意識體驗的起源和本質－有時用拉丁文來稱呼 感受性 - 從遠古時期直到最近，對我們來說一直是個謎。 許多意識哲學家，包括現代哲學家，認為意識的存在與他們所認為的物質和空虛的世界是一個令人無法接受的矛盾，以至於他們宣稱意識是一種幻覺。 換句話說，他們要麼原則上否認感受性的存在，要麼聲稱無法透過科學進行有意義的研究。
如果這個判斷是真的，這篇文章就會很短。 而且切口下不會有任何東西。 但那裡有一些東西......
如果意識不能用科學工具來理解，那麼所需要的就是解釋為什麼你、我和幾乎其他人都如此確信我們有感覺。 然而，一顆壞牙給我帶來了口香糖。 一個複雜的論點讓我相信我的痛苦是虛幻的，但這並不能減輕我的痛苦。 我不同意這種對靈魂與身體聯繫的死胡同的解釋，所以也許我會繼續下去。
意識是你感知（透過感官輸入）然後體驗（透過感知和理解）的一切。
腦海中縈繞的旋律、巧克力甜點的味道、無聊的牙痛、對孩子的愛、抽象思維以及總有一天所有感覺都會結束的理解。
科學家正逐漸接近解開長期困擾哲學家的謎團。 這項科學研究的頂峰預計將是一種結構化的意識工作理論。 應用這理論最引人注目的例子是成熟的人工智慧（這並不排除在沒有意識理論的情況下出現人工智慧的可能性，而是基於人工智慧發展中已有的經驗方法）
大多數科學家接受意識作為給定的事實，並努力理解它與科學描述的客觀世界的聯繫。 四分之一個世紀前，弗朗西斯·克里克（Francis Crick）和其他人 決定擱置關於意識的哲學討論（至少自亞里斯多德時代以來科學家就一直關注這一點），轉而開始尋找其物理痕跡。
大腦中高度興奮的部分究竟是什麼產生了意識？ 透過了解這一點，科學家們有望更接近解決更根本的問題。
特別是，神經科學家正在尋找意識的神經關聯（NCC） - 最小的神經機制共同足以滿足任何特定的有意識的感覺體驗。
例如，大腦中一定發生了什麼事才會讓你感到牙痛？ 某些神經細胞是否應該以某種神奇的頻率振動？ 我們需要啟動任何特殊的「意識神經元」嗎？ 這些細胞可能位於大腦的哪些區域？
意識的神經關聯
在NKS的定義中，「最小」條款很重要。 畢竟，大腦作為一個整體可以被認為是 NCS——它日復一日地產生感覺。 而且可以更精確地指定位置。 以脊髓為例，它是脊椎內 46 公分長的神經組織柔性管，包含約 XNUMX 億個神經細胞。 如果損傷導致脊髓完全受損，直至頸部，受害者的腿部、手臂和軀幹將會癱瘓，無法控制腸道或膀胱，並喪失身體感覺。 儘管如此，這些截癱患者仍繼續體驗生活的多樣性：他們看到、聽到、聞到、體驗到情感並記得悲慘事件徹底改變他們的生活之前的情況。
或者以小腦為例，即大腦後部的「小大腦」。 這個大腦系統是演化史上最古老的系統之一，參與運動技能、身體姿勢和步態的控制，也負責靈活地執行複雜的動作序列。
彈鋼琴、敲鍵盤、花式溜冰或攀岩——所有這些活動都涉及小腦。 它配備了最著名的神經元，稱為浦肯野細胞，其卷鬚像珊瑚海扇一樣撲動，並蘊藏著複雜的電動力學。 小腦還含有 最大數量的神經元，約 69 億（大部分是星狀小腦肥大細胞）- 四倍以上比整個大腦的總和還要多（記住，這是很重要的一點）。
如果一個人因中風或在外科醫生手術刀下部分失去小腦，意識會發生什麼變化？
是的，幾乎沒有什麼對意識至關重要！
患有這種損傷的患者會抱怨一些問題，例如彈鋼琴不太流利或在鍵盤上打字，但他們的意識的任何方面都不會完全喪失。
關於小腦損傷對認知功能影響的最詳細研究，在以下背景下進行了廣泛研究 。 但即使在這些情況下，除了協調和空間問題（上文）之外，也只有非關鍵性的違反管理執行方面的行為，其特徵是 ，心不在焉，學習能力略有下降。
廣泛的小腦裝置與主觀經驗無關。 為什麼？ 它的神經網路蘊含著一個重要的線索——它是極其均勻且平行的。
小腦幾乎完全是前饋電路：一排神經元為下一排神經元提供訊息，而下一排神經元影響第三排。 電活動中不存在來回共振的回饋迴路。 此外，小腦在功能上分為數百個（如果不是更多的話）獨立的計算模組。 每個系統並行運行，具有獨立且不重疊的輸入和輸出，控制運動或不同的運動或認知系統。 它們之間幾乎沒有相互作用，而就意識而言，這是另一個不可或缺的特徵。
從脊髓和小腦的分析中可以學到的重要教訓是，意識的天才並不是那麼容易在神經組織的任何興奮點產生的。 還需要其他東西。 這個額外的因素在於構成臭名昭著的大腦皮質（其外表面）的灰質。 所有現有的證據表明，感覺涉及 組織。
你可以更加縮小意識焦點所在的區域。 以右眼和左眼受到不同刺激的實驗為例。 想像一下，Lada Priora 的照片僅對您的左眼可見，而 Tesla S 的照片僅對您的右眼可見。 我們可以假設你會看到一些由拉達和特斯拉相互疊加而成的新車。 事實上，你會看到拉達幾秒鐘，然後他會消失，特斯拉會出現 - 然後她會消失，拉達會再次出現。 兩張圖片將在無盡的舞蹈中相互替換——科學家將這種現象稱為雙眼競爭，或視網膜競爭。 大腦從外部接收模糊的訊息，無法決定：這是拉達還是特斯拉？
當你躺在腦部掃描儀中時，科學家會發現大範圍的皮質區域有活動，這些區域統稱為後熱區。 這些是大腦後部的頂葉、枕葉和顳葉區域，它們在追蹤我們所看到的事物方面發揮著最重要的作用。
有趣的是，從眼睛接收和傳遞訊息的初級視覺皮層並不反映人們所看到的內容。 在聽覺和觸覺的情況下也觀察到類似的分工：初級聽覺皮質和初級體感皮質並不會直接貢獻聽覺和體感經驗的內容。 有意識的感知（包括拉達和特斯拉的圖像）引發了後續的處理階段——在後熱區。
事實證明，視覺圖像、聲音和其他生命感覺起源於大腦後皮層。 據神經科學家所知，幾乎所有的意識體驗都起源於那裡。
意識計數器
例如，在手術中，患者會被麻醉，這樣他們就不會移動，血壓保持穩定，不會感到疼痛，不會產生創傷記憶。 不幸的是，這並不總是能實現：每年都有數百名處於麻醉狀態的患者在不同程度上保持清醒。
另一類因外傷、感染或嚴重中毒而遭受嚴重腦損傷的患者可能會存活數年而無法說話或接聽電話。 證明他們體驗過生活是一項極其困難的任務。
想像一下，一名太空人迷失在宇宙中，聽到任務控制中心試圖聯繫他。 壞掉的收音機無法播放他的聲音，這就是為什麼全世界都認為他失蹤了。 這大致可以用來描述那些因大腦受損而無法與世界接觸的患者的絕望處境——一種極端形式的單獨監禁。
2000 年代初期，威斯康辛大學麥迪遜分校的 Giulio Tononi 和 Marcello Massimini 首創了一種方法，稱為 來判斷一個人是否有意識。
科學家將一圈帶護套的電線放在頭部並發出電擊（電擊）——一種產生短期電流的強磁能電荷。 這種刺激和抑制電路連接區域的夥伴神經元細胞，波在整個大腦皮層產生共振，直到活動消失。
頭戴式腦電圖感測器網路記錄電訊號。 隨著訊號逐漸擴散，它們的痕跡，每一條對應於頭骨表面下的特定點，都轉化為薄膜。
錄音沒有展示任何典型的演算法——但它們也不是完全隨機的。
有趣的是，開關節律越可預測，大腦就越有可能處於無意識狀態。 科學家們透過使用一種用於以 ZIP 格式存檔電腦檔案的演算法來壓縮視訊資料來測量這一假設。 壓縮可以評估大腦反應的複雜性。 清醒的志願者的「擾動複雜性指數」為0,31至0,70，如果他們處於深度睡眠或麻醉狀態，該指數會低於0,31。
隨後，研究小組對 81 名處於最低意識或無意識（昏迷）狀態的患者進行了 zip 和 zap 測試。 第一組表現出一些不經意的行為，該方法正確地顯示 36 人中有 38 人是有意識的。 在 43 名處於「植物人」狀態的患者中，病床頭的親屬始終無法與其建立聯繫，其中 34 名患者被歸類為失去知覺，另外 XNUMX 名患者則沒有。 他們的大腦反應與那些有意識的人相似，這意味著他們也有意識，但無法與家人溝通。
目前的研究旨在標準化和改進神經科患者的技術，並將其擴展到精神科和兒科科的患者。 隨著時間的推移，科學家將確定產生體驗的一組特定神經機制。
最終，我們需要一個令人信服的科學意識理論，來回答任何給定物理系統（無論是複雜的神經元鏈還是矽晶體管）在什麼條件下體驗感覺的問題。 為什麼體驗品質會有所不同？ 為什麼晴朗的藍天與調音不佳的小提琴的聲音感覺不同？ 這些感覺差異有什麼特定的功能嗎？ 如果有，是哪一個？ 該理論將使我們能夠預測哪些系統能夠感知某些東西。 在缺乏可檢驗預測的理論的情況下，任何關於機器意識的推論都完全基於我們的直覺，正如科學史所表明的那樣，我們應該謹慎依賴直覺。
意識的主要理論之一是 （GWT），由心理學家 Bernard Baars 和神經科學家 Stanislas Dean 和 Jean-Pierre Changeux 提出。
首先，他們認為，當一個人意識到某件事時，大腦的許多不同區域都會獲得這些資訊。 然而，如果一個人無意識地行動，訊息就會集中在所涉及的特定感覺運動系統（感覺運動）中。 例如，當您快速打字時，您會自動完成。 如果有人問你如何做到這一點，你將無法回答，因為你對這些資訊的存取有限，這些資訊位於連接眼睛和手指快速移動的神經迴路中。
全域可訪問性只產生一種意識流，因為如果某個進程可以被所有其他進程訪問，那麼它也可以被所有其他進程訪問——一切都與一切相連。 這就是抑制替代圖片的機制的實現方式。
這個理論很好地解釋了各種精神障礙，其中透過神經活動模式（或大腦的整個區域）連接的各個功能中心的故障，將扭曲引入「工作空間」的一般流程，從而扭曲與（健康人） “正常”狀態相比的圖片。
通往基礎理論的道路
GWT 理論指出，意識源於一種特殊類型的資訊處理：自從人工智慧誕生以來，我們就對它很熟悉，當時特殊程式可以存取小型的、可公開存取的資料儲存。 「公告牌」上記錄的任何資訊都可供許多輔助過程使用——工作記憶、語言、計劃模組、面部識別、物體等。根據這一理論，當記錄在「公告牌」上的傳入感官訊息被記錄下來時，意識就會產生。傳送到許多認知系統中，它們處理資料以進行語音再現、儲存在記憶體中或執行動作。
由於此類公告板上的空間有限，因此我們在任何特定時刻只能獲得少量資訊。 傳達這些訊息的神經元網路被認為位於額葉和頂葉。
一旦這些稀缺（分散）的數據被傳輸到網路並公開可用，這些資訊就會變得有意識。 也就是說，主體意識到了這一點。 現代機器尚未達到這種認知複雜程度，但這只是時間問題。
「GWT」理論指出未來的電腦將具有意識
托諾尼和他的同事所發展的意識的一般資訊理論（IIT）使用了一個非常不同的起點：體驗本身。 每種體驗都有其獨特的關鍵特徵。 它是內在的，只為作為「主人」的主體而存在； 它是結構化的（一輛黃色計程車減速，一隻棕色狗跑過馬路）； 它是具體的——不同於任何其他有意識的體驗，就像電影中的一個單獨的框架。 此外，它是堅實和明確的。 當你在溫暖晴朗的日子裡坐在公園的長椅上，看著孩子們玩耍時，體驗的各種元素——風吹過你的頭髮，小孩子們的歡笑——在體驗停止的情況下就無法彼此分離。成為它本來的樣子。
托諾尼假設這些屬性——即一定程度的意識——具有任何複雜且耦合的機制，在該機制的結構中，一組因果關係被加密。 感覺就像有東西從內部傳來。
但如果像小腦一樣，機制缺乏複雜性和連結性，它就不會意識到任何事情。 按照這個理論，
意識是一種與生俱來的、與人腦等複雜機制相關的偶然能力。
該理論也從底層互連結構的複雜性推導出一個非負數 Φ（發音為“fy”），它量化了這種意識。 如果 F 為零，則係統根本不知道自己。 反之，數字越大，系統固有的隨機能力就越大，也越有意識。 大腦的特徵是巨大且高度特異性的連接，具有非常高的 F，這意味著高水平的意識。 該理論解釋了各種事實：例如，為什麼小腦不參與意識，或者為什麼 zip 和 zap 計數器實際上起作用（計數器產生的數字粗略近似為 F）。
IIT 理論預測，先進的數位電腦模擬人腦不可能有意識——即使它的語音與人類語音無法區分。 正如使用程式碼模擬黑洞的巨大引力不會扭曲電腦周圍的時空連續體一樣， 程式 意識永遠不會產生有意識的電腦。 朱利奧·托諾尼和馬塞洛·馬西米尼，《自然》557，S8-S12 (2018)
根據IIT，意識無法被計算和計算：它必須被建構到系統的結構中。
現代神經科學家的主要任務是利用日益複雜的工具來研究構成大腦的不同神經元的無限連接，以進一步描繪意識的神經痕跡。 鑑於中樞神經系統的複雜結構，這將需要數十年的時間。 並最終根據現有的片段製定一個基礎理論。 這個理論將解釋我們存在的主要難題：一個重1,36公斤、成分與豆腐相似的器官如何反映生命的意義。
在我看來，這個新理論最有趣的應用之一是創造具有意識、最重要的是具有感覺的人工智慧的可能性。 此外，意識的基本理論將使我們能夠發展出方法和途徑來實現人類認知能力的更快演化。 人——未來。
來源： www.habr.com