의식의 근본적인 이론을 향하여

의식적 경험의 기원과 본질 - 때로는 라틴어로 불림 qualia - 고대 초기부터 최근까지 우리에게 미스터리였습니다. 현대 철학자들을 포함한 많은 의식 철학자들은 의식의 존재가 물질과 공허의 세계라고 믿는 것과는 용납할 수 없는 모순이라고 생각하여 그것을 환상이라고 선언합니다. 즉, 그들은 원칙적으로 감각질의 존재를 부정하거나 과학을 통해 의미 있게 연구될 수 없다고 주장합니다.

만약 이 판단이 사실이라면 이 글은 매우 짧을 것입니다. 그리고 상처 아래에는 아무것도 없을 것입니다. 하지만 거기엔 뭔가가 있어...

과학의 도구를 사용하여 의식을 이해할 수 없다면, 필요한 것은 당신과 나, 그리고 거의 모든 사람들이 우리가 감정을 갖고 있다고 확신하는 이유를 설명하는 것뿐입니다. 그러나 나쁜 치아로 인해 잇몸이 부어올랐습니다. 내 고통이 환상에 불과하다는 것을 나에게 확신시키려는 정교한 주장은 이 고통을 조금도 덜어주지 못할 것입니다. 나는 영혼과 육체의 연결에 대한 막다른 해석에 대해 동정심이 없으므로 아마도 계속할 것입니다.

의식은 (감각적 입력을 통해) 감지하고 (지각과 이해를 통해) 경험하는 모든 것입니다.

머릿속에 맴도는 멜로디, 초콜릿 디저트의 맛, 지루한 치통, 아이에 대한 사랑, 추상적 사고, 그리고 언젠가는 모든 감각이 끝날 것이라는 이해.

과학자들은 오랫동안 철학자들을 걱정했던 미스터리를 푸는 데 점차 가까워지고 있습니다. 그리고 이러한 과학적 연구의 정점은 구조화된 의식의 작동 이론이 될 것으로 기대된다. 이 이론을 적용한 가장 눈에 띄는 예는 본격적인 AI입니다. (이는 의식 이론 없이 AI가 출현할 가능성을 배제하는 것이 아니라 AI 개발에 이미 존재하는 경험적 접근 방식을 기반으로 합니다.)

대부분의 과학자들은 의식을 당연한 것으로 받아들이고 과학이 설명하는 객관적 세계와의 연관성을 이해하려고 노력합니다. XNUMX년 전, 프란시스 크릭(Francis Crick)과 나머지 사람들 인지 신경과학자 의식에 관한 철학적 논의(적어도 아리스토텔레스 시대 이후로 과학자들이 우려했던)를 제쳐두고 대신 의식의 물리적 흔적을 찾기로 결정했습니다.

의식을 발생시키는 뇌 물질의 매우 흥분되는 부분은 정확히 무엇입니까? 이를 학습함으로써 과학자들은 보다 근본적인 문제 해결에 한 걸음 더 다가갈 수 있기를 희망할 수 있습니다.
특히, 신경과학자들은 의식의 신경상관관계(NCC)를 찾고 있습니다. 감각에 대한 특정 의식적 경험에 집합적으로 충분한 가장 작은 신경 메커니즘입니다.

예를 들어, 치통을 경험하려면 뇌에서 무슨 일이 일어나야 할까요? 일부 신경 세포는 마법의 주파수로 진동한다고 가정되어 있습니까? 특별한 “의식 뉴런”을 활성화해야 합니까? 그러한 세포는 뇌의 어떤 영역에 위치할 수 있습니까?

의식의 신경 상관물

NKS의 정의에서는 "최소" 조항이 중요합니다. 결국, 뇌 전체는 NCS로 간주될 수 있습니다. 매일 감각을 생성합니다. 하지만 위치를 더욱 정확하게 지정할 수 있습니다. 약 46억 개의 신경 세포가 들어 있는 척추 내부의 신경 조직으로 이루어진 XNUMX센티미터의 유연한 관인 척수를 생각해 보십시오. 부상으로 인해 척수가 목 부분까지 완전히 손상되면 피해자는 다리, 팔, 몸통이 마비되고 장이나 방광을 조절할 수 없으며 신체 감각을 잃게 됩니다. 그럼에도 불구하고, 그러한 하반신 마비 환자들은 계속해서 다양한 삶을 경험하고 있습니다. 그들은 보고, 듣고, 냄새 맡고, 감정을 경험하고, 비극적인 사건이 그들의 삶을 근본적으로 변화시키기 전과 마찬가지로 기억합니다.

아니면 뇌 뒤쪽에 있는 “작은 뇌”인 소뇌를 생각해 보세요. 진화론적으로 가장 오래된 뇌 시스템 중 하나인 이 뇌 시스템은 운동 기술, 신체 자세 및 보행의 제어에 관여하며 복잡한 일련의 움직임을 능숙하게 실행하는 역할도 담당합니다.
피아노 연주, 키보드 타자, 피겨 스케이팅, 암벽 등반 등 모든 활동은 소뇌와 관련이 있습니다. 여기에는 산호의 부채꼴처럼 펄럭이는 덩굴손이 있고 복잡한 전기 역학을 품고 있는 퍼킨제(Purkinje) 세포라고 불리는 가장 유명한 뉴런이 장착되어 있습니다. 소뇌에도 다음이 포함되어 있습니다. 뉴런의 수가 가장 많음, 약 69억개(대부분 별 모양의 소뇌 비만세포임) - 네 배 더뇌 전체를 합친 것보다 (이것이 중요한 점임을 기억하세요)

뇌졸중이나 외과의사의 칼에 의해 소뇌가 부분적으로 상실된 경우 의식은 어떻게 됩니까?

예, 의식에 중요한 것은 거의 없습니다!

이 손상을 입은 환자들은 피아노를 덜 유창하게 연주하거나 키보드를 치는 등 몇 가지 문제를 호소하지만 의식의 어떤 측면도 완전히 상실하지는 않습니다.

소뇌 손상이 인지 기능에 미치는 영향에 대한 가장 상세한 연구로, 다음과 같은 맥락에서 광범위하게 연구되었습니다. 뇌졸중 후 소뇌 정서 증후군. 그러나 이러한 경우에도 조정 및 공간적 문제(위) 외에도 다음과 같은 특징을 갖는 관리의 경영진 측면에 대한 중요하지 않은 위반만 발생합니다. 인내, 정신이 산만해지고 학습 능력이 약간 저하됩니다.

광범위한 소뇌 장치는 주관적인 경험과 관련이 없습니다. 왜? 신경망에는 중요한 단서가 포함되어 있습니다. 즉, 매우 균일하고 평행합니다.

소뇌는 거의 전적으로 피드포워드 회로입니다. 한 행의 뉴런이 다음 행에 영양을 공급하고, 이는 차례로 세 번째 행에 영향을 미칩니다. 전기 활동 내에서 앞뒤로 공명하는 피드백 루프가 없습니다. 게다가 소뇌는 기능적으로 수백 개의 독립적인 계산 모듈로 나누어져 있습니다. 각각은 움직임이나 다양한 운동 또는 인지 시스템을 제어하는 ​​별도의 중첩되지 않는 입력 및 출력을 사용하여 병렬로 작동합니다. 그들은 서로 거의 상호 작용하지 않지만 의식의 경우 이는 또 다른 필수 특성입니다.

척수와 소뇌의 분석을 통해 배울 수 있는 중요한 교훈은 의식의 천재성은 신경조직의 어느 지점에서나 쉽게 탄생하지 않는다는 것이다. 다른 것이 필요합니다. 이 추가 요소는 악명 높은 대뇌 피질을 구성하는 회백질, 즉 외부 표면에 있습니다. 이용 가능한 모든 증거는 감각이 다음과 관련이 있음을 나타냅니다. 신피질의 조직.

의식의 초점이 위치하는 영역을 더욱 좁힐 수 있습니다. 예를 들어, 오른쪽 눈과 왼쪽 눈이 서로 다른 자극에 노출되는 실험을 생각해 보세요. Lada Priora의 사진은 왼쪽 눈에만 보이고 Tesla S의 사진은 오른쪽 눈에만 보인다고 상상해 보십시오. 우리는 Lada와 Tesla가 겹쳐진 새 자동차를 보게 될 것이라고 가정할 수 있습니다. 실제로 Lada는 몇 초 동안 볼 수 있으며 그 후 Lada는 사라지고 Tesla가 나타납니다. 그런 다음 Lada는 사라지고 Lada는 다시 나타납니다. 끝없는 춤 속에서 두 장의 사진이 서로를 대체할 것입니다. 과학자들은 이를 쌍안 경쟁 또는 망막 경쟁이라고 부릅니다. 뇌는 외부로부터 모호한 정보를 수신하고 Lada인지 Tesla인지 결정할 수 없습니다.

뇌 스캐너 안에 누워 있으면 과학자들은 후방 핫존(posterior hot zone)이라고 불리는 광범위한 피질 영역에서 활동을 발견합니다. 이는 뇌 뒤쪽의 두정엽, 후두엽 및 측두엽 영역으로 우리가 보는 것을 추적하는 데 가장 중요한 역할을 합니다.

흥미롭게도 눈에서 정보를 받고 전달하는 일차 시각 피질은 사람이 보는 것을 반영하지 않습니다. 청각 및 촉각의 경우에도 유사한 분업이 관찰됩니다. 일차 청각 및 일차 체성 감각 피질은 청각 및 체성 감각 경험의 내용에 직접적으로 기여하지 않습니다. 의식적 인식(Lada 및 Tesla의 이미지 포함)은 후면 핫존에서 후속 처리 단계를 발생시킵니다.

시각적 이미지, 소리 및 기타 생활 감각은 뇌의 후부 피질에서 발생한다는 것이 밝혀졌습니다. 신경과학자들이 말할 수 있는 한, 거의 모든 의식적 경험은 그곳에서 비롯됩니다.

인식 카운터

예를 들어 수술의 경우 환자가 움직이지 않도록 마취를 하고, 혈압을 안정적으로 유지하며, 통증을 느끼지 않게 하고, 이후 외상 기억을 남기지 않게 합니다. 불행하게도 이것이 항상 달성되는 것은 아닙니다. 매년 수백 명의 마취 환자가 어느 정도 의식을 갖고 있습니다.

외상, 감염 또는 심각한 중독으로 인해 심각한 뇌 손상을 입은 또 다른 범주의 환자는 말하거나 전화에 응답하지 못한 채 수년 동안 살 수 있습니다. 그들이 삶을 경험한다는 것을 증명하는 것은 매우 어려운 작업입니다.

우주에서 길을 잃은 우주비행사가 그에게 연락하려는 임무 통제소의 소리를 듣고 있다고 상상해 보십시오. 고장난 라디오는 그의 목소리를 방송하지 않기 때문에 세상은 그를 실종된 것으로 간주합니다. 뇌가 손상되어 세상과의 접촉이 차단된 환자들의 절박한 상황, 즉 일종의 극단적인 독방 감금의 상황을 대략적으로 설명할 수 있습니다.

2000년대 초 위스콘신대학교 매디슨 캠퍼스의 줄리오 토노니(Giulio Tononi)와 마르셀로 마시미니(Marcello Massimini)는 다음과 같은 방법을 개척했습니다. ZAP과 우편번호사람의 의식이 있는지 없는지를 판단하는 것입니다.

과학자들은 피복 전선 코일을 머리에 적용하고 충격(zap)을 보냈습니다. 이는 단기 전류를 발생시키는 강력한 자기 에너지 전하입니다. 이는 회로의 연결된 영역에 있는 파트너 뉴런 세포를 흥분시키고 억제했으며, 파동은 활동이 사라질 때까지 대뇌 피질 전체에 공명했습니다.

머리에 장착된 뇌전도 센서 네트워크는 전기 신호를 기록했습니다. 신호가 점차 확산되면서 두개골 표면 아래 특정 지점에 해당하는 흔적이 필름으로 변환되었습니다.

녹음 내용은 일반적인 알고리즘을 보여주지는 않았지만 완전히 무작위도 아니었습니다.

흥미롭게도 켜고 끄는 리듬이 더 예측 가능할수록 뇌가 무의식 상태일 가능성이 더 높습니다. 과학자들은 컴퓨터 파일을 ZIP 형식으로 보관하는 데 사용되는 알고리즘을 사용하여 비디오 데이터를 압축하여 이러한 가정을 측정했습니다. 압축은 뇌 반응의 복잡성에 대한 평가를 제공했습니다. 의식이 있는 자원봉사자들의 '섭동 복잡도 지수'는 0,31~0,70으로 나타났으며, 깊은 수면 상태나 마취 상태일 경우 지수는 0,31 미만으로 떨어졌다.

그런 다음 팀은 의식이 거의 없거나 의식이 없는(혼수상태) 81명의 환자를 대상으로 zip and zap을 테스트했습니다. 반성하지 않는 행동의 징후를 보인 첫 번째 그룹에서 이 방법은 36명 중 38명이 의식이 있음을 정확하게 보여주었습니다. 병상 머리에 있는 친척들과 전혀 의사소통이 불가능한 '식물성' 상태의 환자 43명 중 34명은 의식불명으로 분류됐고 나머지 XNUMX명은 의식불명으로 분류됐다. 그들의 뇌는 의식이 있는 사람들과 비슷하게 반응했습니다. 즉, 그들도 의식이 있지만 가족과 의사소통을 할 수 없다는 뜻입니다.

현재 연구는 신경과 환자를 위한 기술을 표준화하고 개선하는 것뿐만 아니라 이를 정신과 및 소아과 환자에게까지 확장하는 것을 목표로 합니다. 시간이 지남에 따라 과학자들은 경험을 발생시키는 특정 신경 메커니즘 세트를 식별하게 될 것입니다.

궁극적으로 우리는 주어진 물리적 시스템(복잡한 뉴런 사슬이든 실리콘 트랜지스터이든)이 어떤 조건에서 감각을 경험하는지에 대한 질문에 대답할 설득력 있는 과학적 의식 이론이 필요합니다. 그리고 경험의 질이 왜 다른가요? 맑고 푸른 하늘과 잘못 조율된 바이올린 소리가 왜 다르게 느껴지는 걸까요? 이러한 감각의 차이에는 어떤 특정한 기능이 있습니까? 그렇다면 어느 것입니까? 이론을 통해 우리는 어떤 시스템이 무언가를 감지할 수 있는지 예측할 수 있습니다. 검증 가능한 예측이 가능한 이론이 없다면, 기계 의식에 대한 모든 추론은 오로지 우리의 직감에 근거할 뿐이며, 과학의 역사가 보여 주듯이 직감에 의존할 때는 주의해야 합니다.

의식의 주요 이론 중 하나는 이론입니다. 전역 신경 작업 공간 (GWT)는 심리학자 Bernard Baars와 신경과학자 Stanislas Dean 및 Jean-Pierre Changeux가 제시한 것입니다.

우선, 그들은 사람이 무언가를 인식할 때 뇌의 다양한 영역이 이 정보에 접근한다고 주장합니다. 반면에 사람이 무의식적으로 행동하면 정보는 관련된 특정 감각 운동 시스템(감각 운동)에 국한됩니다. 예를 들어 빠르게 입력하면 자동으로 입력됩니다. 어떻게 하는지 묻는다면, 눈과 손가락의 빠른 움직임을 연결하는 신경 회로에 국한된 이 정보에 대한 접근이 제한되어 있기 때문에 대답할 수 없습니다.

글로벌 접근성은 단 하나의 의식 흐름을 생성합니다. 왜냐하면 일부 프로세스가 다른 모든 프로세스에 액세스할 수 있으면 모든 프로세스에 액세스할 수 있기 때문입니다. 모든 것이 모든 것과 연결되어 있습니다. 이것이 대체 사진을 억제하는 메커니즘이 구현되는 방식입니다.
이 이론은 신경 활동 패턴(또는 뇌의 전체 영역)으로 연결된 개별 기능 센터의 실패로 인해 "작업 공간"의 일반적인 흐름이 왜곡되어 왜곡되는 모든 종류의 정신 장애를 잘 설명합니다. (건강한 사람의) "정상" 상태와 비교한 그림입니다.

기본이론으로 가는 길

GWT 이론은 의식이 특별한 유형의 정보 처리에서 비롯된다고 말합니다. 이는 특수 프로그램이 공개적으로 접근 가능한 소규모 데이터 저장소에 액세스할 수 있었던 AI의 여명기부터 우리에게 친숙했습니다. "게시판"에 기록된 모든 정보는 작업 기억, 언어, 계획 모듈, 얼굴 인식, 사물 인식 등과 같은 여러 보조 프로세스에서 사용할 수 있게 되었습니다. 이 이론에 따르면 게시판에 기록된 들어오는 감각 정보가 다음과 같을 때 의식이 발생합니다. 많은 인지 시스템으로 전송되며 음성 재생, 기억 저장 또는 행동 수행을 위해 데이터를 처리합니다.

이러한 게시판의 공간은 제한되어 있기 때문에 특정 순간에 사용할 수 있는 정보의 양은 매우 적습니다. 이러한 메시지를 전달하는 뉴런 네트워크는 전두엽과 두정엽에 있는 것으로 생각됩니다.

이 희소한(흩어진) 데이터가 네트워크로 전송되어 공개적으로 이용 가능해지면 정보가 의식을 갖게 됩니다. 즉, 대상은 그것을 알고 있습니다. 현대 기계는 아직 이 수준의 인지적 복잡성에 도달하지 못했지만 이는 시간 문제일 뿐입니다.

"GWT" 이론은 미래의 컴퓨터가 의식을 가질 것이라고 말합니다.

Tononi와 그의 동료들이 개발한 일반 정보 의식 이론(IIT)은 매우 다른 출발점, 즉 경험 자체를 사용합니다. 각 경험에는 고유한 특별한 핵심 특성이 있습니다. 그것은 내재적이며 '주인'인 주체를 위해서만 존재합니다. 구조적입니다(노란 택시는 속도를 늦추고 갈색 개가 길을 건너갑니다). 그리고 그것은 구체적입니다. 영화 속 별도의 프레임처럼 다른 의식적 경험과는 다릅니다. 게다가 견고하고 정의되어 있습니다. 따뜻하고 맑은 날 공원 벤치에 앉아 아이들이 노는 모습을 지켜볼 때, 머리칼을 스치는 바람, 아이들의 웃음소리 등 다양한 경험 요소들은 경험이 멈추지 않고 분리될 수 없습니다. 그것이 무엇인지.

Tononi는 그러한 속성, 즉 특정 수준의 인식이 인과 관계 집합이 암호화된 구조에서 복잡하고 결합된 메커니즘을 가지고 있다고 가정합니다. 그것은 내면에서 나오는 무언가처럼 느껴질 것입니다.

그러나 소뇌처럼 메커니즘에 복잡성과 연결성이 부족하면 아무 것도 인식하지 못할 것입니다. 이 이론에 따르면,

의식은 인간의 뇌와 같은 복잡한 메커니즘과 관련된 고유하고 우발적인 능력입니다.

이 이론은 또한 기본 상호 연결된 구조의 복잡성에서 이러한 인식을 정량화하는 음수가 아닌 단일 숫자 Φ("fy"로 발음)에서 파생됩니다. F가 XNUMX이면 시스템은 자신을 전혀 인식하지 못합니다. 반대로, 숫자가 클수록 시스템이 갖는 고유한 무작위 능력이 커지고 의식이 높아집니다. 거대하고 고도로 구체적인 연결성을 특징으로 하는 뇌는 F가 매우 높으며 이는 높은 수준의 인식을 의미합니다. 이론은 다양한 사실을 설명합니다. 예를 들어 소뇌가 의식에 관여하지 않는 이유 또는 zip 및 zap 카운터가 실제로 작동하는 이유(카운터에 의해 생성된 숫자는 대략적인 근사치로 F입니다).

IIT 이론은 인간 두뇌의 고급 디지털 컴퓨터 시뮬레이션이 인간의 말과 구별할 수 없더라도 의식을 가질 수 없다고 예측합니다. 블랙홀의 거대한 중력을 시뮬레이션해도 코드를 사용하여 컴퓨터 주변의 시공간 연속체가 왜곡되지 않는 것처럼, 프로그래밍된 의식은 결코 의식이 있는 컴퓨터를 낳지 않을 것입니다. 줄리오 토노니(Giulio Tononi)와 마르첼로 마시미니(Marcello Massimini), Nature 557, S8-S12(2018)

IIT에 따르면 의식은 계산할 수 없으며 시스템 구조에 내장되어야 합니다.

현대 신경과학자의 주요 임무는 점점 더 정교해지는 도구를 사용하여 뇌를 형성하는 다양한 뉴런의 끝없는 연결을 연구하고 의식의 신경 흔적을 더욱 자세히 설명하는 것입니다. 중추신경계의 복잡한 구조를 고려하면 수십 년이 걸릴 것입니다. 그리고 마지막으로 기존 단편을 기반으로 기본 이론을 공식화합니다. 무게가 1,36kg이고 두부와 구성이 유사한 기관이 어떻게 생명의 감각을 구현하는지에 대한 우리 존재의 주요 수수께끼를 설명하는 이론입니다.

제 생각에는 이 새로운 이론의 가장 흥미로운 적용 중 하나는 의식과 가장 중요하게는 감각을 가진 AI를 만들 수 있는 가능성입니다. 더욱이, 의식의 기본 이론을 통해 우리는 인간 인지 능력의 보다 빠른 진화를 구현하는 방법과 방법을 개발할 수 있습니다. 남자 - 미래.

주 원천

출처 : habr.com