特别节目·中文精读

克里斯托夫·科赫:意识

Christof Koch: Consciousness

神经科学家谈意识的神经机制、整合信息理论的思路,以及如何用实验逼近主观体验之谜。

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Christof Koch(克里斯托夫·科赫)被问到一个假设:2040 年的 Siri,能通过任何你能想到的图灵测试,说话得体,记得你说过的每一句话,能陪你聊哲学也能陪你开玩笑。你会说它有意识吗?

他的回答很干脆:不会。哪怕它自己开口说"我刚醒过来,感觉很好"。

这个回答来自一个被引用超过十万次的人。1986 年到 2013 年他在加州理工当教授,之后去西雅图艾伦脑科学研究所做总裁兼首席科学官,写了《意识:一个浪漫还原论者的自白》。他这辈子干的事,就是想把"感觉像什么"这件事塞进科学里。

他和 Lex Fridman 这场对话,从上世纪的老问题一路聊到小鼠脑子里一块一毫米厚的结构。中间穿插了漂浮舱、蜜蜂的投票、莱姆的科幻小说,以及他自己从虔诚天主教徒变成接近佛教徒的过程。

先分清两个被混用了一百年的词

Koch 花了很大力气做一件事:把智能和意识拆开。

智能关乎功能。适应新环境,学得快,看懂局面里有谁、接下来会发生什么。你给它一个任务,它完成得好,这就叫智能。AlphaGo 下棋、Watson 答题、自动驾驶认路,都是功能层面的胜利。

意识关乎存在。它不完成任何任务。Koch 的用法很朴素:任何体验都算。坐在椅子上发呆算,深度冥想里那个说不清的瞬间也算。哲学家 Thomas Nagel 那句被引用了半个世纪的话最省事:当一只蝙蝠,感觉像是什么样子。

这两个东西在人类身上绑得死死的,所以我们习惯性地认为它们是一回事。Koch 的解释是进化的副作用。我们身边全是亲戚和别的物种,神经系统从线虫的 302 个神经元一路铺到蓝鲸的上千亿个。行为越复杂,脑子越复杂,我们就把"越有意识"这个标签贴上去。这个推断在生物界大体成立。

但数字机器把这个绑定拆了。计算机器智能的时候,我们完全不知道它跟意识有没有关系,甚至连方向都看不清。

三件让功能和体验脱钩的事

Koch 讲了三个人人都能验证的场景,来说明意识和行为可以彻底分家。

第一个是植物状态。他提到 1990 年代佛罗里达的特丽·夏沃(Terri Schiavo),心脏停跳后被抢救回来,在植物状态里躺了十四年。这类病人成千上万,他们会睁眼、会闭眼,有睡眠觉醒周期,偶尔还有些动作。但你找不出任何规律把医生说的话、母亲说的话和他们的反应对应起来。行为没有了,可《潜水钟与蝴蝶》里的那位法国编辑告诉世界另一件事:他只剩左眼能上下眨动,靠这个写完了一整本书。到最后连眼球都动不了的人也有。没有行为,不代表里面没人。

第二个是做梦。你今晚会睡着,会在自己麻痹的身体里醒来,遇见一只死了很多年的童年宠物狗,而且一点也不觉得奇怪。做梦时身体会给运动神经元发一个主动信号,让你瘫痪,这叫肌张力缺失(atonia)。缺了这个机制的人会把梦演出来,那是快速眼动期睡眠行为障碍,很麻烦的病。这里行为被彻底锁死,体验却饱满得能让你哭。

第三个是他自己的经历。他去了新加坡,进了一个漂浮舱:体温的水,泻盐,全黑,全静音。脱光了躺进去,很快身体感就消失了,没有边界,没有重量。接着声音没了,光没了,时间的流逝感也没了。刚开始你会觉得有点瘆人,会想"我是不是该无聊了"。可如果你克制住不去主动思考,剩下的就是一个没有身体、没有时间、没有声音、也没有念头的东西,但它醒着。

你没有任何功能在运转,没有在计算,没有在回忆,没有在计划,可你完全清醒。你是一团纯粹的存在。(克里斯托夫·科赫)

进化显然没给我们准备漂浮舱。所以"这玩意儿有什么适应意义"这个问题问不出答案。Koch 说生物学家一向不擅长回答"为什么",我们连"为什么有两只眼睛而不是三只"都说不清楚。

想测意识,先造一个能打乱它的机器

对人,现在已经有一套办法。经颅磁刺激给大脑来一记脉冲,用脑电图看它怎么回响,再算这个回响的复杂度。这套流程在实验室里被叫作 zap-zip。

效果很硬:清醒的人复杂度高,麻醉的人、深睡的人复杂度低,区分准确率接近百分之百。同样的手法可以用在猴子、狗、老鼠身上,它们的脑子结构类似。

但把磁脉冲打进一台 iPhone,你只会把它弄坏。所以这条路对机器走不通。

Koch 的结论是:我们最终需要一个意识理论。不能靠直觉。直觉说会说话的就是有意识的,可婴儿不会说话,梦中人被麻痹了也不会说话,植物人不会说话。凭直觉判断,你在这些案子上全都会判错。

他押注的理论叫整合信息理论(Integrated Information Theory,IIT)。核心主张是:一个系统有没有意识,取决于它内部因果结构能产生多大的、不可再分解的因果力。这个量在数学上可以算,原则上可以对任何物理系统算。

泛心论不是"石头也有心事"

聊到这儿,Lex 追问了一个绕不开的传统:物性论和二元论打了几千年,意识在这两边的位置都很别扭。

Koch 把泛心论(panpsychism)分成了两档。一档是极端版:一切都是心,石头、森林、iPhone 都算。他觉得这个不太现实。另一档温和得多:所有生物都有那么一点点体验,从单细胞生物到巨杉。他倾向于后者。

他还提到了伯特兰·罗素的一个思路,通常叫罗素式一元论(Russellian monism),也有人叫中立一元论。大意是:物理学极其擅长描述事物之间的关系,电荷怎么作用,质量怎么弯曲时空,夸克之间怎么配。但物理学从不告诉你那个东西本身是什么,它永远站在第三人称的位置上描述关系。

那第一人称在哪?在意识里。Koch 的说法是,你的意识体验就是你的大脑、特别是你的皮层,从内部被感受到的样子。物理学是外部视角,意识是同一个东西的内部视角。

顺着这个逻辑,草履虫也值得认真对待。它确实很笨。可它身上有几千种蛋白质、上亿个分子组装成一个至今没有任何计算机能准确模拟的系统。它大概没有内心独白,没有期待,没有计划,可它可能真的有那么一丁点"感觉像什么"。

亚里士多德的三层灵魂,和今天定义不了的死亡

Koch 顺手把这个问题往回拉了两千多年。亚里士多德大概是西方最重要的科学家兼哲学家,他有一套说法:灵魂是事物的形式。生物身上有三层。

植物有营养灵魂,那是生命原则。动物在此之上还有感觉灵魂或者说欲望灵魂,它们能看、能闻、有驱力,想吃、想繁殖。只有人有理性灵魂。这套东西后来被基督教接手,理性灵魂变成了不朽的那部分,变成了跟上帝连接的通道。

今天我们把这三层换成了别的问题:什么是生命,什么是智能,什么是意识。答案都还没成形。Koch 举了个特别实在的例子:死亡的定义正在变得模糊。以前很简单,不呼吸了,心跳停了,就是死了,毫无争议。现在有呼吸机、有起搏器,于是一批又一批的会议在讨论死亡的法律和医学定义。生命的边界要在死亡的边界上倒推着找。

智能的定义同样糟糕。没有法律定义,只有智商测试和一堆实际成绩单。我们开始在窄意义上把它造出来,AlphaGo、Watson、各种自动驾驶,也有人在想通用智能。它大致跟"学习和适应"有关。但它和体验之间的距离,Koch 认为远得离谱。

笔记本里的黑洞不会把你吸进去

这里是整场对话最锋利的地方。

Lex 提了一个思想实验:假设 Henry Markram 的蓝脑计划大获全胜,十年后我们有了完整的人脑模拟,每一个神经元、每一个突触都对得上,它还会说话,会说"你好,我刚醒,感觉不错"。它有意识吗?

Koch 说不。理由是他最喜欢的一个类比。

我可以写下行进方程,让笔记本算出银河系中心那个黑洞,质量大到能把时空拧成一个连光都逃不出去的洞。可为什么这台电脑不把我吸进去?它模拟了引力,却没有引力的因果力。(克里斯托夫·科赫)

在计算机里跑一场暴风雨,你不会被淋湿。模拟和真实之间隔着的不是精度,是因果力本身。

数字计算机本质上是个数字时钟,所有计算都被离散的时钟节拍切成碎片。人脑不是这样运转的,它的因果结构是连续的、高度互联的。所以要做有意识的机器,你得造所谓的神经形态硬件,让它的因果结构和脑子处在同一个层级上,光靠软件模拟不够。

这段推论有个必须说清的后果:Koch 认为意识不是造出人类级智能的必要条件。在生物身上两者手拉手,因为进化把复杂度和因果力一起堆了上去。在数字机器里,它们可以彻底分开。

为什么我们觉得虐待一条狗很可恶

Lex 把话题引向伦理。一个超级智能,如果不跟我们共享任何价值,怎么办?

Koch 的回答绕回了共情。他拆了这个词的希腊语词根,empatheia,意思是"与之同感"。为什么绝大多数人觉得虐待一条狗令人发指?不是因为它是我老婆、我孩子,也不是因为它是一个人。是因为我们心里有个装置,会自动替对方疼。

他的推演是:如果人类真的要造出非常强大的通用智能,那么让它具备共情反应,可能符合智人这个物种的长期生存利益。一个能感受别的东西在受苦的系统,不太会顺手把人类清空。

那恐惧和痛苦是意识的必需品吗?Koch 说不是。他举了那个经典实验:把电极插进老鼠的内侧下丘脑,老鼠会不停地按压杠杆刺激自己,不吃、不喝、不交配,其他一切都不重要了。所以从逻辑上讲,一个只有快感的系统是可能的,虽然那种存在大概很糟糕。

但真实的生物需要整套配置。需要恐惧,需要那种对消亡的回避,也需要正向的欲望状态,好让训练有抓手。

从罗马天主教到佛教,中间隔着一片暗物质

Koch 在一个虔诚的罗马天主教家庭长大。现在他说,他不信那个从小被教导要信的上帝了,不信有朝一日会在永恒的幸福里与谁重聚。他看不到证据。

他现在的精神倾向更接近某种形式的佛教。他跟达赖喇嘛见过几次面,最打动他的一点是,这位老人反复强调的是减少一切众生的痛苦。不只是人的痛苦,是所有生物的痛苦,按能力分级,一只动物的苦比一个发育正常的人少。这种立场从一开始就在他们的传统里。

他也直接说了不成立的部分:轮回没有证据。

但他没有把话说死。他提醒,宇宙里我们连百分之四都还没搞明白,暗物质、暗能量究竟是什么,一无所知。他的态度是那种老派的诚实:我不知道的东西很多,但这不妨碍我认真对待我唯一能直接接触到的东西,也就是我的体验。

他说得很清楚:你对物理、对原子、对超弦、对分子的一切知识,都是后来的。你最先、也唯一直接熟悉的,是这个充满东西、图像、声音和触感的世界。

攀岩时那个消失的内心声音

Koch 喜欢攀岩,喜欢骑车。他描述的那种状态,运动的人大概都碰到过:进入所谓的 zone。

在那个状态里,内心的唠叨消失了。那个一直催你交税、催你回消息、反复回放你和前任那场吵架的声音,安静了。你完全在外面,在岩壁上,在车上,在球场上。

他觉得这跟漂浮舱里那种纯粹体验是同一件事的两面。一个是全然的行动,一个是全然的无行动,但都碰到了意识存在里某个非常基础的部分。那种满足感深得不像话,而且上瘾,人会一次次回去找它。

你碰到的是存在的根。这跟智能完全是两回事。(克里斯托夫·科赫)

顺带说一句他对模拟假说的态度。他认为那就是"我们生活在上帝心里"这个古老假设的现代版本,几百年里无数聪明人认真讨论过。它永远无法被检验,也谈不上有什么用处。人们喜欢聊,那就聊。

自由意志发生在你调动全部存在的那一刻

物理层面,我们活在一个大体决定论的世界里,直到量子力学出现,某些事情原则上不可预测。Koch 说他偏爱这个不确定性,因为另一种可能更难接受:宇宙初始条件定好了,剩下的全是在播放。

在意识层面,他的立场比较微妙。我们当然被物理约束,被过去约束,被父母的教诲和环境的暗示约束,心理学实验一次又一次证明我们多么容易被操纵。

但他说,到了那些真正需要反复权衡的人生决定上,要不要结婚,去不去那所学校,接不接这份工作,要不要在税上动手脚,当你把整个有意识的存在都投进这个问题,把所有相关条件都摊开来分析,然后做出决定,这已经是你可能达到的最自由的状态。

自由意志不是一种想干什么就干什么的意志。那种东西不存在。

潜意识是特性,不是 bug

Koch 写博客记录读的书,布尔加科夫、村上春树、尼尔·盖曼、卡尔·萨根。他说文学的价值在于接触更广的人类经验。你坐在实验室里盯着屏幕,看一张脸闪一下然后按键,这没什么错,但那只覆盖了体验的极窄一段。文学是通往其他状态的捷径。

他还提到了一个容易被忽略的好处:历史感。你去读几十年前的书,会发现他们看待某些问题的方式跟我们完全不同。每个文化在鼎盛期都以为自己什么都懂了,然后你才意识到,还有别的看世界的方式,其中一些可能比你的更有道理。

他谈无意识时提到了尼采,说尼采是那片"无意识的大陆"最早的发现者之一,比弗洛伊德早。人在荣誉、怜悯、慈善的名义下干的很多事,其实一点也不慈善。弗洛伊德后来接手了这块地盘,Koch 认为他是个天才,虽然后期走偏了。弗洛伊德最早是做神经科学的,研究七鳃鳗,还独立贡献过神经元学说,也就是神经系统由离散单元构成这个想法。

无意识到底有多深?他给了一个特别具体的例子。感情破裂的时候,你心里同时有爱、有恨、有欲望、有愤怒,全搅在一起。你想分析自己为什么这么难受,很难往下挖,因为这些情绪在杏仁核和其他一些地方生成,意识那双窥探的眼睛进不去。

你可以去找心理医生,可以跟朋友聊个没完,最后你能给自己讲出一个故事,为什么这件事发生了,为什么你爱或者不爱。但你无法确认那个故事是不是真的。你只是没有权限访问那些区域,而那些区域权力很大。

这算 bug 吗?Lex 问。失恋的旧账明明没用,为什么还赖在那儿不走。

Koch 说这是特性。如果每做一个动作、每起一个情绪,都得经过意识批准,人根本活不到现在。学打字、学骑车的时候,意识必须在场,然后你把这件事交给基底神经节和纹状体,训练出一批自动化的程序。他和弗朗西斯·克里克给这些东西起了个名字,叫僵尸代理(zombie agents)。它们替你处理手上的活,意识解放出来去操心文本的抽象含义。

至于那些清不掉的创伤记忆,他认为也有功能意义。除非是极度虐待导致的临床解离,正常人没有删除记忆的能力,我们因此受苦。可要是真给你一个随时擦除记忆的开关,你大概会擦到对自己毫无益处的程度。

蜜蜂投票,黑云思考,尺度决定一切

Lex 问了一个尺度问题:我们会不自觉地用人类的时间尺度和体型去想意识,那些极大的、极小的、极慢的东西呢?

Koch 先讲了蜜蜂。大多数人觉得那就是虫子。可蜜蜂能认出单独的人脸。分蜂的时候,它们要做一次足以让人焦虑一整周的决定:这棵树还是那面墙。侦察蜂飞出去实地考察,回来跳舞,跳好几天,用舞步给不同地点拉票,最后整个蜂群一起飞向侦察蜂自己达成的那个共识地点。它们的神经回路密度比人脑高十倍,虽然只有不到一百万神经元,复杂程度惊人。工蜂只活两个月左右。

所以在 IIT 的框架下,它们大概真的在体验什么,只是那套体验跟我们的完全不像。

然后是《黑云》。弗雷德·霍伊尔 1957 年的小说,一团云挡在地球和太阳之间,全球降温,后来人类用射电望远镜跟它搭上话,发现它是个智能实体,最后说服它离开了。Koch 说,如果这团云的整合信息峰值出现在"月"这个时间尺度上,那它的一个瞬间就是我们的一个月,它的一秒钟是另一个东西。这种形式的意识可能就生活在我们旁边,我们认不出来,因为它在尺度上跟我们错开得太远。

他还讲了莱姆的《无敌号》。人类飞船降落在一个星球上,发现原住民早就死光了,机器接管了一切,并且开始了自己的达尔文式进化。最终胜出的形态是无数六边形元胞自动机组成的巨云,平时一个一个躺在地上,遇到危机就组装成巨大的网络,然后它们变成超级智能,能控制一切人类能控制的东西。最后人类只能做两个选择:把整个星球核平,或者离开。因为他们根本没法理解这个东西,也没法跟它沟通。

Koch 借这个说了一个区分。"它有没有意识"和"我能不能知道它有意识",是两个完全不同的问题。一个是本体论的,一个是认识论的。多重宇宙可能真的存在,但如果我们跟它交换不了任何信息,那它就只是认识论上的一片空白,不能因为测不到就说它不存在。

这个区分今天就派上用场了。有些实验室在培养微型脑类器官(mini organoids):从你胳膊上取一点干细胞,放进培养皿,加几个转录因子,诱导它们长成几毫米大小的一团,里面大约有五十万个神经元,看起来像神经细胞。哈佛在做,斯坦福也在做。

它们可能已经开始体验到点什么了。但我们目前没有办法跟它们通信。所以伦理问题提前来了:它是否有意识,和我怎么知道它是否有意识,两条完全分开的问题,却要一起回答。

给年轻人的建议:站在几个学科的缝隙上

Lex 问,如果一个年轻研究者想搞懂或者造出人类级的智能与意识,该学什么。神经科学、计算、认知科学、哲学、计算机、机器人?

Koch 的回答是不选。已知唯一具备高水平智能的系统就是智人,真想造,那就得贴着人研究。他画的范围是:认知神经科学在一头,心智哲学在一头,计算机科学在中间。

他给了个历史论据。那些原创的点子基本都从神经科学里长出来。神经网络是,强化学习是,明斯基当年造的东西是,Hubel 和 Wiesel 那个著名的视觉皮层实验更是,它一路长成了多层网络。

顺着这个逻辑,他判断 AI 下一步的瓶颈恰好在这儿。卷积网络能做很多事,但它不理解。你给一个人看一张图:街上有人从别人包里掏钱包,人一眼就知道那是扒手。机器会告诉你,图里有男人、有女人、有包。除非你喂它十万张扒手图,否则它没有那个"一眼就懂"。

所以有些人的判断是:真要让机器像你我这样理解世界,就得回到心理学,搞清人是怎么做到的,大脑是怎么支持的。Koch 觉得最让人兴奋的位置,就在认知科学、神经科学、AI、计算机科学和心智哲学的交界处。

一毫米厚的地方,可能是"部分"变成"整体"的接口

最后 Lex 问他,抛开所有现成的谜,近期最想解开的是什么。

他讲了一个结构,叫屏状核(claustrum)。它藏在大脑皮层下面,岛叶下方,很薄,大概一毫米,嵌在白质的线路里,非常难成像。左右各一个。它的特殊之处在于:它跟每一个皮层区域都有连接。

弗朗西斯·克里克生前最后一篇论文写的就是它。他在医院里,去世那天还在口述修改稿。他们的假设是:这个结构从所有皮层区域接收输入,又向所有皮层区域投射回去,那它的功能大概像交响乐团里的指挥。皮层里有一堆演奏者,有的管运动,有的管心理理论,有的推断社交关系,有的处理颜色和听觉,各管一摊。而意识要做的事,是把这一切打成一个包。所谓绑定问题,说的就是这个。

屏状核的神经元数量比皮层少得多,但它跟所有区域都说得上话,所以位置上最像一个"整合器"。

这个假设正在被检验。他们用小鼠,找到了一种新的标记结构,起了个名字叫"荆棘王冠"(crown of thorns),长在屏状核里,拥有 Koch 见过的所有神经元中最广泛的连接。细胞体极小,但伸出来的轴突树巨大,同时覆盖同侧和对侧皮层。配上光遗传学这类工具,就可以把这些神经元打开、关掉,看小鼠的行为怎么变。

Lex 把它总结成一句话:这里是部分变成整体的接口。Koch 说这个说法很好,这是把一个个独立的模块变成一个完整的意识体验的地方之一。

整场对话里最该被记住的几件事

如果只带走一层意思,大概是这个:我们习惯用"表现得像不像人"来判断一个东西有没有内心,这个标准在生物界勉强能用,在机器上彻底失效。会说话、会答题、会安慰你,这些全是功能。功能可以做到极致,同时里面空无一物。

反过来也成立。没有行为,也可能满是体验。植物状态的人、被麻痹的梦中人、漂浮舱里那团没有身体的存在,都在提醒同一件事。

而 Koch 给出的路径不是"等 AI 更强大我们自然就知道了",而是先去把理论建起来,让理论告诉你什么样的物质结构会产生体验,然后拿这个标准去量任何系统,包括那些跟我们尺度完全错开的系统。

下面是这场对话里可以直接拿去用的东西。

  • 把"智能"和"意识"当成两个词用。下次讨论 AI 时,先问清对方说的是哪一个。混着用会让整场讨论原地打转。
  • 别拿图灵测试当意识证据。它测的是模仿能力。一个系统越擅长模仿,你越容易误判,而不是越容易判断。
  • 想判断一个系统有没有体验,去找它的因果结构,别找它的台词。能自我报告只是线索之一,而且是最容易被伪造的那条线索。
  • 对尺度保持开放。蜜蜂、脑类器官、一团跨月思考的云,如果意识的载体取决于整合信息的方式而非人类的硬件,那我们认不出来的东西可能比认出来的多。
  • 想进这个领域,别只学一门。认知神经科学、心智哲学、计算机科学的交界处,是 Koch 认为最有可能出下一个大突破的地方。深度学习的下一步瓶颈很可能不在算力,在理解。
  • 给自己的"僵尸代理"留位置。把重复的、机械的事训练成自动流程,让意识腾出来处理真正需要它的问题。但也要接受,有些情绪你永远挖不到底,那不是故障。
  • 去找那种让内心声音消失的活动。攀岩、骑行、漂浮舱,方式不限。Koch 认为那类体验触到的是存在本身,不是智能,而这件事值得每个人自己去验证一次。

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