意识研究中的方法论外部性_大脑结构论文

意识研究中的方法论外部性_大脑结构论文

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       中图分类号:B08 文献标志码:A 文章编号:2095-0047(2014)06-0122-16

       在研究意识问题时,人们通常根据意识的广延是否以颅骨或皮肤为界限而分为两条进路:认知内在主义(cognitive internalism)和认知外在主义(cognitive externalism)①。从哲学的本体论、认识论、方法论三个层次上对意识的内在主义与外在主义做进一步梳理与分析②,我们发现,巴尔斯(Baars J.Bernard)的“全局工作空间假设”(Global Workspace hypotheses)③与埃德尔曼-托诺尼(Edelman-Tononi)的“动态核假设”(Dynamic Core hypotheses)④属于方法论外在主义⑤,它们内在地相关相容并共同推进了意识的科学研究和哲学探讨。

       一、方法论外在主义的兴起

       在当代认知科学和认知神经科学领域,科学家和哲学家在研究有关意识及其哲学问题时主要采用内在主义和外在主义进路。这两种进路同时具有三种不同的类型,我们分别称之为本体论的、认识论的和方法论的内在主义与外在主义。

       在本体论层面,针对意识是何物,是否具有广延性,广延范围是否以颅骨或皮肤为界限这些问题展开。认为意识基于脑神经系统,不具有广延或虽有广延亦以颅骨或皮肤为界限的学说,我们称之为意识的内在主义;而认为意识不仅仅与脑神经系统相关,且更具有广延且广延的范围不以颅骨或皮肤为界限的学说,我们称之为意识的外在主义。这其实是关于意识内容的本体论内在主义与外在主义。内在主义的典型代表是笛卡尔的交互作用二元论,外在主义的典型代表是普特南的语义外在论。意识的范围究竟有多大?如果意识是某种形式的物理现象,它位于何处?这有两种可能性:要么在头脑内部的某主体如神经小人(内在主义),要么在头脑外部的行动者(agent)(外在主义)。更一般地说,要么是头脑内部取决于事件和正在发生的对象的身体的属性,抑或是取决于外部作用于其上的因素。多数内在主义的支持者认为,神经活动足以产生意识而无需外部的任何东西。外在主义的支持者认为,意识是由周围的世界在脑海中形成的一些感觉材料而产生的。⑥意识不只是在大脑之内;当你翻开书本的时候,思想是作为主体的你与作为客体的书本所共同作用而产生的结果,意识的一部分甚至在你大脑之外存在着。温和的外在主义者更倾向于认为,意识是内在因素和外在因素共同作用的结果。

       在认识论和方法论层面,针对意识主体如何认知世界或意识如何产生,我们可以区分意识的认识论内在主义与外在主义。回溯整个哲学史,内在主义的传统从柏拉图的理念论就开始了,外在主义的传统从古希腊关于宇宙本原的元素说就开始了。当我们直观地对日常生活事物进行观察,用日常语言、大众心理学语言来解释意识、用“意识”来解决意识,就构成了内在主义的进路,而通过对于当代生物学、脑科学、神经科学和认知心理学的意识研究则是外在主义的进路。人类自诞生之日起,在仰望星空的同时就开始关注自身——我是谁、我是什么、我从哪里来、我会到哪里去?这些问题都涉及意识。在科学技术不发达的漫长历史中,人们往往通过自我反思、自我内省来思考意识。这其中的很多思想形成了意识研究的方法论内在主义传统——心灵哲学。⑦

       心灵哲学的历史几乎与哲学史等长。它面对的首要问题是心身问题,对这个问题的不同回答产生了众多的心灵哲学流派:各种各样二元论,如笛卡尔的交互作用二元论,莱布尼茨的平行二元论⑧,马勒伯朗士(Nicolas Malebranche)的偶因论⑨,赫胥黎(Thomas H.Huxley)的副现象论⑩,查尔默斯(David Chalmers)的属性二元论(11)等;多种一元论的物理主义,如具有实证主义特征的行为主义,斯马特的同一论(12),普特南和福多的功能主义(13),戴维森的非还原的物理主义或异常一元论(14),丘奇兰德的取消式物理主义(15)等,还有一些非物理主义的一元论以及神秘主义如麦克金(Colin Mcginn)的神秘主义(16)。这些不同流派是根据对心身关系的不同回答而作出的,但心灵哲学的这些众多流派均是以单纯思辨和对日常生活的观察为研究手段,它们经常运用桌椅板凳、锅碗瓢盆等日常生活中的事物进行直观地观察,然后运用隐喻、类比、借喻的手法来研究意识。这种研究方式的基本特点是用意识来解释意识问题,很多情况下它给我们以有益的启示,但它不能最终解决问题。很多人对这种研究进路也表示出不满,例如哈瑞指出:“要把这些心灵哲学的主题重新整合到认知科学和心理学领域已经变得困难。”(17)

       我们认为,内在主义方法论的不足是由以下三点造成的:

       第一,人类思维能力发展的缓慢性。从古至今,人类通过自发的自我反省与沉思形成的内省式的意识研究方法,这是历史的必然,也是时代的局限。这种研究方式只是在直观的概念内原地打转;而由于人性的进化是缓慢的,短短几千年不足以使人类的思维能力发生质的变化。我们发现,在方法论的内在主义这条进路上,近期的研究成果并不比古代人们的思想深刻多少。

       第二,科学技术的局限性。人类的全身神经系统(尤其是高级脑神经系统)由于其高度的复杂性与脆弱性,一直是人类研究自身的一个难题。我们不能像经典力学时代那样通过抛扔铁块与羽毛这种简单直观地研究问题的方式来研究自我的思维过程。很长时间以来,人脑在技术层面不能被直接打开或解构,不能对它进行各种实验与测试,简单的解剖或取样都有可能使我们的大脑失活;大脑对于人们来说似乎是一个“黑箱”,我们不能进入它一探其究竟。(18)

       第三,社会伦理与法律进程相对滞后。在伦理方面,人本主义为捍卫人类尊严,追求人类自身地位与价值,增强人类自信,争取人类自由与解放都做出过巨大贡献,也是现代人类自我保障的基本精神支柱与行为处事的必要道德要求。在进行意识研究时,应当充分地保障人类自身的安全,给予人类以高贵的尊严。但是,过分狭隘的人本主义也会在一定程度上制约与阻碍人们对于自身意识问题的研究。例如,中国古代“身体发肤受之父母,不可辱之”等保守思想一定程度地阻碍现代医学在中国的发展。大众包括部分研究者对于意识研究涉及到活体脑时,在生理和心理上都有一定排斥、厌恶甚至是恐惧感,实验志愿者招募困难,研究难以开展,项目难以立项,等等,这在一定程度上制约着意识问题的研究。在这种情况下通过自我内省、思想实验这种内在主义研究方式来思考意识问题,较为方便。

       虽然内在主义方法论的形成有这样或那样的原因,但随着现当代生物学、医学的发展以及计算机、脑科学技术的进步,我们可以在新的研究进路上有所突破。这一研究进路就是方法论外在主义。方法论上讨论意识研究的外在主义,是从神经科学与认知心理学的进路来探讨意识的哲学问题,例如近期新兴的寓身认知(embodied cognition)、延展认知(extended mind)等思潮,从认知科学的外在主义进路来研究意识问题。两种方法论的区别在于:内在主义的方法论是以主体意识为起点来探讨意识问题的,而外在主义的方法论是以客体化了的意识为起点来探讨意识问题的。

       需要说明的是,以上三种分类既有交集,又有不同。本体论的内在主义既可能是疗法论内在主义,也可能是方法论外在主义。方法论外在主义在本体论上可能是内在主义的,亦可能是外在主义。例如,笛卡尔的二元论即是本体论上的内在主义,也是方法论上的内在主义;而普特南的语义外在论在本体论上是外在主义的,而在方法论上是内在主义的(功能主义)。三个不同层次的内在主义与外在主义产生的哲学流派不同,但它们的交集相似众多,而本文所探讨的动态核假设和全局工作空间假设认为意识具有广延且广延不以颅骨或皮肤为界限,主张意识有关脑、身体和外部世界,是“三位一体”的,类似于内在与外在的“协同演化”理论。(19)在方法论上,动态核假设和全局工作空间假设是通过神经科学与认知心理学的向度对意识进行探讨。因此,这两种假设既是意识研究的本体论外在主义,也是方法论外在主义。接下来我们分析巴尔斯的“全局工作空间假设”与埃德尔曼—托诺尼的“动态核假设”这两种方法论外在主义。

       二、方法论外在主义的内涵

       在生物学上,对意识的关键方面的探讨主要采取了两种形式。第一种是埃德尔曼的基于神经科学的全脑工作理论,通常被称作“神经达尔文主义”(Neural Darwinism)。这种理论提出了作为神经处理的动态核的运行、再输入(reentrant)——将分散的大脑皮层和丘脑区整合,说明感知和意识记忆之间的关系。(20)第二种是巴尔斯的全局工作空间假设,该假设认为大脑的各个部分构成了一个综合性的工作区,这个工作区用以协调狭隘的、有限的、瞬时的意识内容和包括长时记忆在内的大量的无意识的内容。这两种假设都认为意识作为一种生物学现象,是进化与发展的产物。根据已有的研究内容,他们进一步协调和扩大这些早期的概念。他们相信这种生物学的方法可以处理甚至解决若干有关心灵哲学和其他哲学的关键问题,认为前人有关自我和现象经验的区别,可以用生物学神经活动的模式来解释。

       第一,埃德尔曼区分了初级意识(primary consciousness)/初级感觉运动意识(primary sensorimotor consciousness)与高级意识(high-order consciousness)。(21)初级感觉意识在动物缺乏语言能力的前提下,即使对人类而言也是一个必不可少的过程。在语言出现之后,初级感觉运动意识突现“记住的当下”(remembered present),即被内部语言所替代。进而,人类拥有真正语法语言可以使高级意识的拥有者产生有关意识的意识,即自我意识。强调这一区别的首要任务是解释生物学意义上的初级意识。同时,理论解释必须依据对被试的调查及其口头报告,来作为相关的数据来源。在过去十多年里,大量的观察和实验有利于埃德尔曼和巴尔斯的意识理论。(22)在脊椎动物中,意识是由出现在前脑的物理事件产生的,它是一个动态的、集成的、多模式的心理过程。可以确信的是,支撑意识的神经结构和机制在进化时被选择,因此,这些结构和机制可以使动物对未来的可能性进行规划和准备。意识历程的出现是自发的,同时伴有意向性,也就是说,大多数情况下,每个意向性是关于某事物的。(23)在任何一个给定的时刻,意识的内容包含一个统一的“剧场”(scene)(24)——它是通过由选择摄取有限的外部感觉输入、内部结构储存的记忆,或者两者的结合而形成的。意识往往是主观的和内部的,但它的内容经常可以从客体的行为或者口头报告中推测而来。人类意识的内容大体上是自洽的,例如,我们可以决定我们感觉注意的方向和思维的内容。意识的行为和感觉对于长时情景记忆的形成似乎是必不可少的。

       第二,埃德尔曼认为意识活动的核心体现是大脑皮层与丘脑组成的系统。很多证据表明,在哺乳动物中,特定的有意识的活动所需的神经结构包括丘脑和大脑皮层。例如,研究人员利用大脑成像技术——如功能性核磁共振成像(fMRI)或脑磁图扫描技术(MEG),可以从解剖和时间分布在被试的大脑皮层的神经活动的生成,来相当程度地成功演绎一般性质上被试的意识内容。不论意识的内容是由内部诱发的,还是感觉输入的都是这样。此外,丘脑或大脑皮层的病变,或者通过各种技术阻断丘脑或大脑皮层的正常功能,可以破坏意识的内容。不过,并不是丘脑和脑皮层中的所有的神经模式对于意识来说都涉及到或是必须的。这些脑结构中的大部分组织失活或被切除,都未必使主体失去意识。大型的脑器官损失后,意识还可以持续,这些器官包括海马体、小脑、额叶皮层、甚至整个大脑半球。相比之下,如果作为广泛联结脑皮层的丘脑板内核被破坏,那么其结果会导致永久性的意识丧失。

       这一现象表明,任何活体动物的皮层—丘脑系统的自发的神经活动是否拥有意以的关键。从各脑区不同的神经活动的时间相关,可以推断网络中介功能连通性在皮层—丘脑系统中的存在。解剖上的网络远程轴突束(long-range axonal bundles)为在脑皮层之间及与丘脑核间进行“再输入”的双向性联结提供了保障。微电极技术(Microelectrode)、脑电图扫描技术(EEG)、脑磁图扫描技术等都支持这一假说;当单独脑皮层区产生意识时,它们会出现在伽马频带上的同步增强,即被相位锁定(phaselocked)到一个慢一些的θ波(theta rhythm)。(25)这些在区域与斑块上的同步神经活动广泛分布在大脑半球上。这些研究结果和相关研究表明:意识的物质基础空间上是离散分布的,但是通过“再输入”的联结,大脑的神经组织由分布广泛的脑区而组成一个“全局工作空间”(26)。也有证据表明,每个单独的区域功能处理一个特定的整体意识场景,这些单独的区域又被整合在一起形成一个严密的整体。生物学意义上描述的意识特性与脑的结构和脑动力学在进化的层面上是一致的,进而埃德尔曼与巴尔斯描述了人类意识在更为总体的理论层次上获得了解释,即脊椎动物的脑如何被合理地安排以适应其功能。

       巴尔斯认为要理解我们的意识,就需要一个有与各种独特的意识内容相符合的全局脑理论。各种独特的意识内容建立了内部记忆与外部刺激之间的联系,它们一定程度上反映了外部世界的复杂性、模糊性和不可预测性。脑机制通过提取和集成的方式,可以处理具有无限的复杂性和不可预见性的新事物。而这样的一个过程不能简单地用进化来描述,它需要一个有关选择发展的理论。埃德尔曼的神经进化理论或者叫神经元群选择理论,就是这样的一个理论,它认为大脑的全部能力来自于多样而复杂的神经元群。对于这些神经元群的选择就使得它们形成综合性、自适应性和富有多样性的新经验。

       第三,埃德尔曼提出的神经达尔文主义的如下三个原则,建立了神经元群活动的同步性产生意识的基础:(1)发展式选择原则:在大脑的发育、发展期间,神经元群是被捆绑在一起的。虽然有许多遗传基因限制了大脑回路的形成,但大量后天形成的回路表现出巨大的个体差异性。这些回路的形成,即初级节目单(primary repertoire)的形成就是发展式选择原则。它也为下一个选择原则提供了充分准备。(2)经验式选择原则:众多神经回路在解剖学意义上形成后,神经元群内突触强度的变化构成了所谓的个体问经验性的差异,就构成了二级节目单(secondary repertoire)。但是,这些神经突触的变化的分布情况和数量级差异依然受制于先天系统——一组不同的神经回路在长期进化中由各种神经模块(neuromodulators)选择而产生的系统。(3)“再输入”原则:相对于以上两个原则,“再输入”是长距离的、交互作用的、大量并行的神经联结。这一原则确保从各个独立的脑区到形成一个时空动态协调的神经元群进而产生综合性的、自适应性的意识行为。

       这三条原则说明神经元群的活动是同步的,这些同步活动通过彼此之间的联系结合在一起产生一致的功能性。各个分化的功能脑区分别负责不同的对象活动,联合在一起互相协调,不需要所谓的“脑中小人”来作为更高阶的预设。解剖上的丘脑—皮层系统为潜意识提供了神经机制上的必备要素。大脑皮层的一个特征就是存在着众多的在空间上彼此分散而又互惠的皮质—皮层联结。类似地。由丘脑向所有皮层上产生大量的轴突联结,而由脑皮层向丘脑则产生数量更为巨大的联结。这样,皮层—皮层联结、皮层—丘脑联结和丘脑—皮层联结,共同形成一种具有动态“再输入”式的、在各皮层区之间以及皮层和丘脑之间有持续交互信号的动态核。与“再输入”相伴产生的结果就是:形成了对于联结和集成功能各不相同的大脑区域必不可少的同步机制。“再输入”的活动可以产生的一个结果就是:一个脑区可以在没有外部感觉输入的情况下产生与由外部感觉输入而诱发的原始反应相类似的结果。在这个意义上说,“大脑在自言自语”(27)。

       埃德尔曼早期提出,在具有特定模式的后脑皮层区与前脑之间的“再输入”对于意识来说是联系记忆和执行能力的机制。这样看动态核假设就必然涉及集成广泛分布的脑皮层区域,这与全局工作空间假设是相一致的。(28)在意识的知觉方面,动态核假设的脑皮层“再输入”活动的实验证据已经被找到:在研究被试们的大脑的电磁信号时,让被试观察两个不同的、波动的刺激物,只有一个刺激物在眼中。在任何一个给定的时刻,被试都表现出双目拮抗(binocular rivalry)(29),也就是说,在给定时刻意识只有一个知觉,而且这个知觉与其他知觉每隔几秒钟交替出现。有意识的知觉刺激与增强的相干信号来自多个遥远的皮层区域,这就构成一个全局工作空间。这种神经上的同步可能是由“再输入”的神经活动生成和维护的,这有助于动态核的形成。

       在动态核中“再输入”的交互作用形成分层递归的脑地图,这为集成广泛分布在各皮层区的神经信号提供了一个机制。在一个特定的时刻对于一个特定的动物,集成神经元群的活动只产生一种独特的相互交织的反应模式。内核中的动态变化可以产生分析鉴别的效果。这种分析鉴别的效果可以在神经网络活动中产生一个统一的意识场景,形成意识经验。这种时间性的属性类似于詹姆斯所说的“意识流”(30),这就是说,可以测量意识经验的信息量。(31)但是,具有现象意识经验的独特的真实机制依然是很难被单独量化测量的。事实上,许多其他属性仍然是起着很大作用的,需要生物机制的因果分析。这些属性不仅包括上述提到的时间属性,还包括意向性和意识状态的指称,以及注意力对它们的调节机制。(32)

       不难看出,埃德尔曼的动态核假设与巴尔斯的全局工作空间假设是相容的。随着认知心理学和神经科学的发展和相互借鉴,这两个假设也被证明是互补的。全局工作空间假设协调少量的意识内容和大量的长时记忆,它所关注的聚焦式的意识内容可以被看作是一种短暂的动态核活动的“写照”(snapshot)。(33)心理学意义上的意识内容是十分有限的,这方面的证据已经十分充分了。(34)

       但是,神经生物学的证据清楚地表明了全脑的活动现象与意识有关,例如生物波的变化和事件相关电位(event-related potentials)。这给瞬时意识内容的有限性提出了一个难题。因为直观地看,多个意识内容才能使动物在同时追踪多个食物源或多个捕食者的情况下生存下来。双目拮抗和双耳选择(binaural selective)都是证明注意在同一时刻不能整合两个不兼容的认知对象的著名例证。全局工作空间理论表明,有限意识的集成具有补偿的优点。给一个口渴的长颈鹿放间隔是300毫秒的引水洞作为视觉感知,这会同时激发许多个脑区,会更新情景记忆、空间地图、价值系统、前额叶规划和运动的准备。在任何即时的动态核,一个简单的意识的知觉都可以激发许多大脑功能。在一个更复杂的计划任务中,带有预期性的前额叶活动可能为知觉作准备活动的动态核提供准备。动态核理论认为“再输入”把神经信号投射到大脑皮层,这就为全局空间工作事件提供了一种机制。意识内容的基础是分布式的神经活动,这些神经活动同时通过大脑皮层单向地传输神经信号。这样的定向传播活动广泛地分布在有事件相关电位激活的大量皮层神经元中。功能性脑信号的长程传输多年来被认为具有这种潜力。

       这些观测结果表明:全局工作空间的观点与特定内容下简明的动态核理论是兼容的,例如:一个特定的心理印象,瞬间激活大量的皮层区域。腹侧视觉流被普遍认为是构成视觉意识的内容。有充分证据表明,运动与这条广泛分布于新皮质层和内侧颞叶的视觉流相一致。有直接证据证实视觉意识分布于广泛的神经活动。此外,一些前额叶区域已被证明含有局部视觉地图。这些反响符合额顶部区域引起的视觉意识内容。还有证据表明,运动着的动态核内的信号可能以10赫兹的速度集成一次;在这样的频率下,由一组神经元群组成的动态核切换到由另一组神经元组成的动态核。神经活动构建的意识场景似乎也发生在同样的时间间隔。符合这个时间尺度,意识感知时脑新皮质层的知觉事件与θ脑波的脑电图扫描相一致。因为感觉和运动系统保存着许多大脑区域在局部空间的映射,许多振荡信号可能同样暗含着空间信息编码。

       有关特定的大脑机制产生意识有两个基本问题。其一,生物机制如何通过简单而短暂的素材形成现象的经验(35);其二,所谓的主观自我的基础是什么。从生物学的角度来看这些问题,就是要统一大脑、身体和外部世界之间的关系(36)。对于每一个生物而言,大脑是嵌入身体的,而大脑与身体又都是同时嵌入外部环境中的。这种三位一体不是消极被动的,在它们互相影响的条件下,由于神经结构进化与发展进而产生意识。根据神经达尔文主义,前脑结构在进化中被选择,因为它们可以产生适应性行为来面对复杂而多变的外部环境。(37)对任何一个给定的小生态(econiche),大脑能够区分的环境的可能方式的数量是非常巨大的。此外,复杂的环境不是一块编码的磁带,它包含动态和模糊事件。在大脑和身体应对不同的感官输入和不同的记忆系统时,它们必须保持协调。动态核的活动,由于其层次和递归性质,通过整合视觉感知和存储记忆的电信号来产生概念性的内容。外部世界的信息反过来又为意向性提供了基础。(38)这个机制还允许对注意力产生的信号调节的核心活动出现在皮层下区域,比如小脑和基底核。选择在动态核的进一步约束下产生神经调节价值体系,这套体系位于基脑和脑干。这些分散的上行系统在感情反应上扮演着特别重要的角色,这也是意识经验的一个关键方面。(39)

       概言之,动态核假设和全局工作空间假设分别独立地阐释了大脑产生意识这一过程的机制。动态核假设认为,神经活动的“再输入”丘脑皮层系统产生有意识的体验。(40)全局工作空间假设主要是协调瞬时的有限意识内容与海量的长时记忆之间关系的假设。(41)这两种假设是一种相容关系,这种关系使得有关现象经验与主体性在标准生物学意义上与越来越多的实验证据相一致,并使得解决意识问题成为可能。随着神经科学的发展,人们已经有可能研究意识的生物学基础。事实上,近年来越来越多的研究已经针对这个问题展开。(42)

       三、方法论外在主义的特征

       辩证地看,方法论外在主义表现出三个“对立统一”的特征:

       第一,整体性与分化性。通过对埃德尔曼和巴尔斯的外在主义意识理论的分析,我们发现意识具有统一性与分化性。整体性指意识是高度统一的整体,一定时间内一个主体只能拥有一种意识状态;分化性指意识拥有数量巨大且种类不近相同的意识状态,每种意识状态又会产生不同种类的行为,这些意识状态以串行的形式相继出现。根据埃德尔曼和巴尔斯的外在主义意识理论,意识是由外部的材料结构自发在大脑内部产生的一连串的统一的心智结构,表现为一个动态的核心。意识对应于动态模式的再输入的复杂内部信号,广泛分散的、相互联系的神经网络就构成一个全局工作空间。整体性与分化性与三位一体(世界、身体、脑)是相一致的。意识的内容、感受性等在神经系统之中是高级的识别。这些识别是通过感知、运动活动和记忆——所有这些性状——以及形成了依赖活动调节的神经连接和突触发生功效来应对作为主体自身与它所在的世界。(43)

       根据脑—身—世界这个三位一体,我们认为意识相对于客观世界是独立的,认知或思维是基于外部世界对于主体意识的输入意识内部的信息加工。从意识的形成过程上讲,“三位一体”是主体世界与客体世界“协同演化”的结果,是意识形成并继续存在的保障;从意识的表现形式上讲,“三位一体”是对意识种类多样、变化多端的描述;从意识的结果来看,“三位一体”是主体对于客体世界认知的有限性与模糊性的体现。这种“三位一体”需要主体世界与客体世界不断地互动,需要主体世界不断地对客体世界进行认知、再产生行为,这种交流是有限的、模糊的,但它又是动态的,所以意识又是无限的、准确的。

       不过,传统的内在主义意识理论也使我们对意识有一个宏观上的把握:直观上看,正常的意识是统一的、完整的、稳定的,认知、情感、意志、行为是协调一致的,一个时刻一个个体只能拥有一个意识;正常的意识是动态的、流动的,每分每秒每个个体的意识都是变化的、运动的,大约每秒钟集成几次;正常的意识是可以自我调整的,它是那个每日清晨随着人们觉醒而出现、每日夜晚随着人们深睡而消失的东西。然而,这样运用日常语言描述的意识现象不够严谨,可实证性与可应用性差,人们希望能够拥有更为精细的意识结构。生物学、解剖学等学科使我们能对人类认知事物的细节有一定的了解:哪些皮层脑区负责视觉的色彩调节、视觉的形状整合和视觉的阴暗调整;哪些皮层脑区负责低频声波识别;哪些负责高频的声波识别;哪些脑区负责方位识别;哪些脑区负责特定具体的运动形式和特定的肌肉群,以及哪些脑区负责短时记忆和长时记忆,等等。但是这些科学的分析与解释像盲人摸象一样,只能把握意识各个很小的区域;对于记忆、识别、思维等方面如何有效地联系组织成为一个整体,它们并不能给予一个有效的整合。

       埃德尔曼和巴尔斯的外在主义意识理论在以上两个方面都迈出了坚实的一步,它们将脑结构与意识状态对应了起来,分析了有意识的行为与潜意识的行为的脑结构,宏观上概括了意识的整体性与分化性,具体细节上也说明了全脑如何“再输入”或全局地在一起工作,还进一步将世界、身体与脑如何统一起来产生意识。这是他们理论的优势。但是他们的理论仍有不足,比如,意识状态的定位上需要证实,意识理论是否可以测量?如果可以测量,则可进一步建立这一方面的测量理论。在这意义上,外在主义意识理论需要进一步发展。

       第二,封闭性与开放性。意识的封闭性是说,从意识的形成过程来看,主体面对客体世界的问题是无限的,而主体在一定时间之内只能摄取与解决有限的信息,集成单一的意识,思考与解决一个问题。主体需要对于外部世界所提供的无限多的信息米源进行摄取、选择、屏蔽、加工,尽量接受那些能够接收到的、本能需要的或主体认为有益的信息,过滤掉哪些没有用的、过度负荷的、甚至是有害的信息;然后主体再对已有的信息进行内部传递、内部交流,进行处理与分析,进而形成意识。这一过程是无意识的,内在于主体之内,为主体所拥有,它是主体世界区别于客体世界的重要标志与表现形式。意识的开放性是说,意识形成的同时还伴有行为的输出。这种输出反作用于外部世界,再次进行信息互动,完成信息的集成与整合,同时又形成意识。这里的意识不是终点,而只是由外在向内在,再由内在向外在,进而形成一个动态的过程。这一点与意识的分化性有很大的关系。

       第三,相似性与互补性(在外在主义与达尔文进化论之间)。自伽利略开启科学时代以来,人类在天文、物理、化学、生物等各个领域取得长足进展。这些成就使得詹姆士在一百余年前说:“迟早有一天,特定的意识将与特定的脑状态相对应……但是在目前,心理学还只相当于伽利略和运动定律出现之前的物理学,或是拉瓦锡和质量守恒定律出现之前的化学。心理学的伽利略和拉瓦锡终有一天会出现。而且,他们的成就将会是‘形而上学’式的……牢记我们所秉持的自然科学理念都是暂时的并且可以改变的。”(44)这一点很符合当下物理主义的心声,我们也希望如此。现在面对意识的研究,使人不禁想起一百五十余年前人们对于生物种类的研究。人们能否像当年建立进化论的范式那样建立起当代的意识理论呢?在意识之谜尚未完全打开的今天,我们拭目以待。

       不过,比较外在主义意识理论与达尔文的进化论可给我们以启示。两种外在主义假设的基础都是神经达尔文主义,而神经达尔文主义则是达尔文主义在意识领域的延伸。一方面,神经达尔文主义的理论基础(神经选择三原则)完全继承达尔文主义的自然选择原则;另一方面,神创论对于生物和内在主义对于意识的进路都是自上而下式的,而达尔文主义对于生物和神经达尔文主义对于意识的进路都是自下而上式的,它们的世界图式都是有机论的,方法论都是整体主义的。

       同时,外在主义意识理论与进化论所面对的问题也相似:进化的关键部位的表现一直在修正当中。达尔文认为进化的关键在于每个个体直观的身形体貌特征上,稍后的孟德尔定律说明进化的关键在于遗传因子上,而当代的生物工程则说明基因是进化的基础。由此来看,动态核理论将意识的关键部位定位于皮层—丘脑系统是否准确呢?传统观点认为大脑皮层是意识的载体,而动态核理论认为大脑皮层或丘脑失活意识会丧失,海马体、小脑、额叶皮层、甚至整个大脑半球等部分损伤则不会丧失意识,据此推测皮层—丘脑系统是意识的核心。但是,这只是说明皮层—丘脑系统对于意识来说是一个充分条件而非必要条件。再退一步说,到底丘脑与大脑皮层的哪一个部分对于意识的产生来说是必要的,丘脑是一个输入输出中继站还是一个处理站?两种外在主义意识理论都没有给予具体的解释。科学史表明,事实总与理论假设是有出入的,这需要我们在实践当中不断地去修补。

       可以预测,对意识的测量分析是可能的。埃德尔曼和巴尔斯的理论在描述意识的各种具体现象上仍需要进一步的理论建设与实践应用。意识宏观上能否被测量,意识的信息量如何确定,对于意识的状态是否能够建立一些标准的数学模型?托诺尼(G.Tononi)的信息集成意识理论已经开始在这方面做了有意义的尝试(45)。我们相信,意识现象的精确测量只是个时间问题。

       四、从方法论外在主义看感受性、主体性和自我

       根据埃德尔曼和巴尔斯的方法论外在主义,我们可以更明确地理解一些心灵哲学中的核心问题——感受性(qualia)、主体性和自我以及人工意识的可能性,这些一直被认为是哲学的难题。

       第一,感受性可以用科学术语加以说明。基于埃德尔曼和巴尔斯的理论,感受性的经验出现在鉴别不同单个的组对中:“绿色”不是“清香”,“清香”不是“柔软”,“柔软”不是“寒冷”,等等。在这个意义上说,任何一个给定时刻的复杂的统一情景是动态核集成多个不同的鉴别组对的结果。查尔默斯认为,无论我们有多少关于大脑如何运作的资料,例如了解知觉的分类、储存和各种大脑的运行机制,我们依然要面对“硬问题”(hard problem):一种用科学术语无法解释的不同的意识经验。(46)事实上,许多人认为这是一个重要而神秘的难以解决的问题。与其他形式的科学内容不同,非凡的经历是第一人称视角的,这就是说它是不能用科学术语来解释的。因此,感受性这种意识经验的内容,可能是超越科学解释的。但根据埃德尔曼和巴尔斯的理论,事实并非如此。

       虽然大脑与身体及外部环境交互作用,但大多数神经和身体的反应必然是以单个个体的形式出现的。因此,对于“硬问题”而言,感受性必然是私有的。根据神经达尔文主义,感受性是通过动态核的运作反映出高阶识别(higher-order discriminations)。(47)例如,对于有意识的个体,蓝色的经验可以区别于温暖的经历,可以区别于气味的经验。我们不能使缺乏一定的大脑结构、躯体或接触到适当的刺激的个体拥有与有这些脑结构、躯体或外部刺激的个体相同的意识经验。尽管如此,行为之间的一致和个人的感受性报告等,依然可以作为研究的对象,进而从第三人称的角度加以研究。这样的研究依然可以进行,因为隐私是一个“三位一体”(trinity)的属性所带来的后果。意识本身并不是它自己的原因(48),神经结构才是意识经验的原因。因此,有意识的个体被当成原因可以说是一种错觉,是一个对于动物而言由进化产生的可以面对多重差异而制定的应对方案的结果。感受性不是自己的原因,它应该归因于可靠的神经机制,科学解释“硬问题”作为一个障碍也就消失了。病理学上的机能缺失的证据也支持动态核可以代替行为来区别感受性。可以看出,从动态核假设与全局工作空间假设这种方法论外在主义来看“硬问题”,它正是通过主体的客体化来处理这个问题的。这不能不说是一种巧妙而合理的处理方法。

       第二,主体性与自我可以由外在因素说明。“主体”、“自我”到底是“谁”,经历的感受性在一个给定的身体里吗?或者说,自我是什么?根据外在主义的三位一体理论,自我是大脑对身体的反应信号产生的感觉运动系统的个人代理。这些主要的信号能从其他个体的运动所产生的信息中区分出自身的感觉所产生的信息。在感知代理方面,这个概念与认知外在主义是一致的。通过比较身体运动所产生的感知信息,运动行为在内部被评估。在没有明显运动的情况下,内部的行为可以被诱发或者说内部有心理行为的“模拟”。从运动的控制到本体感受(proprioceptive)的身体感觉,这是一个不断活跃的系统。埃德尔曼的动态核的感觉运动信号、感觉和记忆信号等可以被看做是一个代理世界的自我感觉。这里提出的图式是设想一种有意识的客体在面对充满新奇事物的复杂环境能够产生识别的自适应性行为。虽然特定的识别可能上升为无意识,但一般情况下这些识别会组成有条件的规划。一旦意识到意识的原因是由这种自适应性识别的,那么就没有必要再把意识的原因归结为感受性了。埃德尔曼区分出的初级意识与高级意识的演变可以进一步说明这一点。人类拥有真正语法语言可以使高级意识的拥有者产生有关意识的意识,这就是“自我意识”。

       第三,人工意识的实现是可能的。意识研究与人类智能的研究是相互借鉴与相互促进的。智能是高等生物体拥有意识后的外在表现,它具体表现为逻辑、抽象思维、理解、交流、学习、情感表达、记忆、规划以及问题解决等,目前智能的主要形式是人类智能。人类意识是自然界自发进化出来的,我们可以称其为“主体意识”。人工意识是人类创造的意识,可以称其为“客体意识”。人工智能是人工意识的具体表现,它应该能够与人工意识同时实现。不过目前人工意识还远未实现。人工智能研究是用数学方法模拟人类及动物智能的过程,历史上有以金属载体为主、晶体管载体为主、硅芯片载体为主、再至人机交互等几个阶段。功能主义者经常用鸟与飞机都可以飞行这种多重可实现性的方式来支持人工智能(意识)的实现。(49)若人类意识之谜被打开,则我们就有可能建立起人工意识;反之,若人工意识能被发明,则我们也可基本了解人类意识的运行机制。在这两方面的努力应该是齐头并进的。假如没有人工智能从主体意识之外介入对意识的研究,仅仅从主体本身的意识入手来研究意识恐怕是远远不够的。

       概言之,通过对外在主义意识理论的分析可以看出,智能的实现不应以材料为限制,比如只能是生物的材料而排除化学或物理材料。这是认知科学中的“硬件要紧不要紧问题”,具体说就是意识或者智能是否只能在生物材料上实现。从方法论外在主义来看,材料是载体,组织的形式是核心,只要能模仿意识的整体特性和它的动力学结构,就有可能实现人工意识。一方面的努力来自神经生物学,例如:有人正在努力模拟一定数量的神经元和突触来组成一定的神经模型或有意识的客体。人们通常以为要模拟数以百万计的神经元和数以十亿计的突触才有可能建立意识;但是,现在看来似乎数量小得多的模拟神经元和突触可能足以产生一些诸如图像、识别、记忆等简单的意识属性。(50)另一方面的努力来自计算机科学,试图模拟外在主义意识理论而建立起达尔文7号、8号、10号等人工意识组件。(51)近年来,不断有关于机器人通过图灵测试(52)的报道(53),看来,人工意识实现的可能性还是存在的!

       注释:

       ①内在主义也可被称为认知颅内主义,外在主义也可以被称为延展认知主义。参见黄侃:《认知边界的哲学讨论》,载《哲学分析》,2013年第4期。

       ②此处有关外在主义的三种分类借鉴罗姆·哈瑞在《认知科学哲学导论》中有关唯物主义的分类方法:他将唯物主义分为本体论的唯物主义、方法论的唯物主义和概念的唯物主义。

       ③B.J.Baars,"The Conscious Access Hypothesis:Origins and Recent Evidence",Trends in Cognition Science,Vol.6,No.1,2002,pp.47-52.

       ④G.M.Edelman,Neural Darwinism:The Theory of Neuronal Group Selection,New York:Basic Books,1987,pp.5-15; G.M.Edelman and G.Tononi,A Universe of Consciousness:How Matter Becomes Imagination,New York:Basic Books,2000,p.66.

       ⑤作为“动态核假设”基础的“神经达尔文主义”(Neural Darwinism)是诺贝尔生理学奖得主埃德尔曼(G.M.Edelman)1987年在《神经达尔文主义:神经元群选择理论》(Neural Darwinism:The Theory of Neuronal Group Selection)一书中提出的。而“动态核假设”(Dynamic Core hypotheses)则是埃德尔曼与朱利奥·托诺尼(G.Tononi)2000年在《意识的宇宙》(A Universe of Consciousness)一书中共同提出的。

       ⑥Hilary Whitehall Putnam,"The Meaning of 'Meaning'",in Mind,Language and Reality(Philosophic Papers,Vol.2),Cambridge:Cambridge University Press,1985,pp.215-271.

       ⑦心灵哲学内部的内在主义与外在主义之争是本体论上的,其焦点是意识是否应以颅骨和皮肤为界限的。本史论述的是方法论内外在主义之辨,认为心灵哲学大体上是用日常语言来研究意识,是方法论内在主义;认知哲学倾向于用科学语言来解释意识,是方法论外在主义。

       ⑧Nicholas Rescher,G.W.Leibniz's Monadology:An Edition for Students,Pittsburgh:University of Pittsburg Press,1991,pp.181-184.

       ⑨Schmaltz Tad,"Nicolas Malebranche",in The Stanford Encyclopedia of Philosophy(Summer 2002 Edition),edited hy Center for the Study of Language and Information,Palo Alto:Stanford University Press,2006.

       ⑩T.H.Huxley,"On the Hypothesis that Animals are Automata,and its History",The Fortnightly Review,n.s.16,1874,pp.555-580.

       (11)David J.Chalmers,The Conscious Mind:In Search of a Fundamental Theory,Oxford:Oxford University Press,1996,pp.109-159.

       (12)J.J.C.Smart,"Sensations and Brain Processes",The Philosophical Review,Vol.68,No.2,1959,pp.141-156.

       (13)Ned Block,"What is functionalism",in Readings in Philosophy of Psychology(Vol.1),Cambridge,Mass.:Harvard University Press,1996.

       (14)Donald Davidson,Essays on Actions and Events,New York:Oxford University Press,1980,pp.170-177.

       (15)Paul M.Churchland,"Eliminative Materialism and the Propositional Attitudes",The Journal of Philosophy,Vol.78,No.2,1981,pp.67-90.丘奇兰德的取消式物理主义虽然具有方法论外在主义的倾向,他提倡以科学语言来代替日常语言来研究意识问题,但是由于其缺乏事实资料,只是以科学史上的范式更替来预期意识研究未来的道路,以虚拟的理论术语(如:“一级网格”、“二级网格”)在意识内部来解释意识问题,所以我们仍将其归为方法论的内在主义。

       (16)Colin McGinn,"Can We Solve the Mind-Body Problem?" Mind(New Series),Vol.98,No.391,July 1989,pp.349-366.

       (17)R.哈瑞:《认知科学哲学导论》,魏屹东译,上海:上海科技教育出版社2006年版,“序”第13页。

       (18)这种科技的局限性到20世纪后半叶有了很大的改观。特别是近些年来的功能性核磁共振成像(fMRI)、脑磁图扫描技术(MEG)、脑电图扫描技术(EEG)等技术的发明与发展使得人们研究思维与意识更加便利。这些科技手段也是本文讲到外在主义意识理论的技术支持。

       (19)曹天予:《生命与认知:内在论、外在论与协同演化论》,载《自然辩证法通讯》,2011年第4期。

       (20)G.M.Edelman,"Group Selection and Phasic Reentrant Signaling:A Theory of Higher Brain Function",in The Mindful Brain:Cortical Organization and the Group-Selective Theory of Higher Brain Function,edited by G.M.Edelman and V.B.Mountcastle,Cambridge,Mass.:MIT Press,1978,pp.51-100.

       (21)G.M.Edelman,Bright Air,Brilliant Fire:On the Matter of the Mind,New York:Basic Books,1992,p.195; G.M.Edelman,"Naturalizing Consciousness:A Theoretical Framework",Proceedings of National Academy of Sciences of the United Stales of American,Vol.100,No.9,2003,p.5520.

       (22)M.Velmans and S.Schneider(eds),The Blackwell Companion to Consciousness,Oxford:Blackwell Publishing,2007,p.236.

       (23)F.Brentano,Psychology from an Empirical Standpoint,New York:Routledge,1973,p.59.

       (24)魏屹东、安晖:《全局工作空间理论的方法论意义》,载《学术研究》,2013年第5期。

       (25)一种脑波或者节律,它是脑活动的四元组模式(β、α、θ、δ)之一。根据Schwab分类(1951年):β波,频率大约在14Hz-30Hz之间,对应人的精神状态是紧张状态;α波,频率在9Hz-13Hz之间,对应人的精神状态是放松状态;θ波,频率在4Hz-8Hz之间,对应人的精神状态是深度放松状态,浅睡眠状态,也称沉思、冥想状态,潜意识状态;δ波,频率在0.5Hz-3Hz之间,对应人的精神状态是睡眠状态。

       (26)B.J.Baars,A Cognitive Theory of Consciousness,Cambridge:Cambridge University Press,1988,p.77(该书中译本伯纳德·巴尔斯:《意识的认知理论》,安晖译,魏屹东审校,北京:科学出版社2014年版,列入魏屹东主编的“认知哲学译丛”);G.M.Edelman,"Naturalizing Consciousness:A Theoretical Framework",Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America,Vol.100,No.9,2003,p.5520。

       (27)“大脑在自言自语”(speaks to itself)亦可以看成是埃德尔曼的初级意识与高级意识之间的互动,这些概念与丘奇兰德的“一级网格”、“二级网格”,以及达马西奥的“核心意识”、“扩展意识”相类似。

       (28)G.M.Edelman,The Remembered Present,New York:Basic Books,1989,p.261.

       (29)双眼拮抗是指在我们的感觉中分别交替出现左眼和右眼中的图像的一种视觉现象。这里可以有效地说明意识的统一性。B.B.Breese,"Binocular Rivalry",Psychological Review,Vol.16,No.6,1909,pp.410-415.

       (30)W.James,The Principles of Psychology,New York:Henry Holt,1890,p.113.

       (31)G.Tononi,"Consciousness,Information Integration,and the Brain",Progress in Brain Research,Vol.150,2005,pp.109-126.

       (32)F.Brentano,Psychology from an Empirical Standpoint,New York:Routledge,1973,p.150.

       (33)B.J.Baars,"The Conscious Access Hypothesis:Origins and Recent Evidence",Trends Cogn.Sci.,Vol.6,2002,pp.47-52.

       (34)B.J.Baars,A Cognitive Theory of Consciousness,p.57.

       (35)T.Searle,The Rediscovery of the Mind,Cambridge,Mass.:MIT Press,1992,p.10.

       (36)A.Clark,Being There:Putting Brain,Body,and World Together A gain,Cambridge,Mass.:MIT Press,1996,p.219.

       (37)G.M.Edelman,Bright Air,Brilliant Fire:On the Matter of the Mind,p.261.

       (38)F.Brentano,Psychology from an Empirical Standpoint,New York:Routledge,1973,p.103,

       (39)A.R.Damasio and R.J.Dolan,The Feeling of What Happens,New York:Harcourt Brace,1999,p.54.

       (40)G.M.Edelman,The Remembered Present,Cambridge:MIT Press,1992,p.301.

       (41)B.J.Baars,A Cognitive Theory of Consciousness,p.59.

       (42)F.Crick and C.Koch,"A framework for Consciousness",Nature Neuroscience,Vol.6,No.2,2003,pp.119-126.

       (43)G.M.Edelman,J.A.Gaily and B.J.Baars,"Biology of Consciousness",Frontiers in Psychology,Jan.25,2011,pp.2-4.

       (44)杰拉德·埃德尔曼:《比天空更宽广》,唐璐译,长沙:湖南科学技术出版社2012年版,“前言”。

       (45)G.Tononi,"An Information Integration Theory of Consciousness",BMC Neuroscience,Vol.5,No.42,2004.

       (46)David Chalmers,"Facing Up to the Problem of Consciousness",Journal of Consciousness Studies,Vol.2,No.3,1995,pp.200-219.

       (47)G.M.Edelman,"Naturalizing Consciousness:A Theoretical Framework",p.5520.

       (48)M.Velmans,"A Reflexive Science of Consciousness",Ciba Foundation Symposium,1993,pp.81-91.

       (49)John Heil,Philosophy of Mind:A Contemporary Introduction(Second Edition),New York:Routledge,2004,pp.216-218.

       (50)G.Fleischer,J.A.Gally,G.M.Edelman and J.L.Krichmar,"Retrospective and Prospective Responses Arising in a Modeled Hippocampus during Maze Navigation by a Brain-based Device",Proceedings of National Academy of Sciences of the United States of American,Vol.104,2007,pp.3556-3561.

       (51)G.M.Edelman,Second Nature:Brain Science and Human Knowledge,New Haven:Yale University Press,2007,pp.92-98.

       (52)图灵测试是图灵提出的一个关于机器人的著名判断原则,其实质是一种测试机器是否具备人类智能的方法。测试人在与被测试者(一个人和一台机器)隔开的情况下,通过一些装置(如键盘)向被测试者随意提问。问过一些问题后,如果被测试者超过30%的答复不能使测试人确认出哪个是人哪个是机器的回答,那么这台机器就通过了测试,并被认为具有人类智能。

       (53)2011年,一个叫Cleverbot的程序让60%的使用者相信它是一个真正的人。英国雷丁大学2014年8日发表公报宣称,俄罗斯人弗拉基米尔·维西罗夫(Vladimir Veselov)创立的人工智能软件在该校7日组织的“图灵测试2014”活动中,5个参赛电脑程序之一的“尤金·古斯特曼”成功伪装成一名13岁男孩,回答了测试者输入的所有问题,其中33%的回答让测试者认为与他们对话的是人而非机器。如果这一结论被确认,那将是人工智能乃至于计算机史上的一个里程碑。

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