意识科学研究中的操作定义，本文主要内容关键词为：科学研究论文,定义论文,意识论文,操作论文，此文献不代表本站观点，内容供学术参考，文章仅供参考阅读下载。
[中图分类号]N0 [文献标识码]A [文章编码]1000-0763(2014)02-0007-07
对意识的本质、功能及机制的科学研究，虽然只有100多年的时间，但是这一领域始终吸引着心理学家、医学家、神经科学家以及哲学家们的极大兴趣。因为意识研究有一个极其迷人而难解的问题(hard problem)——“在大脑这个客观的物理世界中，如何产生主观的体验?”[1]或者说，“大脑中的神经生物学过程如何恰好就引起了意识?”[2]这一难题好似一个解释鸿沟：一边是物理有机体，以及客观的工具或流程，另一边是主观的意识体验或内容。以意识的定义为例，一方面，科学上常常用清醒、觉知、注意等生理或者心理指标，来解释意识状态；另一方面，这些指标又要有所表征——具体的意识体验或者内容，比内省报告、知觉感受等。如果两方面的解释不能达到一致，那么就会出现各种质疑，第一人称和第三人称问题、知识论证问题，等等。尽管人们已经获得大量有关意识现象的实验和证据，这些问题却对意识研究的科学和哲学意义构成怀疑。
对此，目前意识科学中常用的解决办法是，化“难问题”为“易问题”，比如使用操作定义(operational definition)或工作定义(working definition)。通过操作，在意识事件的客观标记与主观体验之间建立适当的经验联系。科学史研究表明，对于一些本质尚未明确的复杂对象，经验关联是一种容易入手的方法。例如，人们借助米尺、温度计、质谱仪、气压计和智力量表等工具进行观察和测量，意在说明这些工具的某些性质，表征了长度、温度、原子量、气压和智力等概念。如此一来，只需“解释装置怎样完成设计者预定的功能……表征的内容或者性质实际所表示的东西，并不是解释本身的部分”[3]。同样，操作意义上的意识概念，只需处理科学语言的经验(描述)术语和直观数据之间的操作关联。正如布里奇曼(Percy Bridgman)所说，“我们认为任何的概念就是一套操作方法；概念等同于相应的那套操作方法”[4]。这样做的好处是使得概念更加易于理解和接受，赋予模糊的、缺乏标准的意识现象以相对精确的因果关系。本文分析和比较了当前四类意识的操作定义：举例说明、操作程序、操作等同、操作与理论牵连。这四种方法的共同特点是，通过公开的操作关联，来区分心理状态、标度意识现象，进而规范术语应用情境。
一、操作定义与意识
操作(operation)一词最常用的含义，是指个体在一定的时间和地点所进行的活动。这既指“劳作”，也指“为完成工序中某一个工作所进行的若干连续生产活动的总合”[5]。科学意义上的操作也不例外，亦指“一种行为、过程或工作，旨在产生一定的效果”[6]。比如科学家操纵机器、调试系统、开展观测或者实施手术，为的是取得预定的成效、获得相关的数据、检验假定的理论、以及与研究对象建立一定的经验联系。按照布里奇曼的观点，科学意义上的操作又可划分为物理操作和非物理操作。物理操作是实验室中手工的或使用工具的活动，如观察、测量等；非物理操作特指心理层面的操作，如类比、隐喻等，这又可以进一步分为言辞话语操作和纸笔操作。
从广义上说，我们可以用操作的方法来描述任一对象及其关系，甚至包括我们自己和他人头脑中的意识。比如，我们依照什么操作条件可以判断一个人是有意识的?是观察这个人是否清醒么?那么如何判断一个人清醒呢?是这个人行动自如或能够报告自己的内心体验么?那么对此又如何判断呢?是这个人能够完成一系列指令活动么?还是这个人在程序性条件下能够如实报告内心想法?或者是这个人的大脑皮层在功能核磁共振成像(fMRI)扫描中出现激活区?这些对于意识的观察或测量操作，实际上是在建立一种关系——将“有意识的”这一术语的含义，与相应的仪器、工具和程序关联起来，从而确定人们在什么样的情境下能够合适地使用意识一词。因此，对于方兴未艾的意识科学研究来说，操作既是一种有效的方法和标准，又体现着价值和意义。
然而意识科学研究中一个公认的难题是，人们大脑中的意识体验具有私密性。我们每个人都清楚地知道自己的意识状态，而在原则上无法亲知他人的感觉、情感、梦境及无意识状态。所以，与体重测量、心电图扫描、血红细胞分析、DNA测序、计算机仿真等操作不同，意识科学中的操作活动有以下特点：首先是要澄清和识别研究对象——意识状态或无意识状态，而不是去做本质上的分析。比如一般认为，人在可观察的清醒状态下是有意识的，这可以通过觉知(awareness)和注意来进行判断；其次还要建立测量指标，保证操作的经验基础，“能够通过程序性的活动，与可观察对象建立实指性的联系”([7]，pp.250-259。比如通过脑成像技术来寻找意识的神经关联物；再次，操作必须是主体间的(inter-subjective)、可重复的，观察者能够共享同一体验，并达成共识。“一旦体验被其他观察者所分享，它就能成为主体间的了。”[8]这意味对诸如内省报告(introspective reports)、口头报告(verbal protocols)等第一人称(first-person)操作的精确控制。基于此，参照上述布里奇曼的操作划分，意识科学中的操作可划分如下：
图1 意识科学中的操作
那些确定的、逻辑上自洽的操作，有助于消除像意识、智力、认知这类概念中的模糊性，建立一种科学实践和事实概念之间的操作关联。所以，通过操作来明确概念的意义，也是科学中常用的方法。正如费格尔(Herbert Feigl)所说，科学上可接受的操作大都是“以建立概念为目标的，并试图在(科学)规律或理论的预测性方面发挥作用”([7]，pp.250-259)。明确意识这一概念或术语的意义，通常有如下三种方法：言语定义(verbal definition)、启发式定义(heuristic definition)以及操作定义(operational definition)。
日常生活中，人们对“意识”一词的理解和解释是多样的。同样，意识的科学研究中也缺乏普遍接受的意识概念。比如，本文下面将区分意识科学中四种不同的操作定义：举例说明、操作程序、操作等同、操作与理论牵连。塞尔(John Searle)曾经指出，对于像意识科学这样处于发展中的、尚缺乏成熟科学语言的学科，不但需要触及意识本质的分析性言语定义，而且更需要澄清问题的常识定义([2]，pp.15-30)。不难看出，操作定义兼具上述两种定义的优点，不但有助于澄清模糊或抽象的概念，而且能够在观察测量与概念之间建立一种经验上的关联。“在精神事件及其神经相关物之间，必然存在某种外显的对应关系。换句话说，主观状态的变化必将反映在神经状态的变化上。”[11]当然，正如本文所指出的，凡是作为意识科学研究的操作方法，必须能够通过公开的操作关联。
二、举例说明意识概念
日常生活中，当我们问及一个人是否有意识，往往会给出一些形象化的例子。比如当一个人是清醒的，而不是睡着、喝醉、昏迷不醒或者植物人状态，这时我们认为这个人是有意识的。类似情形还有，对刺激做出反应、集中注意、记忆重现、报告心理状态、控制行为等。这些现象大都可以被视为意识现象，通过指认或辨识，即可获得一个直观的概念。正如伦德伯格(George Lundberg)所说，“对一个词的操作定义的最简单形式，是在宣告该词时说明其指称。例如我们在向一个孩子出示‘猫咪’一词的定义时，是指向一种或一连串特定的动物，这都是由我们语言中的单词所表示的。”[12]
举例的操作方法，主要反映了意识的代表性特征，对于意识的描述、解释甚至预言，往往有实际效果。维特根斯坦曾称之为指物定义(ostensive definition)，他认为“当已经弄清楚一个词在语言中一般说来应起什么作用时，指物定义就解释了这个词的用法——意义。因此，如果我知道有人想给我解释一个表示颜色的词，那么‘这叫深棕色’这种指物解释将有助于我们理解这个词”[13]。举例定义，也可以说是意识“感受性(quale)”的具象，内格尔(Thomas Nagel)的“作为有意识的(状态/属性)会是什么样的”(what is it like to be conscious)，也属于这类描述，尽管“感知的结构可能更易于客观描述，即使可能会遗漏掉某些特征”[14]。实际上，具体事例或现象不可能穷尽意识的所有感知特征，至于哪些是有代表性的意识现象?举例描述的语言是否恰当?举例所建立起来的意识术语，与主观体验之间的关联，是个体特有还是普遍存在?操作关联的内在机制是什么?等等，这都是举例定义所面对的问题。
三、以一套操作来说明意识概念
这是布里奇曼所强调的操作观，将概念等同于一套操作，属于典型的实用主义或工具主义。比如布里奇曼认为长度、速度和温度等概念就是一系列物理上的测量操作。类似地，在临床医学上，医生大多采用一些标准化量表来评定患者的意识状态，其中的格拉斯哥昏迷量表(Glasgow Coma Scale)就可以看作是一套临床诊断意识障碍的操作。
这一量表按照综合分值来评价意识障碍，以刺激反应来评价意识状态，简单清楚地显示了意识概念的几大特征，如清醒、觉知和言语报告，强调意识概念既不是操作的属性，也不是主体的属性，它就是我们实施量表这一操作。在医学临床诊断中，常用的相关量表还包括美国国立卫生研究院的脑卒中量表(NIH Stroke Scale)、斯堪的那维亚卒中量表(Scandinavian Stroke Scale)等。那么，是不是可以合理地推断，操作或量表不同，得到的意识概念也可能不同呢?例如，布里奇曼就曾经认为，“如果我们有不止一套操作，我们就有不止一个的概念，严格地说，应该有一个单独的名字以符合每套不同的操作”[16]。当然，在实际的临床诊断和治疗中，为了避免不同意识量表可能产生的评估分歧和测量信度，医生往往会执行多种意识量表，并辅以神经体征和器械的检查。例如在诊断病人是否因为中风而意识缺失时，美国国立卫生研究院的脑卒中量表强调，除意识水平的检测外，还包括注意和忽视、眼动和视野、面部和肢体共济等检查，并结合CT、MRI等影像学证据。值得指出的是，几乎所有的意识量表都非常注重意识现象的一个操作特征——可报告性(reportability)，比如在命名和阅读测试中，要求人们对意识内容做出可靠的言语报告，如感觉报告、言语描述、图片识别和情境说明等。
四、短语或句子等同法
这种定义方法，常常将含有意识一词的短语或句子，等同于关于操作和观察的短语或句子。例如，用一些非心理的(non-mental)短语或句子，来解释意识状态(有意识的体验、有意识的觉知等)，将其等同于一系列对这些状态或体验的操作与观察，其一般的形式如下：
“X有意识的T”=“对X开展给定的操作和观察，并得到关于T的数据或结果”
这里的“T”是主体的一类属性、倾向或意愿，即X有报告心理状态的属性、倾向(disposition)或意愿(desire)。它可以是行为的，也可以是功能的或计算的。因此，这类定义适合于意识的行为主义或者功能主义进路。
早先，华生(John Watson)倡导的行为主义，是这一类方法的典型代表。华生主张对思维、感觉或注意等意识状态，采取语言学还原(翻译)方法。基于人们使用言语习惯或者传统的术语，翻译为可观察的行为。与之相比，斯金纳(Burrhus Skinner)的方法更为激进一些，他认为“作用于环境进而产生结果的行为(‘操作’行为)可通过安排一定的环境条件进行研究”([17]，p.7)。而解释环境与行为的相互作用，可以“逐一取代我们过去认为具备这种功能的人格、心理状态、情感、性格特点、目的和意图”([17]，p.7)。这里，与其说斯金纳将意识研究从心理学中排除出去，倒不如说他试图对其做一个操作行为层面的替换，用刺激—反应来定义心理状态。同样，对于意识状态与可操作的短语或句子之间的等同关系，赖尔(Gilbert Ryle)称之为逻辑行为主义(logical behaviorism)。在他看来，我们将一种心理状态归属于某个人，并不是说他就有那种心像(image)或状态，而是说能够从特定的情境中去推断这个人的行事。“谈论一个人的心灵就是谈论那个人做和经历某些种类的事情的能力、倾向和爱好，就是谈论那个人在日常世界中做和经历这些种类的事情”([18]，p.210)。而“查明一个人的心理能力和心理倾向是一个归纳的过程，是一种从观察到的行动和反应到似法则命题的归纳。查明了这些长期存在的性质之后，我们便把这样一种归纳的结果应用于新的样本，从而对一个特殊的行动或反应作出解释……”([18]，p.244)
与行为主义相比，功能主义更加强调与刺激-反应(输入—输出)相关的意识状态间的因果性。功能主义者认为，一种心理状态是否为有意识的，取决于这种状态与其他心理状态和行为之间的关系。例如，有意识的疼痛是存在的，由刺激—反应的行为所体现，而且疼痛状态又引发了其他的意识状态，如恼火、愤怒、沮丧等，这些意识状态之间的关联，表征了疼痛意识。按照布洛克(Ned Block)的描述，一个人有疼痛的意识，当且仅当如下合取式成立：[19]
存在
并且存在
[(是由针刺所引起，它又引发了以及响亮的喧声
引起了皱眉的动作)y有]
这里我们可以根据需要，在意识状态(疼痛)和(恼火)上增加或删减其他变量，使得主体y的疼痛意识在功能上成为可操作的，这如同用数字、符号和规则来进行数学运算。由此，意识和意向性等心理状态(心智)就可被看作执行计算操作的“图灵机”。“生物体就是概率自动机”([20]，p.159)，而“这部机器的任一状态，是根据其输入、输出和(或)机器表格状态所刻画的”([20]，p.160)。也就是说，操作可以是一种软件程序，也可以是由刺激、行为和心理状态构成的因果关联。“计算机器的行为不是靠这个机器的物理和化学构造来解释的，而是由机器程序来解释的。”[21]在这个意义上，人与计算机是功能同形的。
五、操作与理论牵连法
这种定义方法要求提供关于意识的操作、观察、概念及理论之间的牵连关系，必须能够体现关于意识的功能、属性或体验，也要求以一个充分的理论或假说来解释这种操作的原因：
“X有意识的T”，当且仅当，“如果对X开展给定的操作，就会观察到关于T的数据或结果；这一因果操作，可由一个合适的理论所解释，并由实验所描述”。
这意味着我们可以用多种操作来测量大脑中同一种意识活动，在多样性的理论解释下，使意识特征能够服从定量分析。这里选取两个影响较大的理论及操作，主要有：
1.神经元群体选择理论(theory of neuronal group selection，TNGS)
埃德尔曼(Gerald Edelman)和托诺尼(Giulio Tononi)认为，这一理论“对于产生意识经验的神经元群的活动有什么特殊性提出了一种简明的可操作的说法”[22]。他们指出，意识体验是大部分分布在丘脑皮层各处的神经元群活动的结果，一些神经元群相互之间快速整合和分化，构成某种功能性聚类，从而引发意识体验。“意识就是过程，如威廉·詹姆士所说，一个从大脑、身体和环境的互相作用中涌现出来的过程。”[23]其中，“动态核心(dynamic core)”就是指上述既具高度整体性、组成成分又高度分化的功能聚类。对此，在操作上，可以分别用神经活动的功能性聚类指标CI和神经复杂度指标
来做出测量。例如，对于一个简单孤立的神经系统X，其含有k个元素的子集
的功能聚类指数为
神经元群成功的分化和整合，意味着系统能够充分辨别数量众多的可能状态，实际上这可以看作信息处理的能力，所以托诺尼又将意识对应于系统整合信息的能力。“(意识)体验，就是信息整合，是一个基本量，就像质量、电荷或能量一样。由此可见，在这个意义上任何物理系统都有主观体验，即能够整合信息。”[24]在操作层面，对于意识的信息集成，托诺尼引用了一个有效信息量Φ来测度。例如，对一个简单孤立的神经系统X做一个二分，分为含有k个神经元的子集A，和含有n-k个神经元的子集B。我们用有效信息来考察A和B中神经元放电模式对彼此的影响，由此来反映系统X整合信息的能力。A和B间的有效信息为
，而系统S的Φ值，则是系统做最小二分后A和B间的有效信息。到这里，我们给出神经元群体选择理论下的意识定义：
“X有意识的体验”，当且仅当，“如果对X大脑中的神经活动开展功能性聚类测量和神经复杂度测量，就会观察到关于这两方面测量的指标数据；意识体验与其神经基质的这一因果操作关联，是基于意识的神经元群体选择理论和信息整合理论的，这些理论认为意识对应于神经系统整合信息的过程或能力。因为脑损伤而失去全部或局部意识和感知，加上电生理学和脑成像的证据，充分表明意识体验来自丘脑皮层网络的功能特异和功能整合。建立初级的类丘脑皮层结构的计算机仿真模型，也得到类似的运行结果。”
2.全局工作空间理论(global workspace theory)
巴尔斯(Bernard Baars)曾明确给出意识体验的一个操作定义，他认为“意识体验反映了一个位于底层的容量受限系统(大脑)的操作”[25]。“全局工作空间理论提出一种短时的记忆容量，在其中只能在任一给定时刻凸显一类相容的内容。”[26]这里，巴尔斯借用了传统的“剧场隐喻”——脑中信息只有到达一个类似剧场舞台的地方才能被意识到——来描述意识实现的全局工作空间。他认为“剧场把舞台上发生的有限事件与舞台下的广大观众联合起来，这就像包含有限信息的意识，建立了通向数量庞大的无意识知识源的通道”[27]。意识内容呈现在工作记忆这一舞台上，并被限定在注意的聚光灯下，各类演员如外部感觉、内部感觉以及观念等，都竞相登上舞台，而台下的观众则是无意识机制，如记忆系统(非舞台工作记忆)、意识内容的解释、自动无意行为等。全局工作空间中的意识内容能够作为一个整体被广播到整个系统中，由此可得另一个意识的定义：
“X有意识的状态”，当且仅当，“对X开展视觉对象再认知、情境认知、问题求解等实验操作时，能够通过功能成像和内省报告等方法，发现意识体验以信息模块化加工的方式进入注意范围(工作空间)。意识状态或体验的出现，伴随着一个全局工作空间。”①
全局工作空间理论在意识体验和理论之间提供了诸多可能的操作牵连，一个最为直接的进路是无意识情境与意识体验的对比分析，例如德阿纳(Stanislas Dehaene)和纳卡切(Lionel Naccache)关于视觉忽视症病人、视网膜暗点病人以及正常人②的视觉刺激实验。他们指出，“具有遍布工作空间的全局信息，就是我们主观上经历为意识状态的东西”([28]，p.1)。而被试的信息加工能力以及主观内省报告的不同，也反映了他们在工作空间的两个门槛——注意放大和模块化加工方面存在差别。③因此，德阿纳等人认为，在工作空间模型中，“自上而下的注意放大，是模块化过程被暂时调动起来并作用于全局工作空间的机制，作用于意识的机制亦如此”([28]，p.37)。
六、结论
目前为止，我们已经梳理了关于意识的四种操作定义，其中所建构的操作实践与意识概念之间的关联，具有科学研究所必需的公开、可观察以及可证实等经验特征。当然，这类定义方法通常有两个为人所质疑的地方，一是操作多义，多种操作可能关联不同的意义，特别是在操作不可通约的情况下，有可能置人们于一种理解意识的多样性情境之中，出现布里奇曼所说的操作主义困境——有多少操作，就有多少意识定义；二是操作失义，已有的操作标准可能会排除主体的一些私密的内心状态和体验，也即是布洛克所说的现象(phenomenal)意识。按照布洛克的划分，意识的操作定义都是指通达(access)意识，即“随时可用来直接控制思维和行为的状态”，[29]这样看起来，操作定义仍然受阻于本文开头所说的难解问题：为什么这样的操作或测量就关联了我们主观的意识体验呢?或者说，操作定义毫无遗漏地描述了我们内心感觉、感知、感情甚至感想的样子了吗?如果答案是否定的，那么操作定义是不是也制造了意识概念与其属性或状态之间的分离呢?
对于这个问题，也许我们可以采取丹尼特(Daniel Dennett)的乐观态度，即通过第一人称操作主义方法，从“说话的受试提取和纯化文本，并运用这些文本生成理论家的虚构，生成受试的异现象学世界。这个虚构的世界住着受试真诚地相信存在于他或她的意识流中的所有东西：图像、事件、声音、气味、直感、预感和情感。经过最大程度的扩展之后，这个世界其实就以中立的态度，描绘出做那个受试是什么样子(what it is like to be that subject)——而且是用受试自己的语言”([30]，p.111)。当然，我们不能因为缺少操作或测量，就完全否认主观体验，尽管丹尼特认为“一个有意识的经验，如果独立于各种内容载体对后续行为的效果(当然也包括对记忆的效果)，那就没有实在性”([30]，p.150)。实际上，在讨论意识的概念时，首先要至少面对两个问题：什么是意识的特点?如何对这些特点进行观察和测量?前面的四种操作定义，不是说意识只是仪器或工具上的表征，比如在脑电图上的伽马波区同步活动(25赫兹-100赫兹)，也不是说主体无法觉知或无法表达复杂思想就没有意识，操作定义试图要告诉我们的是，首先，能够在可观察行为与意识体验之间，大脑事件与觉知特征之间，或者是脑区功能与意识感知之间，找到一些公开的操作关联。依照这些关联，我们能够区分不同的心理状态，比如哪些是意识的，哪些不是意识的。其次，依据这些关联的特点，我们还可以对不同意识现象或信息的可通达性以及程度进行规范。再者，操作定义提供的是一个便于交流和理解的工作定义，这十分类似于卡尔纳普(Rudolf Carnap)所说的一套对应规则(correspondence rules)，[31]使得人们能够在意识一词的意义，与工具和程序之间建立一种关联，以此来确定我们在什么样的情境下来使用意识这一术语。
注释：
①全局工作空间理论认为，大脑的意识能力是受限的，在同一时刻只能体现一个相容的能力；意识与无意识感知和认知对比实验表明，一种意识表征过程中如果无法实现信息放大，即无法将信息调入工作空间，那么X就无法意识到这种心理状态。但是相关的信息加工可能存在于无意识领域中。例如，来自视觉损伤的研究显示，尽管X由于顶骨回路受损而无法进行空间注意，但在X完好无损的颞枕视觉通路中，能够记录由一个被忽略的刺激所引发的活动，其表现为一种极具意义的短暂激活，这可以被视为残留型无意识加工的基础。然而，由于没有注意放大，缺乏与其他较远区域的横向关联，这个信息加工便无法被带入意识。
②对正常人的视觉刺激为视网膜盲点。
③对于第一类顶骨损伤导致视觉忽视症的病人，虽然无法看到被忽略的空间部分的刺激，但他们没有意识到自己缺乏这样的信息。这是因为其视觉模块仍然在积极加工着被忽略的刺激信息，而损伤影响了与空间注意有关的回路，进而阻碍了信息放大和调入工作空间，所以视觉失能的信息无法被病人意识到。对于第二类视网膜暗点病人，对于视网膜暗点情形，本质上是对称的：被试缺乏周边视觉输入，但是他们有一个完好的皮质区网络以供视觉信息的注意放大进入意识。因此，在其视网膜暗点中视觉输入并不发挥作用，而输入的信息却能够被导入工作空间，并由此联结至长期记忆和运动意向回路。相对于早先时段，视网膜暗点病人能够认识到他们视力受损，他们能够用语言或非语言的方式报告。对于第三类健康人来说，毫无疑问他们没有盲点的意识，因为他们缺乏对这部分视野的觉知和注意资源。普通人的视皮层接受不到来自盲点的视网膜信息，而且也不能注意到这种信息缺乏。