金观涛关于意识的哲学思考带图表版Word文档格式.docx
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行为主义把原来只有通过内省定义的意识之特性统统用行为模式来取代。
例如一只狗被汽车撞了，下次见了汽车就会害怕，通常人们是用狗有记忆来说明这一点的（心理学称之为生物对外界剌激的敏感化）；
行为主义认为，狗有记忆和其行为模式改变等价。
因为行为模式是可以通过观察来研究的，甚至是可以定量地加以测量，故行为主义开启了心理学科学化、定量化的转向。
1950年代以后，行为主义范式开始和控制论、系统论互相交融，结下了丰硕的思想果实。
其中最重要的就是用行为的结构（黑箱输入与输出的关系）代替本质，使得有机体的行为（如适应、试错和学习）均成为可以用机器模拟的东西。
神经网络、人工智能研究兴起。
从某种意义上讲，今日人类在计算机仿真和人工智能中取得惊人的进步，都缘于这一范式带来的革命。
行为主义反映在意识解释上，就是图林（A.Turing）对思维的定义。
图林指出，如果我们对机器提一系列问题，当其回答和人没有区别时，即可认为机器和人一样能思维。
令人深思的是，到了1980年代意识研究的上述两个方向似乎都走到了尽头。
虽然，今天研究大脑已离不开计算机比喻，神经网络和程序是其分析基础，越来越多的科幻电影甚至在描绘当计算机具有意识时人类命运会如何，但科学家终于发现，意识对计算机至今仍是不可思议的。
确实，再复杂的人工智能和专家系统都不可能通过图林试验，没有一部超级计算机具有自我意识的迹象。
[2]换言之，一个世纪的研究得到一个结论：
仅仅依靠行为主义研究纲是不能理解意识的。
仍以记忆为例子。
心理学发现，以行为模式改变来定义的记忆实际上只是记忆的相当低级形态，它只能刻划反射性（而不是反思性）的记忆。
人学会游泳但事先并不知道在水里应如何动作，这确实可用行为模式改变来代表；
但我们一般说的记忆，是指主体通过回忆，可换起过去的经验。
心理学称之为陈述性记忆（declarativememory）。
它对生物之所以重要，乃是唯有依靠它生物才能主动地去适应环境。
更重要的是，只有具有大脑（而非一般神经系统）的生物才具有陈述性记忆，它具有符号性、建构性、会被遗忘等特点。
[3]主体追溯这类记忆很像搜索引擎登陆那样进行捡索或对过去进行重构。
显然，理解陈述性记忆必须假设主体的存在；
也就是说，意识的科学解释似乎不能排除意识。
这样一来，意识作为大脑属性的探讨似乎仍要回到大脑的哲学思考上来。
但是，正如行为主义已穷图末路一样，以往盛行的精神分析亦不能进行下去了。
二十世纪下半叶哲学最大进步是科学哲学的确立。
学术界公认，任何一种涉及真实世界的（科学）理论必须具有可证伪性，否则理论是不能深入发展的。
而弗罗伊德学说似乎不可证伪，甚至有人认为它是伪科学。
今日意识研究的进步深入除了其理论可被实验证实或证伪外，还要求这些实验观察超越行为主义，即它必须加上基于研究者对意识体验之上的分析。
也就是说，需要哲学方法和科学方法实现某种综合。
二十世纪上半叶制定的意识研究纲令之所以不能继续下去，是因为哲学方向和科学方向的互相分离。
事实确是如此，近三十年来对意识研究最重要的进展恰恰都来自于这两个原来分离方向的交汇点上。
二、梦的实验研究
这方面最重要的例子是关于梦的实验研究。
梦的实验研究和佛罗依德内省式的分析不同，它首先必须确定人在甚么时候正处于梦境中，以便进行受控的观察和测量。
以往这是不可能的，但1953年，阿瑟林斯（EugeneAserinsky）及克莱特曼（NathnielKleitman）一项关键性发现使其成为可能。
这就是发觉人在睡眠中有时会同醒着时一样作快速眼球运动（rapideyemovement,简称REM），他们将这种睡眠称为快速眼球运动唾眠（REM睡眠）。
1957年，狄门特（WilliamDement）与克莱特曼把处于快速眼球运动睡眠的人唤醒了191次，发现了157次是有清楚的梦景记忆。
其它睡眠（没有快速眼球运动，NREM）中的人被唤醒160次，只有11次有作梦的报告。
[4]该实验迅速被其它人重复。
人在睡眠中看到梦景一定伴随快速眼球运动，终于作为一个铁定事实被确定下来了。
一旦发现快速眼球运动和做梦之间的必然联系，睡眠和梦的实验研究就大踏步进展。
首先被重视的是「何为看见」的研究。
人们发现先天的失明者的梦没有形象，亦没有快速眼球运动。
而一个人失明越久，他睡眠时快速眼球运动就越少。
换言之，因任何看见（包括在梦中看见）都必定有快速眼球运动，科学家开始研究梦景和快速眼球运动模式的关系。
[5]由于可以在试验者发生快速眼球运动时叫醒他，并清楚地把梦景记下来，使得做梦在某种程度上是受控的。
这样，就可以对梦进行更详尽更系统的记录，并设计「梦和记忆」、「梦和学习」以及「做梦是否不可缺少」等种种实验。
而且，动物也存在快速眼球运动睡眠，研究者可以用动物实验观察做梦时大脑的化学变化。
1960-1990这三十年，梦的实验研究取得了极大的进展。
其中两个结论也许对揭示梦的本质具重大意义。
第一，梦景的展开完全是随机的，不存在任何确定的模式和结构。
人们可以对梦景进行任意切割后再进行随机重组，研究者根本不可能发现哪些梦是经过重组的。
这表明佛罗伊德对梦本质的断言很可能是错的。
梦不一定是愿望的实现，也很难说是潜意识存在的证据。
[6]第二，实验发现做梦时大脑神经介质浓度的宏观分布明显和清醒与无梦唾眠（NREM）不同，它有点类似于人丧失理智发疯时的状态。
第二点格外重要，它导致脑化学状态和心灵状态关系的一系列新研究，是精神分析不能想象的。
为了说明这一点，必须解释一下何为神经介质。
我们知道大脑和神经系统的任何两个神经元都不直接相联，一个神经元的电脉冲（兴奋或压抑）必须通过神经元之间的化学物质传导给另一个神经元（使其兴奋或压抑）。
这些化学物质就是神经介质。
神经介质分两大类，一类是胺。
它包括血青素、多巴胺、去甲肾上线素等。
另一类是碱类，如乙酰胆碱。
因为一个神经元的电脉冲如何通过神经介质将信号传给另一个神经元过程很复杂，且各类神经介质起作用的方式随神经网络不同亦各不相同，故以住人们只重视神经介质的微观状态，从未考虑到它们在大脑中的浓度宏观分布和人的精神状态的关系。
然而，正是梦的受控实验发现，清醒时大脑处于胺控制之下。
一旦睡着，胺的浓度就开始减少。
当人做梦时，乙酰胆碱浓度不断增加；
当意识深陷梦景不能自拔时，大脑处于碱控制之下。
那么，大脑整体的神经介质状态是由甚么决定的呢？
不同的介质在大脑不同部分合成，通过神经元簇（脑干核或腺体）分泌到大脑各部分，影响到整个神经系统。
就拿胺的主要成份血清素来说，合成血清素（方框内是其分子式）的神经元位于脑干中线神经元簇（称为中缝核）。
它们投射到脊髓、脑干和小脑，包括丘脑，丘脑下部，一直到边缘系统和大脑皮层（图一）。
图一
合成多巴胺能（方框内是其分子式）的神经元则位于中脑，它们投射到边缘系统（中脑－边缘系统），大脑皮层（中脑－皮质通路），以及锥体束外运动系统（黑质－纹状体通路）（图二）。
图二
至于合成去甲肾上腺素（方框内是其分子式）的神经元位于包括篮斑核的几个脑干核，它们的轴突延伸到脊髓、脑干和小脑，上达丘脑，丘脑下部，边缘系统和大脑皮层（图三）。
图三
对于碱类，亦是一样。
合成乙酰胆碱（方框内是其分子式）的神经元位于脑桥、脑干和基底前脑。
它从脑干核局投射到丘脑、丘脑下部、基底前脑和边缘系统。
脑基底前核则投射到大脑皮层和边缘系统（图四）。
图四
显然，这些合成神经介质的神经元簇（脑干核或线体）是受大脑控制的，即何时在何种状态下分泌神经介质以改变神经介质宏观浓度，取决于大脑整体上处于清醒还是做梦等状态。
这样一来，如果找到代表大脑处于清醒还是做梦等宏观状态的另一些参数（变量），就可以用这些参数（变量）之间的互相作用刻划大脑精神状态。
众所周知，人在清醒、睡眠还是做梦时脑电波是不同的（图五）。
因此，脑电波构成描述大脑意识的第二个重要参数。
[7]此外，人在清醒时意识到外部世界存在，意识主要关注（或处理）外部信息。
而在睡眠或梦中则主要处理内部信息。
这样，处理信息的来源构成第三个基本参数。
利用这三个参数，就能用模型讨论意识的宏观状态。
这方面最重要的工作由梦和睡眠专家霍布森（J.AllanHobson）完成，他将其称为意识的AIM模型。
图五
三、意识的心脑模型（AIM）
早在1950年代艾什比（W.RossAshby）他的控制论名著《大脑设计》中，就设想过用行为变量（参数）的组合（相空间中的状态）来代表复杂的生命系统。
[8]当时他没有办法把大脑的意识亦作这种表示。
今天，AIM模型利用三个参数做到了这一点。
这三个参数分别为A，它是「脑电波强度」亦称活性化；
第二个为I，它是「意识关注的信息」亦称输入输出门，第三个为M，它是「神经介质宏观浓度」，亦称化学模式。
我们来看组成AIM的状态空间的三个参数的准确含义。
活性化（A）为脑电能量坐标轴，它表征信息处理的能力，其大小取决于脑电波（EEG）平均振幅的倒数，和在网状丘脑皮层系统神经元的激发率。
在图六中状态空间的前侧面，从左到右意味着活化性A由低到高。
第二个参数为图六中相空间的深度，它是一个代表信息来源的坐标轴（I）。
其值大小意味着输入输出门关闭（I较小，即意识关注系统内部产生的信息）还是打开（I变大，即意识关注系统与外界交换的信息）。
第三个参数是神经介质浓度（M），它代表控制大脑的化学模式。
在相空间中它用高度坐标轴代表，刻划胺类（去甲肾上腺素和含于血液中的复合胺）和类胆碱（乙酰胆碱）化学物质影响的组合。
M大意味着胺高（上面，代表胺主导），M小意味着胺低（下面，碱主导）。
霍布森认为，心脑的各种状态都可以用相空间的点来代表。
[9]
首先，我们来看如何表示昏迷。
昏迷时人没有意识，即此时活性化A水平低，胺作用M弱，外部输入门关闭（I值极低）。
故昏迷区域在相（状态）空间的前方左下角。
当然，有多种昏迷的症状，比如睁眼昏迷和闭锁综合症，它们会占据状态空间左下角的不同区域（图六）。
图六
当大脑处于相空间前方右上角（图七）时代表甚么呢？
这时A很高，胺主导大脑意味着人是清醒的，但I不大标志大脑正在处理内部信息，这代表人看到幻觉。
同样，相空间前方右下角处A很高，但I不大以及M很低，该状态意味着大脑活跃但受碱控制，而外部信息门关闭；
即相当于人在REM睡眠状态或处于梦景中（图八）。
图七
当大脑位于相空间后方右上角时，A、M、I三个值都很高。
I高意味着大脑处理外部信息，加上A和M值高，显然这代表清醒状态（图八）。
根据实验，大脑处于无梦睡眠（NREM睡眠）时，A，I，M的值都大约为清醒时一半左右，即它位于相空间的中心位置（图八）。
图八
这样一来，所谓睡眠实为从「醒」状态到「非梦睡眠」状态（NREM）再到「做梦睡眠」状态（REM），再回到「醒」状态的循环。
换言之，正常睡眠在AIM状态空间中形成一个椭圆轨线（图九）。
该曲线可以解释睡眠的阶段。
众所周知，一个睡眠周期约为90分钟，一晚大约有5个睡眠周期。
每个睡眠周期分若干类型和阶段，如浅度睡眠（REM）、较深睡眠，更深睡眠，最深睡眠（NREM）等。
这四阶段循环反复，每一个周期从NREM睡眠开始，再从深睡眠到REM睡眠，然后醒来。
从一个睡眠周期进入另一个睡眠周期，转变的速率是不一样的。
醒到NREM睡眠较慢，NREM睡眠到REM睡眠很快，REM睡眠到醒非常（最）快。
因此，一夜做4-5场梦。
图九
当睡眠不按该规道运行，往往意味着发生非正常现象。
例和在嗜眠发作时，入睡过程和正常睡眠轨线相反。
无论是在白天还是黑夜当睡意来临之时，病人直接从醒进入REM睡眠。
这是由弱胺和强类胆碱的混合作用所致，它导致昏睡状态的出现（图十）。
图十
读者会问，相空间后方右下角（图十一A）又代表甚么状态？
当这该状态不稳定（或亚稳定）时，意味着大脑在做清醒梦。
即被试者既保持部分REM睡眠状态，又恢复部分清醒意识。
它为REM睡眠和醒之间的不稳定平衡。
清醒梦很容易地回到REM睡眠或者醒来。
如果这些状态是稳定的，无疑意味着人丧失理性，即以做梦的心灵处理外部信息，也就是精神病。
当相空间状态处于后方右上部，但I比清醒时小（图十一B），大脑处理的开始从外部转化为内部，这只有在催眠条件下才能发生。
通常，催眠状态是不稳定的。
它会转化为NREM或经REM醒来。
当图十一
系统稳定地停留在清醒区附近时，意味着焦虑和失眠。
焦虑拒绝入睡是因为胺作用很活跃，被试者徘徊于睡和醒的交界处（图十二）。
图十二
AIM模型能相当准确地把握脑心宏观状态，甚至可以涵盖很多精神病和睡眠研究的临床经验。
在某种意义上讲，它是第一个关于意识的宏观模型。
但是大多数研究者对它评价不高，因为它是唯象的。
人们认为它只是经验之总结而不知所以然，即不能回答为甚么意识状态可以表示在相空间中，而且为甚么它们大多是稳态？
更不能通过它理解意识的本质。
四、新的综合：
相空间的意义
我认为，AIM模型的意义在于它开始了新的综合，即终于把哲学思辩范式和（行为主义式的）科学范式结合起来了。
只要我们分析组成相空间的三个参数，就可以发现其中两个（A和M）可以转化为大脑神经网络宏观模型中最基本的状态变量，而另一个参数I的界定必须依靠人对意识的内省理解。
也就是前两个参数是属于行为主义范式，而第三个参数是不能独立于意识，属哲学范式。
该模型说明解释意识需要同时运用两种范式。
为了讲清这一点，我们先讨论前两个参数。
行为主义范式最大的特点是用神经网络来建立大脑模型（将神经元的行为组织起来以形成具有大脑某一功能的网络）。
1980年代控制论学者VonFoerster考虑到神经元的独特性，即两个神经元不直接相联，信号传递必须依靠介质（这和计算机有极大不同），建立了用这种独特部件组成的神经网络模型。
他认为，大脑（神经系统）具有为如图十三所示的整体结构。
[10]
图十三
图十三中一个个方块（N）为神经元，圆点代表神经介质。
神经元通过介质互相联系，组成巨大的网络。
神经网络控制运动肌M和垂体、腺体P（当然亦包括合成神经介质的神经元丛、脑干核）。
VonFoerster认为该网络最重的整体结构就是封闭性，也就是网络的任何一种输出都反馈到系统本身，成为输入的主要成份。
换言之，如果S代表神经系统电信号输入，M为运动肌输出；
那么，M必定反馈回来成为输入，即S大致等于M。
这是第一个封闭回路。
同样，介质浓度决定神经网络整体运行模式，它控制垂体、线体以及合成神经介质的神经元丛和脑干核（P）；
但神经介质宏观浓度却是由P决定。
这里，同样存在P反馈回来第二个封闭回路。
VonFoerster进一步指出，对于这种整体上封闭的网络，存在的宏观状态均为本征态。
本征态概念来自量子力学，量子力学中任何一个可观察状态都满足本征方式；
因该状态在算符作用下不变，故称为本征态。
二阶控制论将该结论用来表示神经网络的封闭性对其输出和内部状态的影响，即和任何一种封闭网络相关状态都是本征态（整个网络对状态影响相当于算符）。
[11]本征态分稳定态和亚稳态两类。
这样一来，图十三所示模型的神经网络电输出和介质浓度都应该是本征态。
在1980年代，二阶控制论从来没有想到用本征态来表示人的意识。
今日将AIM模型和VonFoerster神经网络相比较，立即看到A即图十三的电信号输出，M即神经网络另一个重要宏观参数介质浓度。
至于它们必须是稳态（部分是亚稳态）恰恰和本征态属性一致！
换言之，VonFoerster神经网络居然可以成为AIM模型的基础。
读者或许会问：
既然AIM模型中所有意识状态都是本征态，为何神经网络有这么多不同的本征态？
关键在于神经网络为非线性系统。
系统论早已证明对于非线性（复杂）的封闭回路，本征方程存在多个解，即有许多本征态。
[12]举一个简单例子可说明这一点。
图十四图十四
为一最简单的自耦合系统，轴出Y反馈回来作为输入X。
其本征态满足本征方程：
F（X）﹦X。
显而易见，本征态由曲线F（X）和对角线（Y＝X）的交点决定。
当F（X）是非线性函数时，交点不至一个（图十五），即非线性自耦合系统有多个本征态。
图十五
我认为，根据VonFoerster神经网络，或许可以解释为什么脑必须做梦，即REM睡眠为何对大神经网络不可缺少？
很可能它是唯有通过介质才能互相联系的巨大网络系统的一个特征。
如前所说，大脑和计算机不同，任何两个神经元必须靠介质相联系，即神经元只能通过释放神经介质来传递电信号，使网络中其它相应神经元兴奋或压抑。
这样，介质浓度宏观稳态作为一种自组织系统存在之内环境对系统结构稳定不可缺少，但神经网络工作过程亦必定对介质宏观的稳态有所影响。
正是这两种因素决定了内环境稳态必须周期性更替，它直接表现为睡眠和做梦。
发现神经元之间如何通过介质互相联系的机制乃为近几十年神经科学最大的成就。
原来，神经元通过介质互相作用分为（电信号）快突触传递和慢突触传递两类。
电信号快突触传递机制如图十六所示。
先是神经元（第一个N）动作电位打开其突触前末稍的离子通道，环境中钙离子的进入导致该神经元所储存的神经介质量子式地释放（一次五千个分子）。
这些被释放出的介质分子立即和相邻的神经元（第二个N）突触后末稍结合，造成环境中纳离子进入该相邻神经元，其后果是激发出一动作电位（根据阈值大小），使得电信号沿第二个神经（突触）元传递到其前末稍，如此等等。
第二类（慢突触传递）不打开离子通道，而是传导介质引发一系到生化反应，使突触后末稍蛋白磷酸化或去磷酸化，以改变该神经元下一次对介质的敏感度（阈值）。
[13]
图十六
无论是打开离子通道还是使末稍蛋白磷酸化或去磷酸化，都是神经元对传导介质和介质存在的宏观环境的操作（包括调节和控制），它对该神经元及其所处的宏观介质环境必定存在微小的影响。
当这些影响不破坏神经元末稍和介质宏观稳态时，整个神经网络能有效地工作。
但系统论有一基本法则，就是这些暂无妨碍的副作用会积累起来，构成破坏整个网络结构稳定的无组识力量。
我们称之为功能异化导致结构稳定性的破坏。
[14]这样一来，神经元末稍状态以及它所处的介质环境宏观稳态必须过一段时间后改变一次，以清除无组识力量。
做梦和睡眠代表了和清醒不同的介质环境稳态，它们周期性地取代清醒意味着通过介质稳态更替以消除清醒时积累的无组织因素（它导致胺效能的降低）。
这就是为甚么有大脑的生物均需要睡眠（做梦）而计算机不需要。
[15]
请注意，仅仅用参数A和M组成的模型不能说明意识。
图十三所示的结构只能证明存在着介质环境内稳态以及内稳态周期性更替的必要性，它至多是意识存在的物质基础，而不能说明意识是甚么。
确实，分析该系统的总功能和子系统及其部件的功能，没有一个能说明意识。
事实上，AIM模型能解释意识所依靠的是第三个参数I，以及它和另两个参数A和M结合的方式。
第三个参数I为注意力开关，其大小的含义由大脑是否意识到外部世界的存在来决定。
大脑时时刻刻在接受内部和外部信息，只有意识到外部世界的客观存在，大脑才可能反复鉴别外部信息的可靠性并把它和内部信息比较以知道外部信息代表甚么。
然而，何为大脑意识到外部世界的存在？
这是必须凭内省思辨才能知道的，即I的意义界定必须依靠内省而不能用外在的行为可观察量。
此外，AIM模型强调胺控制下大脑处理信息模式和碱控制下不同，但如何描述这种不同呢？
换言之，人在醒着时处理信息方法和清醒的梦中处理信息方式的差别，也是只能通过内省才能知道的东西。
由此可见，AIM模型只所以能把握意识的不同状态，依靠的是内省因素和行为主义模型的结合。
这是一种新的综合。
五、意识解释的递归方案
也许，读者对这种新的综合不甚满意，因为解释意识仍必须依靠对意识某种更原初状态的理解作为前提，它是半吊子不彻底（二元论式）的。
更有甚者，其思维模式和常识唯物主义对意识的解释相当类似。
唯物论把大脑存在作为意识的前提，然后用人人自明的意识来定义意识。
前面我们用图十三的模型加上I等唯通过内省才能定义的因素来解释意识，这里，神经网络模型是常识头脑的细化，I和梦中处理信息模式和醒不同也只是常识性意识的细化，两者在方法论上似乎完全同构！
那么，新的综合究竟新在何处？
我认为，只要我们认识到意识的解释不能排除意识，又要让该解释尽可能被实验证实，就会去发展出一种将科学与哲学始终结合在一起的新方法。
我称之为意识解释的递归方案。
或者说，新的综合之所以为新，并不是指其一个个具体的结果，而是指它将对应一个可以展开的过程，该全过程才能对意识的本质作出解释。
简而言之，正是基于意识的解释不能排除意识，在意识的研究中，每一次都需要涉及两批不同性质的变量（参数）。
一批是行为主义方法的变量（参数），我们记为B集合中的元素，它是可以用实验测量并用来建构科学模型的。
另一批是只有通过人的思辩才能理解的变量（参数），我们记为C集合。
在每一次解释中，必须用B集，因为只有这些参数形成的关系可以用实验证明；
但单纯用B集合中的元素是不够的，我们必须附加C集合中的元素；
附加之所以可能，这是因为我们有意识，可以用意识理解意识。
事实上，正恰恰是基于可理解性，构成的整体模型才是合理的（虽然不是每一个细节都可以用实验检验）。
表面上看，因为解释中包含因素C，对意识的科学解释仍没有最后达成。
但我认为，只要采用一种类似定义递归函数的方法，可以将解释中C类因素不断化约，使其为B集合中的元素和更原初的意识因素之组合。
即随着每一次解释向前推进一步，研究者必须注意采用C集合中不同的元素（避免循环论证），并去发现更为基本的元素。
我们可以期特内省的意识因素越来越小。
也就是说，只要意识解释的递归方案不断顺利展开。
意识之谜或许有一天可以解开。
意识解释的递归方案可以定义如下。
首先，对于必须解释的意识状态C（n），我们用比较原初的意识状态C（n－1）和行为主义变量B（n）建构一模型，使得C（n）得到解释。
我们将该解释模型记为F，于是有：
C（n）＝F﹝C（n－1）,B（n）﹞。
接着，我们必须进一步对C（n－1）作出解释
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