叨叨的理論。但粗糙地講這也提供了一種讓機器產生意識的方法，就是讓它能夠不斷學習，然後總在某個時候達到一個臨界點，它便湧現出了自我覺醒的意識。

機器人索菲亞

最後讓我們來看一看和如今非常火熱的人工智慧有關的一個問題，那就是為什麼現在的電腦再發達也不會產生自我意識。首先的一個原因是：電腦沒有自我進化的功能，也就是它還不能自己修改自己的程序和改變自己的結構，即它不是一個自持閉合的獨立系統。現在的人工智慧，雖然機器可以修改程序和優化代碼（比如遺傳算法啥的），這也就是機器學習的思想萌芽，但無法改變物理結構。我聽說過一個掛在網上的程序，其基本功能就是可以自己根據自己的執行結果修改自己的程序以完成自己的目標，而這個程序在網上掛得越久，就會越進步(好學生啊)！其實病毒程序就是一個很好的例子，智能下棋的程序是另一個例子。

病毒程序可以不斷修改自己代碼而進步（指在躲避殺毒軟體代碼掃描上的被動進步），而智能下棋程序則可以不斷下棋提升自己的下棋水平，比如圍棋從初段上升到九段，當然這種程序進化最多依賴於對棋譜的記憶和整理。雖然它們都在一定程度上具備了前面所說的具有不斷自我演化的能力，但很明顯離達到自我意識還很遠，起碼它們都還沒有充分的獨立性，比如沒有自我保持能量的能力（停電了都就死悄悄了），當然這也不是必須的。比如真實的病毒其雖然可以不斷進化和改變自身結構（如新冠病毒），但你說它是有意識的，根本沒有人會相信。

所以如果我們能回答這個問題，就預示著我們具有了製造具有意識物質的基礎，這當然不是用生物上傳統的克隆方式，而是在實驗室裡用人類自己發明的工具去製造另一類有意識的物質，無疑這個目標現在離我們還非常遙遠，因為我們還並不確切知道產生意識的物質基礎到底由什麼決定。但可以預言，人類離這個問題的答案已經不遠，人類製造具有自我意識的機器人的時代早晚會到來。（原文GREG MILLER）