Nguồn gốc và bản chất của những trải nghiệm có ý thức - đôi khi được gọi bằng từ Latin chất lượng - đã là một bí ẩn đối với chúng ta từ thời cổ đại cho đến gần đây. Nhiều triết gia về ý thức, kể cả những triết gia hiện đại, coi sự tồn tại của ý thức là một mâu thuẫn không thể chấp nhận được đối với những gì họ tin là thế giới vật chất và tính không, đến mức họ tuyên bố đó là một ảo ảnh. Nói cách khác, về nguyên tắc, họ phủ nhận sự tồn tại của chất lượng hoặc cho rằng chúng không thể được nghiên cứu một cách có ý nghĩa thông qua khoa học.
Nếu nhận định này là đúng thì bài viết này sẽ rất ngắn. Và sẽ không có gì dưới vết cắt. Nhưng có cái gì đó ở đó...
Nếu ý thức không thể được hiểu bằng các công cụ khoa học, thì tất cả những gì cần thiết là giải thích tại sao bạn, tôi và hầu hết mọi người khác lại chắc chắn rằng chúng ta có cảm xúc. Tuy nhiên, một chiếc răng xấu đã khiến tôi bị đau nướu. Một lý lẽ phức tạp để thuyết phục tôi rằng nỗi đau của tôi là ảo tưởng sẽ không làm tôi vơi bớt nỗi đau này dù chỉ một chút. Tôi không có thiện cảm với cách giải thích bế tắc như vậy về mối liên hệ giữa linh hồn và thể xác, nên có lẽ tôi sẽ tiếp tục.
Ý thức là tất cả những gì bạn cảm nhận được (thông qua cảm giác đầu vào) và sau đó trải nghiệm (thông qua nhận thức và hiểu biết).
Một giai điệu đọng lại trong đầu bạn, hương vị của món tráng miệng sô cô la, cơn đau răng nhàm chán, tình yêu dành cho một đứa trẻ, suy nghĩ trừu tượng và hiểu rằng một ngày nào đó mọi cảm giác sẽ chấm dứt.
Các nhà khoa học đang dần tiến gần hơn đến việc giải quyết một bí ẩn khiến các nhà triết học lo lắng từ lâu. Và đỉnh cao của nghiên cứu khoa học này dự kiến sẽ là một lý thuyết hoạt động có cấu trúc về ý thức. Ví dụ nổi bật nhất về việc áp dụng lý thuyết này là AI chính thức (điều này không loại trừ khả năng xuất hiện AI mà không có lý thuyết về ý thức, mà dựa trên các phương pháp tiếp cận thực nghiệm hiện có trong quá trình phát triển AI)
Hầu hết các nhà khoa học đều chấp nhận ý thức như một điều hiển nhiên và cố gắng tìm hiểu mối liên hệ của nó với thế giới khách quan mà khoa học mô tả. Một phần tư thế kỷ trước, Francis Crick và những người còn lại quyết định gác lại các cuộc thảo luận triết học về ý thức (điều đã khiến các nhà khoa học ít nhất quan tâm kể từ thời Aristotle) và thay vào đó bắt đầu tìm kiếm dấu vết vật lý của nó.
Chính xác thì điều gì ở phần rất dễ bị kích thích của chất não làm phát sinh ý thức? Bằng cách tìm hiểu điều này, các nhà khoa học có thể hy vọng tiến gần hơn đến việc giải quyết một vấn đề cơ bản hơn.
Đặc biệt, các nhà khoa học thần kinh đang tìm kiếm mối tương quan thần kinh của ý thức (NCC) - các cơ chế thần kinh nhỏ nhất nói chung đủ cho bất kỳ trải nghiệm cảm giác có ý thức cụ thể nào.
Chẳng hạn, điều gì phải xảy ra trong não để bạn bị đau răng? Có phải một số tế bào thần kinh được cho là rung động ở tần số kỳ diệu nào đó? Chúng ta có cần kích hoạt bất kỳ “tế bào thần kinh ý thức” đặc biệt nào không? Những tế bào như vậy có thể nằm ở khu vực nào của não?
Tương quan thần kinh của ý thức
Trong định nghĩa của NKS, mệnh đề “tối thiểu” rất quan trọng. Xét cho cùng, bộ não nói chung có thể được coi là NCS - ngày qua ngày nó tạo ra cảm giác. Tuy nhiên, vị trí thậm chí có thể được chỉ định chính xác hơn. Hãy xem xét tủy sống, một ống mô thần kinh linh hoạt dài 46 cm bên trong cột sống chứa khoảng một tỷ tế bào thần kinh. Nếu vết thương khiến tủy sống bị tổn thương hoàn toàn xuống vùng cổ, nạn nhân sẽ bị liệt chân, tay, thân, mất khả năng kiểm soát đại tiện, bàng quang và mất các cảm giác trên cơ thể. Tuy nhiên, những người bị liệt như vậy vẫn tiếp tục trải nghiệm cuộc sống với tất cả sự đa dạng của nó: họ nhìn, nghe, ngửi, trải nghiệm cảm xúc và ghi nhớ như trước khi biến cố bi thảm đã thay đổi hoàn toàn cuộc sống của họ.
Hoặc lấy tiểu não, “bộ não nhỏ” ở phía sau não. Hệ thống não này, một trong những hệ thống lâu đời nhất về mặt tiến hóa, có liên quan đến việc kiểm soát các kỹ năng vận động, tư thế cơ thể và dáng đi, đồng thời chịu trách nhiệm thực hiện khéo léo các chuỗi chuyển động phức tạp.
Chơi piano, gõ bàn phím, trượt băng nghệ thuật hoặc leo núi - tất cả những hoạt động này đều liên quan đến tiểu não. Nó được trang bị các tế bào thần kinh nổi tiếng nhất được gọi là tế bào Purkinje, có các tua rung rinh như một chiếc quạt san hô trên biển và chứa đựng các động lực điện phức tạp. Tiểu não còn chứa số lượng tế bào thần kinh lớn nhất, khoảng 69 tỷ (hầu hết là tế bào mast tiểu não hình ngôi sao) - gấp bốn lần nữahơn toàn bộ bộ não cộng lại (hãy nhớ rằng đây là một điểm quan trọng).
Điều gì xảy ra với ý thức nếu một người bị mất một phần tiểu não do đột quỵ hoặc do dao của bác sĩ phẫu thuật?
Vâng, hầu như không có gì quan trọng đối với ý thức!
Bệnh nhân bị tổn thương này phàn nàn về một số vấn đề, chẳng hạn như chơi piano kém trôi chảy hoặc gõ bàn phím, nhưng không bao giờ mất hoàn toàn bất kỳ khía cạnh nào của ý thức.
Nghiên cứu chi tiết nhất về ảnh hưởng của tổn thương tiểu não lên chức năng nhận thức, được nghiên cứu rộng rãi trong bối cảnh . Nhưng ngay cả trong những trường hợp này, ngoài các vấn đề về phối hợp và không gian (ở trên), chỉ có những vi phạm không nghiêm trọng đối với các khía cạnh điều hành của quản lý, được đặc trưng bởi , đãng trí và giảm nhẹ khả năng học tập.
Bộ máy tiểu não mở rộng không liên quan gì đến trải nghiệm chủ quan. Tại sao? Mạng lưới thần kinh của nó chứa đựng một manh mối quan trọng - nó cực kỳ đồng nhất và song song.
Tiểu não gần như hoàn toàn là một mạch tiếp liệu: một hàng tế bào thần kinh tiếp nối hàng tiếp theo, từ đó ảnh hưởng đến hàng thứ ba. Không có vòng phản hồi cộng hưởng qua lại trong hoạt động điện. Hơn nữa, tiểu não được chia theo chức năng thành hàng trăm, nếu không muốn nói là nhiều hơn, các mô-đun tính toán độc lập. Mỗi hoạt động song song, với đầu vào và đầu ra riêng biệt và không chồng chéo để điều khiển chuyển động hoặc các hệ thống nhận thức hoặc vận động khác nhau. Chúng hầu như không tương tác với nhau, trong khi đó trong trường hợp ý thức, đây là một đặc điểm không thể thiếu khác.
Bài học quan trọng có thể rút ra từ việc phân tích tủy sống và tiểu não là khả năng nhận thức thiên tài không dễ dàng được sinh ra ở bất kỳ điểm nào của sự kích thích của mô thần kinh. Một cái gì đó khác là cần thiết. Yếu tố bổ sung này nằm trong chất xám tạo nên vỏ não khét tiếng - bề mặt bên ngoài của nó. Tất cả các bằng chứng sẵn có đều chỉ ra rằng cảm giác liên quan đến mô.
Bạn có thể thu hẹp phạm vi tập trung của ý thức hơn nữa. Lấy ví dụ, các thí nghiệm trong đó mắt phải và mắt trái tiếp xúc với các kích thích khác nhau. Hãy tưởng tượng rằng ảnh của chiếc Lada Priora chỉ hiển thị với mắt trái của bạn và ảnh của chiếc Tesla S chỉ hiển thị với mắt phải của bạn. Chúng tôi có thể giả định rằng bạn sẽ thấy một số chiếc xe mới từ sự xếp chồng lên nhau của Lada và Tesla. Trên thực tế, bạn sẽ nhìn thấy Lada trong vài giây, sau đó anh ta sẽ biến mất và Tesla sẽ xuất hiện - sau đó cô ấy sẽ biến mất và Lada sẽ xuất hiện trở lại. Hai bức tranh sẽ thay thế nhau trong một vũ điệu bất tận - các nhà khoa học gọi đây là cuộc thi hai mắt, hay cuộc thi võng mạc. Bộ não nhận được thông tin mơ hồ từ bên ngoài và nó không thể quyết định: đó là Lada hay Tesla?
Khi bạn nằm bên trong máy quét não, các nhà khoa học tìm thấy hoạt động ở nhiều vùng vỏ não, gọi chung là vùng nóng phía sau. Đây là các vùng đỉnh, chẩm và thái dương ở phía sau não và chúng đóng vai trò quan trọng nhất trong việc theo dõi những gì chúng ta nhìn thấy.
Điều thú vị là vỏ não thị giác sơ cấp, nơi nhận và truyền thông tin từ mắt, không phản ánh những gì một người nhìn thấy. Sự phân công lao động tương tự cũng được quan sát thấy trong trường hợp nghe và chạm: vỏ não thính giác và cảm giác cơ thể sơ cấp không đóng góp trực tiếp vào nội dung của trải nghiệm thính giác và cảm giác cơ thể. Nhận thức có ý thức (bao gồm cả hình ảnh của Lada và Tesla) dẫn đến các giai đoạn xử lý tiếp theo - ở vùng nóng phía sau.
Hóa ra hình ảnh, âm thanh và những cảm giác sống khác đều bắt nguồn từ vỏ não sau. Theo như các nhà khoa học thần kinh có thể nói, hầu hết mọi trải nghiệm có ý thức đều bắt nguồn từ đó.
Bộ đếm nhận thức
Ví dụ, đối với các ca phẫu thuật, bệnh nhân được gây mê để không cử động, duy trì huyết áp ổn định, không bị đau và sau đó không có ký ức đau thương. Thật không may, điều này không phải lúc nào cũng đạt được: mỗi năm có hàng trăm bệnh nhân được gây mê vẫn tỉnh táo ở mức độ này hay mức độ khác.
Một loại bệnh nhân khác bị tổn thương não nghiêm trọng do chấn thương, nhiễm trùng hoặc ngộ độc nặng có thể sống trong nhiều năm mà không thể nói hoặc phản hồi các cuộc gọi. Chứng tỏ họ trải nghiệm cuộc sống là một việc vô cùng khó khăn.
Hãy tưởng tượng một phi hành gia lạc vào vũ trụ, lắng nghe người điều khiển sứ mệnh đang cố gắng liên lạc với anh ta. Chiếc radio hỏng không phát được giọng nói của anh, đó là lý do khiến thế giới coi anh mất tích. Đây đại khái là cách người ta có thể mô tả tình trạng tuyệt vọng của những bệnh nhân bị tổn thương não khiến họ không thể tiếp xúc với thế giới - một kiểu biệt giam cực độ.
Đầu những năm 2000, Giulio Tononi thuộc Đại học Wisconsin-Madison và Marcello Massimini đã đi tiên phong trong một phương pháp gọi là để xác định xem một người có ý thức hay không.
Các nhà khoa học áp một cuộn dây có vỏ bọc vào đầu và tạo ra một cú sốc (zap) - một điện tích từ trường mạnh gây ra dòng điện ngắn hạn. Điều này kích thích và ức chế các tế bào thần kinh đối tác trong các vùng kết nối của mạch và sóng cộng hưởng khắp vỏ não cho đến khi hoạt động kết thúc.
Một mạng lưới các cảm biến điện não đồ gắn trên đầu đã ghi lại các tín hiệu điện. Khi các tín hiệu dần dần lan rộng, dấu vết của chúng, mỗi dấu vết tương ứng với một điểm cụ thể dưới bề mặt hộp sọ, được chuyển thành phim.
Các bản ghi không thể hiện bất kỳ thuật toán điển hình nào - nhưng chúng cũng không hoàn toàn ngẫu nhiên.
Điều thú vị là nhịp điệu bật tắt càng dễ dự đoán thì khả năng não bị bất tỉnh càng cao. Các nhà khoa học đã đo lường giả định này bằng cách nén dữ liệu video bằng thuật toán được sử dụng để lưu trữ các tệp máy tính ở định dạng ZIP. Việc nén cung cấp một đánh giá về mức độ phức tạp trong phản ứng của não. Những tình nguyện viên còn tỉnh táo có “chỉ số phức tạp nhiễu loạn” từ 0,31 đến 0,70, với chỉ số này giảm xuống dưới 0,31 nếu họ ở trạng thái ngủ sâu hoặc được gây mê.
Sau đó, nhóm nghiên cứu đã thử nghiệm zip và zap trên 81 bệnh nhân có ý thức tối thiểu hoặc bất tỉnh (hôn mê). Ở nhóm đầu tiên có một số dấu hiệu hành vi thiếu suy nghĩ, phương pháp đã chỉ ra chính xác rằng 36 trên 38 người có ý thức. Trong số 43 bệnh nhân trong tình trạng “thực vật” mà người thân ở đầu giường bệnh không bao giờ có thể liên lạc được, 34 bệnh nhân được phân loại là bất tỉnh và XNUMX người khác thì không. Bộ não của họ phản ứng tương tự như những người còn tỉnh táo, nghĩa là họ cũng có ý thức nhưng không thể giao tiếp với gia đình.
Nghiên cứu hiện tại nhằm mục đích tiêu chuẩn hóa và cải tiến kỹ thuật cho bệnh nhân thần kinh, cũng như mở rộng nó cho bệnh nhân ở khoa tâm thần và nhi khoa. Theo thời gian, các nhà khoa học sẽ xác định được bộ cơ chế thần kinh cụ thể tạo ra trải nghiệm.
Cuối cùng, chúng ta cần một lý thuyết khoa học thuyết phục về ý thức sẽ trả lời câu hỏi trong những điều kiện nào thì bất kỳ hệ thống vật chất nào cũng có thể trải nghiệm cảm giác - có thể là một chuỗi tế bào thần kinh hoặc bóng bán dẫn silicon phức tạp. Và tại sao chất lượng trải nghiệm lại khác nhau? Tại sao bầu trời trong xanh lại có cảm giác khác với âm thanh của một cây vĩ cầm bị lên dây kém? Những khác biệt về cảm giác này có chức năng cụ thể nào không? Nếu có, cái nào? Lý thuyết này sẽ cho phép chúng ta dự đoán hệ thống nào có thể cảm nhận được điều gì đó. Trong trường hợp không có một lý thuyết với những dự đoán có thể kiểm chứng được, bất kỳ suy luận nào về ý thức máy móc đều chỉ dựa trên bản năng ruột thịt của chúng ta, điều mà lịch sử khoa học đã chỉ ra là cần phải thận trọng khi dựa vào.
Một trong những lý thuyết chính về ý thức là lý thuyết (GWT), được đưa ra bởi nhà tâm lý học Bernard Baars và các nhà thần kinh học Stanislas Dean và Jean-Pierre Changeux.
Đầu tiên, họ lập luận rằng khi một người nhận thức được điều gì đó, nhiều vùng khác nhau trong não sẽ truy cập thông tin này. Trong khi đó, nếu một người hành động một cách vô thức, thông tin sẽ được tập trung vào hệ thống cảm giác-vận động cụ thể (vận động cảm giác) có liên quan. Ví dụ: khi bạn gõ nhanh, bạn sẽ thực hiện việc đó một cách tự động. Nếu bạn được hỏi bạn làm điều này như thế nào, bạn sẽ không thể trả lời vì bạn có quyền truy cập hạn chế vào thông tin này, thông tin này được định vị trong các mạch thần kinh kết nối mắt với chuyển động nhanh của các ngón tay.
Khả năng tiếp cận toàn cầu chỉ tạo ra một luồng ý thức, vì nếu một quy trình nào đó có thể truy cập được đối với tất cả các quy trình khác thì tất cả chúng đều có thể truy cập được - mọi thứ đều được kết nối với mọi thứ. Đây là cách thực hiện cơ chế ngăn chặn các hình ảnh thay thế.
Lý thuyết này giải thích rõ ràng tất cả các loại rối loạn tâm thần, trong đó sự thất bại của các trung tâm chức năng riêng lẻ, được kết nối bởi các mô hình hoạt động thần kinh (hoặc toàn bộ vùng não), gây ra sự biến dạng trong dòng chảy chung của “không gian làm việc”, do đó làm biến dạng hình ảnh so sánh với trạng thái “bình thường” (của người khỏe mạnh).
Trên đường đến một lý thuyết cơ bản
Lý thuyết GWT cho rằng ý thức bắt nguồn từ một kiểu xử lý thông tin đặc biệt: nó đã quen thuộc với chúng ta kể từ buổi bình minh của AI, khi các chương trình đặc biệt có quyền truy cập vào một kho dữ liệu nhỏ, có thể truy cập công khai. Bất kỳ thông tin nào được ghi trên “bảng thông báo” đều có sẵn cho một số quy trình phụ trợ - trí nhớ làm việc, ngôn ngữ, mô-đun lập kế hoạch, nhận dạng khuôn mặt, đồ vật, v.v. Theo lý thuyết này, ý thức nảy sinh khi thông tin giác quan đến được ghi trên bảng được được truyền vào nhiều hệ thống nhận thức - và chúng xử lý dữ liệu để tái tạo giọng nói, lưu trữ trong bộ nhớ hoặc thực hiện các hành động.
Vì không gian trên bảng thông báo như vậy có hạn nên chúng ta chỉ có thể có được một lượng nhỏ thông tin tại bất kỳ thời điểm nào. Mạng lưới các tế bào thần kinh truyền tải những thông điệp này được cho là nằm ở thùy trán và thùy đỉnh.
Khi dữ liệu khan hiếm (rải rác) này được chuyển vào mạng và được cung cấp công khai, thông tin sẽ trở nên có ý thức. Tức là đối tượng đã nhận thức được điều đó. Máy móc hiện đại vẫn chưa đạt đến mức độ phức tạp về nhận thức này nhưng đó chỉ là vấn đề thời gian.
Lý thuyết "GWT" cho rằng máy tính trong tương lai sẽ có ý thức
Lý thuyết thông tin tổng quát về ý thức (IIT), được phát triển bởi Tononi và các cộng sự của ông, sử dụng một điểm khởi đầu rất khác: chính những trải nghiệm. Mỗi trải nghiệm đều có những đặc điểm then chốt đặc biệt riêng. Nó là nội tại, chỉ tồn tại đối với chủ thể với tư cách là “chủ nhân”; nó có cấu trúc (một chiếc taxi màu vàng chạy chậm lại trong khi một con chó màu nâu chạy qua đường); và nó cụ thể - khác với bất kỳ trải nghiệm có ý thức nào khác, giống như một khung hình riêng biệt trong một bộ phim. Hơn nữa, nó vững chắc và rõ ràng. Khi bạn ngồi trên ghế đá công viên vào một ngày ấm áp, trong xanh và ngắm nhìn trẻ con chơi đùa, những yếu tố khác nhau của trải nghiệm – cơn gió thổi qua tóc bạn, niềm vui của những đứa trẻ đang cười – không thể tách rời nhau nếu trải nghiệm không ngừng nghỉ. trở thành những gì nó là.
Tononi cho rằng những đặc tính như vậy - tức là một mức độ nhận thức nhất định - có bất kỳ cơ chế phức tạp và liên kết nào, trong cấu trúc trong đó một tập hợp các mối quan hệ nhân quả được mã hóa. Nó sẽ có cảm giác như có thứ gì đó đến từ bên trong.
Nhưng nếu, giống như tiểu não, cơ chế này thiếu sự phức tạp và kết nối, nó sẽ không nhận thức được bất cứ điều gì. Theo lý thuyết này,
ý thức là một khả năng vốn có, ngẫu nhiên gắn liền với các cơ chế phức tạp như bộ não con người.
Lý thuyết này cũng xuất phát từ sự phức tạp của cấu trúc liên kết cơ bản với một số không âm duy nhất Φ (phát âm là “fy”), số lượng này định lượng nhận thức này. Nếu F bằng XNUMX thì hệ thống hoàn toàn không nhận thức được chính nó. Ngược lại, con số càng lớn thì sức mạnh ngẫu nhiên vốn có của hệ thống càng lớn và nó càng có ý thức hơn. Bộ não, được đặc trưng bởi khả năng kết nối khổng lồ và có tính đặc hiệu cao, có F rất cao và điều này hàm ý mức độ nhận thức cao. Lý thuyết này giải thích nhiều sự thật khác nhau: ví dụ, tại sao tiểu não không liên quan đến ý thức hoặc tại sao bộ đếm zip và zap thực sự hoạt động (các con số do bộ đếm tạo ra là F ở mức gần đúng).
Lý thuyết IIT dự đoán rằng mô phỏng máy tính kỹ thuật số tiên tiến của bộ não con người không thể có ý thức - ngay cả khi lời nói của nó không thể phân biệt được với lời nói của con người. Giống như việc mô phỏng lực hấp dẫn cực lớn của lỗ đen không làm biến dạng tính liên tục không-thời gian xung quanh máy tính bằng cách sử dụng mã, được lập trình ý thức sẽ không bao giờ sinh ra một chiếc máy tính có ý thức. Giulio Tononi và Marcello Massimini, Thiên nhiên 557, S8-S12 (2018)
Theo IIT, ý thức không thể tính toán và tính toán: nó phải được xây dựng trong cấu trúc của hệ thống.
Nhiệm vụ chính của các nhà thần kinh học hiện đại là sử dụng các công cụ ngày càng phức tạp để nghiên cứu mối liên hệ vô tận của các tế bào thần kinh đa dạng hình thành nên não, nhằm phác họa rõ hơn các dấu vết thần kinh của ý thức. Với cấu trúc phức tạp của hệ thần kinh trung ương, việc này sẽ mất nhiều thập kỷ. Và cuối cùng xây dựng một lý thuyết cơ bản dựa trên những mảnh vỡ hiện có. Một lý thuyết sẽ giải thích câu đố chính về sự tồn tại của chúng ta: làm thế nào một cơ quan nặng 1,36 kg và có thành phần tương tự như đậu phụ lại thể hiện ý nghĩa của sự sống.
Theo tôi, một trong những ứng dụng thú vị nhất của lý thuyết mới này là khả năng tạo ra AI có ý thức và quan trọng nhất là cảm giác. Hơn nữa, lý thuyết cơ bản về ý thức sẽ cho phép chúng ta phát triển các phương pháp và cách thức để thực hiện sự phát triển nhanh chóng hơn về khả năng nhận thức của con người. Con người - tương lai.
Nguồn: www.habr.com