托诺尼的理论断言,意识由特定类型的信息处理产生。

文章作者:管理一号 | 2019-04-01
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咱们现在还无从得知龙虾是否具有知道,仍是说它们的行为体现仅仅天然反射。

托诺尼的理论断语,知道由特定类型的信息处理发生。

 北京时刻4月1日音讯,据国外媒体报道,龙虾与咱们有相同的苦楚感触器,也能体现出自己的苦楚。比方把它们放在水里煮时,它们的尾巴就会抽搐,看上去苦楚万分。但龙虾真的能“知道到”这种感觉吗?仍是说这种反响仅仅一种天然反射?

人类在做某个动作时,脑中总是充满了杂乱的知道体会。但咱们不能假定其它动物也是如此,尤其是大脑与人类天壤之别的动物。有些科学家乃至提出,与人类脑中的丰厚国际比较,像龙虾这样的动物或许底子没有任何内涵体会。

“狗的行为、身体和大脑都和人类比较附近,因而它们的所见所闻或许和人类差不多,不能说它们心里‘一片漆黑’,”威斯康辛大学麦迪逊分校神经科学家朱里奥•托诺尼(Giulio Tononi)表明,“但龙虾就不相同了。”

在知道研讨范畴,“其它与人脑悬殊的大脑是否具有知道”仅仅很多困扰科学家的难题之一。咱们的第一次知道是什么时分呈现的?为什么会有这种感觉?核算机能否取得这种“内涵生命”?

关于这些谜题,托诺尼或许找到了解决方法。他的咨询统整理论(integrated information thery)是近年来呈现的知道理论中最令人激动的理论之一。尽管没有得到证明,但该理论给出了一些可进行验证的猜想,或许不久就能给上述问题找到切当答案。

托诺尼表明,他从少年时期就着迷于品德和哲学问题。“我知道到,了解知道的实质和构成进程,对咱们了解自己在国际中的方位和知道自己的人生至关重要。”

其时他还不确认该怎么探究这些问题,是该凭借数学途径?仍是哲学东西?但他终究挑选了从医,临床经验大大丰厚了他年青的脑筋。“可以直接接触到神经学病例和精神病病例的确是种特别体会,”托诺尼表明,“这能迫使你直面失去了知道、或知道的要害成分的患者。若非亲眼所见,这些影响真的很难幻想。”

不过,他的科研名誉首要来自与睡觉相关的研讨。这个范畴的争议要小得多。“其时,你底子就不能议论和知道有关的论题。”但他对上述问题的考虑并未停歇。2004年,他宣布了咨询统整理论的雏形。

他先是提出了一系列界说知道为何物的正义。托诺尼提出,任何知道体会都有必要是“结构化”的。例如,你在调查周围的空间时,可以分辨出物体的相对方位。知道体会还具有“详细性”和“区别性”:每次体会都取决于详细环境,环境不同,体会也会有所不同。此外还有“统整性”:你调查桌上的一本书时,它的形状、色彩和方位信息虽由不同脑区进行处理,但都会被一起整合为一次独自的知道体会。咱们乃至会将不同感官的信息糅杂在一起,将其组合成归于此时此刻的同一体会。

知道仍是科学界最扎手的未解之谜之一。

托诺尼从这些正义动身,提出咱们可以从大脑(或CPU)可以完成“信息统整”的层级数量,辨认出某个知道归于人类、动物、仍是核算机。该理论以为,在同一知道的不同构成部分之间同享和处理的信息越多,则知道水平越高。

要想更好地了解该理论,咱们可以将大脑的视觉体系与数码照相机比较较。照相机可以捕捉击中图画处理器每个像素的光线,总信息量可谓惊人。但这些像素并不会“互相交流”或同享信息,每个像素只会独自记载总图画的一小部分。若不将这些信息进行整合,就无法发生丰厚的知道体会。

就像数码照相机相同,人眼视网膜也含有许多传感器,担任捕捉总图画的一小部分。但这些数据会在多个脑区间进行同享和处理。有些脑区担任色彩处理,让原始数据习惯光线水平,因而咱们在天壤之别的条件下仍能分辨出本来的色彩。其它脑区则担任剖析概括,如猜想某个物体被遮挡的是什么部分等等,让你对物体的全体形状有个大体感触。接着,这些脑区会同享这些信息,将其传递到更高层级上进行信息组合,终究构成咱们对所见事物的知道体会。

回想也是如此。和照相机的图片库不同,咱们不会将每段体会独自贮存,而是经过组合和相关、构成一整段有意义的回想。每逢咱们发生一种新的体会,它便会与之前的信息相整合。所以才会发生《回想逝水岁月》中作者描绘的那种场景:一块玛德琳蛋糕的滋味猛地勾起了悠远的幼年回想。这些都是咱们知道体会的一部分。

至少理论是这么说的。并且有许多调查成果和医学试验与之共同。

2015年宣布的一项研讨剖析了在麻醉状况下的受试者大脑,包含运用丙泊酚、氙气等麻醉手法。为了解大脑整合信息的才干,该团队在受试者颅骨上方设置了一个磁场,对下方皮层进行影响。这是一种规范的非侵入式技能,名叫“经颅磁影响”(TMS)。受试者清醒时,可以调查到大脑在TMS的影响下、脑活动构成了杂乱的“涟漪”。托诺尼以为,这便是不同神经元群之间进行信息整合的痕迹。

但用丙泊酚和氙气麻醉的受试者大脑则并未呈现这种反响,其脑电波方法远比清醒时简略得多。经过改动要害神经递质水平,这些麻醉药物好像“损坏”了大脑的信息整合,这也与受试者试验期间知道全无的状况相共同。他们的内涵体会一片漆黑,只要虚无。

药物引发的错觉

统整信息理论或许能猜测核算机有朝一日能否具有知道。统整信息理论或许能猜测核算机有朝一日能否具有知道。

为进行进一步比照,该团队还剖析了由氯胺酮麻醉的受试者大脑。尽管这种药物会使你对外界毫无反响,但受试者常陈述称,自己做了张狂的梦,而不是像用丙泊酚和氙气麻醉时那样、知道一片漆黑。托诺尼的团队发现,运用氯胺酮麻醉的受试者大脑对TMS影响的反响比别的两种麻醉剂杂乱得多,阐明其知道状况在药物状况下有所改动。他们与外界的联络被割裂了,但大脑在药物效果下仍坚持“敞开”状况。

托诺尼在剖析不同睡觉状况时,也发现了相似成果。在非快速眼动睡觉期间(这期间做梦很少),人脑对TMS影响的反响不那么杂乱;而在快速眼动睡觉期间,即做梦较频频期间,信息整合度好像要高一些。

托诺尼着重,这并不能“证明”他的理论是正确的,但这阐明他或许走对了路。“这么说吧,假如咱们的试验成果反过来,工作就很麻烦了。”

托诺尼的理论也与各类脑损伤患者的体会相吻合。以小脑为例。小脑呈核桃形,色彩偏灰粉,坐落人脑底部,首要担任和谐肢体运动。其所含神经元数量多达大脑皮质的四倍。大脑皮质是大脑的最外层,所含神经元约占大脑总数的一半。但有些因先天或后天原因短少小脑的人仍有知道感知,可以在不丢失任何知道的情况下度过相对较长、且“正常”的终身。

假如知道体会的发生只与神经元数量有关,这些病例底子就说不通。但从托诺尼理论的视点来看,小脑处理信息多为部分进行,而非交流和整合信号,因而在知道中仅扮演非有必要人物。

丈量人脑对TMS影响的反响好像还能猜测处于无法交流状况、或植物人状况的患者的知道。这一发现或许具有严重临床意义。

当然,特殊的定论还需要不容置疑的依据。究竟鲜有比知道之谜更令人捉摸不透的科学问题。

现在为止,托诺尼的理论对大脑信息整合的描绘还十分粗糙。要实在证明该理论的价值,还需要愈加精细的东西、对各类生物的大脑都进行精准丈量。

加州大学伯克利分校神经科学家丹尼尔•托克(Daniel Toker)以为,托诺尼的理论比较其他科学家的理论更“契合直觉”,但还需要更多依据。“该范畴普遍以为该理论很有意思,但没有彻底得到证明。”

原因与数学有关。运用此前的技能,丈量网络信息整合度的时刻会跟着节点数量的添加呈现“超指数级增加”。也便是说,即便运用当时最先进的技能,整个核算进程也会比国际寿数还要长。但托克最近提出了一条核算捷径,或许能把核算时刻缩短到短短几分钟。这或将成为把托诺尼的理论放在愈加坚实的试验根底上的第一步。“咱们在该范畴仍处于前期阶段。”托克表明。

只要在这一根底之上,咱们才干着手答复那些要害问题,比方将不同类型大脑的知道进行比较。但托克以为,就算托诺尼的理论被证伪,也能推进其他神经科学家从更数学的视点考虑知道问题,并对未来的理论有所启示。

假如统整信息理论是正确的,必将发生颠覆性的影响,运用规模远不止神经科学与医学范畴。例如,若能证明龙虾等动物也有自己的知道,对动物权益的反抗也将就此转型。

一些留传已久的人工智能问题也将得到回答。托诺尼称,现有核算机的根底架构均由晶体管构成,无法构成构成知道所需的信息整合层级。因而就算经过特定程序、让人工智能体现得像人类相同,它们也永久无法具有咱们这般丰厚的心里国际。

“有些人以为,核算机迟早会具有像人类一般优异的认知才干。不仅是在围棋、国际象棋、辨认人脸、驾驭轿车等范畴,而是任何工作都如此。”托诺尼指出,“但假如统整信息理论是正确的,核算机的行为体现或许会和人类一模相同,但其实质上仍是一个空壳。”这又要涉及到一个问题:智能行为是否有必要脱胎于知道?而依据托诺尼的理论,答案应该是否定的。

托诺尼着重,这不仅仅是核算机才干、或运用软件类型的问题。“一切核算机的物理价格都迥然不同,都无法引导知道的发生。”这样看来,美剧《实在的人类》和《西部国际》中那样的品德难题或许永久都不会成为实际,真是谢天谢地。

该理论乃至还能协助咱们了解自己与别人互动的方法。麻省理工学院团体才智研讨中心主任托马斯•马隆(Thomas Malone)最近将该理论运用到了人类团队上。他的研讨显现,由团队成员同享的整合信息可以猜测整个团队在不同使命中的体现。尽管用“集体知道”一词或许有些夸大,但马隆以为,托诺尼的理论或能协助咱们了解大规模人类安排有时是怎么像一个实体相同考虑、感觉、回想和做决议计划的。

不过马隆提示道,这仅仅是估测罢了。咱们首先要证明信息整合是个别具有知道的标志。

就现在而言,咱们还不能确认一只龙虾、一台核算机、乃至一个社会是否具有知道。但未来的某一天,托诺尼的理论或许能协助咱们更好地知道与自己天壤之别的“思维”。

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