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从黑白玛丽到GWT和IIT

在入门了解意识领域的研究时,我一度被几个哲学诘难绊住了脚。主要是查尔莫斯(David J. Chalmers)的“哲学僵尸”和弗兰克·杰克逊(Frank Jackson)的“黑白玛丽”,以及查尔莫斯提出的意识研究所谓“简单问题”和“困难问题”的分野。

现在回过头来,我觉察到自己不过是又一次被哲学上的文字游戏扰乱了思维。物理主义足以回应意识“困难问题”的由来和论证,这些问题之所以存在,很大程度上源于自然语言的常见修辞把戏。当前意识研究的几个主要流派1和查尔莫斯后来提出的“意识问题的元问题”,也可以放在物理主义框架中理解。

针对物理主义的诘问

本文所说的意识研究领域的物理主义,是把意识放回物理世界。疼痛、颜色体验、自我意识和思想都是真实的现象,它们的存在方式也是物理的,由大脑和身体的具体活动构成。一个世界的全部物理事实一旦固定,意识事实也随之固定。至于哪些神经活动构成哪种体验,功能说明需要细致到什么程度,物理主义者们大可以在这条底线上继续探究。后面的僵尸问题、黑白玛丽问题和困难问题,攻击的正是这条底线。

这几个问题经常被捆在一起讲。哲学僵尸靠的是模态论证,黑白玛丽靠的是知识论证,困难问题则抓着物理说明继续追问,为什么还会有体验。三者都在说,一个人即便知道大脑怎样处理信息,似乎仍有资格再问一句“所以呢,感觉是从哪里来的?”

哲学僵尸问题

哲学僵尸是一种纯粹的哲学设定。查尔莫斯设想的僵尸和一个正常人逐个粒子相同,拥有相同的大脑、行为和语言能力。针扎到手时,他会缩手,会喊疼,还会认真写下一篇博客2,论述自己为什么拥有不可言说的疼痛体验。唯一的差别在于,他脑袋里面“没有亮起来”,任何事情对他而言都没有主观感受。

查尔莫斯的论证大致是这样的。我们能够清楚设想一个物理事实与现实完全相同、其中却没有任何体验的僵尸世界。可设想的世界在形而上学上有可能存在。既然同一套物理事实容得下两套意识事实,物理事实便无法决定意识事实,物理主义也就随之完蛋。

问题全在“可设想”这三个字上。只要读者点头承认僵尸世界可以设想,后面的结论便会像多米诺骨牌一样倒下来。可我在头脑里讲通了一个故事,离这个故事真能对应某种世界,还远得很。

查尔莫斯当然预料到了这个反驳,所以他提出了“理想的第一性正面可设想性”3。推理者需要充分掌握相关事实,完成理想推理,再把僵尸场景清楚而一致地设想为现实。这个版本对“设想”提出了严格条件,也把争议压到两个问题上。一次设想达到理想条件的标准是什么?它又凭什么担保形而上4可能性?

黑白玛丽问题

黑白玛丽来自杰克逊80年代的论文 Epiphenomenal Qualia。玛丽是一位研究色觉的天才科学家,从小生活在只有黑白两色的房间里。她通过黑白书本和屏幕掌握了关于颜色、光线、视网膜和大脑的一切物理事实,却从未真正看见过红色。

有一天玛丽走出房间,看见一个熟透的西红柿。她当然会惊叹,原来红色看起来是这样。杰克逊认为,这声惊叹表明玛丽知道了一件新事实。她在房间里已经掌握全部物理事实,新得到的便只能是某种非物理事实,也就是红色体验本身的性质。

这就是知识论证。读完所有色觉材料和亲眼见过红色,显然会形成不同的认知状态。杰克逊接着把这种认识增量解释成一个新事实,再把新事实归到我们最开始设定的物理事实以外。于是黑白玛丽问题就给出了感觉的“质料”5,也即独立于物理事实的这个新事实。

困难问题

沿着这两个问题的脉络往下,查尔莫斯在 1995 年把辨别刺激、整合信息、报告心理状态、控制注意、区分清醒和睡眠等问题称为意识的“简单问题”。他说的“简单”只表示我们知道答案应该长什么样。找到实现这些功能的计算过程和神经机制,解释就算成立。至于实验有多难、要花多少代人的工夫,都不影响这个分类。

困难问题则是多问一句。为什么这些物理过程会伴随体验?即使视觉系统区分红绿、信息进入记忆和人说出“我看见红色”的机制已经得到解释,查尔莫斯仍会指着那个有光有色的主观世界问,为什么看红色会有这种感觉,疼痛又为什么偏偏会疼?

在查尔莫斯看来,完整的功能顶多说明系统怎样运作,但无法回答体验的位置。哲学僵尸把这种对感质的直觉扩展成一个世界,黑白玛丽把它塞进一个人的知识里,困难问题再给它取了名字。物理主义若接下这套问题设置,就得说明大脑的运作怎样构成体验。

物理主义的回应

物理主义可以逐一给出理论上自洽的解释。剩下的工作是用实验检验这些解释,让实验结果决定理论是否成立。

哲学僵尸问题的研究边界

僵尸论证的第一步就是问题所在的地方。它要求我们接受“全部物理事实保持一致,体验事实却可以改变”,这组条件能否同时成立就是争议所在。常见的回答会拿水和H2OH_2O作类比。人可以分别掌握“水”和“H2OH_2O”两个概念,甚至一时不知道它们指向同一种东西。概念可以分开使用,对象在世界里照样是同一个。

查尔莫斯用二维语义学回应了这个类比,试图证明理想可设想性足以保证形而上可能性。但我们物理主义者认为,物理概念和体验概念可以具有不同用法,同时指向同一个状态。此时举证责任在查尔莫斯一方,他需要证明,这种认识差别足以让同一套物理事实对应不同体验。到了实验室里,僵尸和真人会给出完全相同的结果。它们按定义拥有相同的脑活动、行为与意识报告,也会通过同样的检验。这类设定无法通过实验区分僵尸和真人,也就无法构成科学问题;奥卡姆剃刀足以将它排除。

所以我愿意也有理由把哲学僵尸留在模态逻辑的讨论里。它从“我能设想”一路跳到“世界可能如此”,完全无法让人信服。意识科学尽可以直接研究辨别、记忆、报告和自我判断的机制,让理论在这些机制上分出胜负。

黑白玛丽问题可以用物理主义回答

黑白玛丽的论证偷偷假定了过强的前提“玛丽在房间内能获得所有有关红色的知识”。这个前提并不成立,知识不限于语言能给出的陈述。一份色觉说明可以把红光怎样激活视网膜、信号怎样沿视觉通路传播写得毫无遗漏。读完说明,玛丽获得的是命题知识;亲眼看见红色,她的视觉系统会进入相应活动,形成新的记忆和识别能力,这也是一种知识。背熟游泳中发生的流体力学的人仍然要下水,玛丽也得让视觉系统真正进入看见红色时的状态。大脑对物理事实的描述MM并不必然包括大脑处于此一物理事实中的状态NN。要求玛丽依靠事实上并不完备的信息设想红色体验,相当于预先假定了结论。

物理主义完全承认玛丽学到了东西,阵营内部甚至有几种不同解释方法。刘易斯的能力假说认为她学会了识别、回忆和想象红色。亲知理论说她同早已知道的物理状态建立了直接关系。现象概念理论允许她得到新的命题性认识,只把它算作同一事实的新概念或新呈现方式。这几种解释虽互有争论,但认为她的收获是停留在物理世界内部的。

把思想实验改成直接刺激视觉系统。假如我们能在玛丽离开房间以前直接刺激她的视觉系统,精确重现看见红色时的脑状态,物理主义会预言她当场获得“原来是这种感觉”的认识。西红柿在这个实验里的作用,就是把玛丽送进相应的物理状态。

困难问题到底难在哪里

困难问题最有力的地方,是人们直觉上怎么也甩不掉的遗漏感。全部物理事实和功能事实都固定以后,我们似乎仍能继续追问“为什么还会有这种感受”。这股遗漏感是一项待解释的心理事实,说明人会把两种认识路径体验成一道鸿沟。而本体论结论需要另外的证据。

机体中负责伤害评估、厌恶、注意捕获、学习、自我模型和行为控制的那套具体组织状态,本身就是疼痛体验。“物理疼痛”和“疼起来的感觉”是我们从两个方向给同一状态起的名字。意识科学仍需确定这套状态包含哪些机制,以及它们怎样共同形成疼痛特有的结构。

认识鸿沟之所以顽固,与两种不同的信息路径有关。我们直接感到疼痛时,得到的是迅速、连着身体反应和行动的第一人称表征。研究神经系统时,我们靠公共测量、因果模型和语言描述接近同一过程。两条路径带来的信息和能力相差很大。自然语言还喜欢把“红色看起来怎样”压成一个名词,仿佛脑中真藏着一件叫作“红色感”的东西。表征方式的差别就这样被语法做成了事物的差别。

剩下的课题还很多。怎样维持清醒,怎样把信息变成可报告的内容,不同感觉为什么拥有不同结构,系统怎样区分自己和环境,又怎样判断自己正在体验,这些问题才是真正科学的提问。它们的答案全都由实验结果来负责给出。

物理主义视角下的四种意识理论

GWT

全局工作空间理论(Global Workspace Theory,GWT)最早由伯纳德·巴尔斯(Bernard Baars)提出。它的想法很直观。视觉、听觉、语言、记忆和行动规划平时各自在局部忙活,只有少数活动能赢得竞争,进入整个系统都能读取的公共区域,再广播给其他模块。我们能够灵活报告、记忆、推理并据此行动的内容,就是那些取得了全局使用权的信息。

德昂等人又把这个认知架构落实到神经机制,发展出全局神经工作空间理论(Global Neuronal Workspace Theory,GNWT)。GNWT 的主张是,局部表征经过递归加工和非线性放大,会触发大范围网络“点火”,随后在多个系统之间持续传播并取得全局访问。一个迅速被遮蔽的词可能只在局部处理一下;一个被人清楚看见的词则会跨过点火阈值,进入记忆、决策和语言系统。

IIT

整合信息理论(Integrated Information Theory,IIT)的胃口更大。它先从体验的特征下手,再把这些特征列成公理。按照 IIT 4.0 的表述,每次体验都为体验者自身存在,具有特定内容,构成一个边界明确而且不可还原的整体,其中又包含许多彼此相关的区分。IIT 接着把这些现象公理逐条翻译成物理系统应有的因果性质。

IIT 说的“信息”有一层专门含义,指系统当前状态对自身过去和未来状态施加的内在因果约束。一个系统能被干净地切成互不影响的两半,整合程度就低;每一种切法都会破坏重要因果结构,系统便具有较高的不可还原性。IIT 用一组以 Φ\Phi 为代表的量描述这套结构,并直接下了一个身份判断,体验就是最大不可还原因果结构本身。

IIT 一口气要判断谁有意识、意识有多少、体验长什么样,也敢于把结论推到失去报告能力的病人、动物和人工系统上。从体验公理走到这套数学形式,靠的是最佳解释推断,其他映射仍有讨论空间。

实际测起来又是另一场硬战6。系统稍大一点,就很难完整计算 Φ\Phi,实验里的复杂度指标与理论中的 Φ\Phi 也处在两个测量层级。IIT 还会给一些结构简单的因果回路分配体验,这个预测还缺乏直接检验。

近两年来,IIT 与 GNWT 已经被拉到同一个擂台上。2025 年发表的预注册对抗合作找来 256 名参与者观看不同刺激,同时使用功能磁共振、脑磁图和颅内脑电,专门检验双方提前认可的神经实现预测。后部皮层出现了持续的内容表征,区域内部持续同步的证据却很弱;前额叶包含部分内容信息,刺激消失时预期的点火同样不明显。这项实验检验的是双方事先认可的一组神经实现预测,IIT 的 Φ\Phi 与 GNWT 的完整模型仍远超这次的检验范围。双方提前押下了几组预测,最重实验结果表明两边都有得改。理论没能很好地符合实验结果这点固然令人遗憾,但做这类实验就值得称赞。这种对抗合作多来几次,意识理论才有机会从宏大叙事变成真正的科学模型。

IIT 和 GWT 都是物理主义的。IIT 把体验等同于最大不可还原因果结构,GWT 把意识访问放进全局广播机制。困难问题的拥护者当然还能继续问“为什么 Φ\Phi 会有感觉”或者“为什么广播会有感觉”,可这句话在实验评分里值零分,玩弄言辞的把戏在物理现实前不值一哂。

注意力图式

注意力图式理论(Attention Schema Theory,AST)直接把焦点放在人为什么确信自己拥有一种私有体验。注意力会把有限的处理资源偏向一部分信息。为了稳定控制这个过程,大脑像建立身体图式那样,建立一份关于自身注意状态的简化模型。身体图式用适合行动的精度表示手在哪里,注意力图式也用同样的办法表示“我正在注意那个红色物体”。

AST 的主张是,主观觉知就来自这份模型。模型记录主体、对象和注意之间的关系,神经竞争、信号放大等底层细节全被省掉。系统查询自身时,读到的就是“我正觉知那个东西”,至于这份觉知靠什么实现,模型里根本没有记录。它会真诚地报告自己拥有私有意识,也很容易相信这种意识超出了物理描述。

这类模型依靠抽象发挥作用。地铁线路图只画线路和站点,照样足够让人换乘。注意力图式也会丢掉绝大部分神经细节,只留下预测和控制注意所需的信息,还能拿来猜别人正在注意什么。AST 由此给出了一条实验思路。注意本身和关于注意的模型可以被部分分开,图式的准确度会影响持续控制和主观报告,基本的信息选择能力仍可能保留。

AST直接回应了困难问题。AST认为主观觉知及其报告都来自注意力模型,困难问题则在这套模型背后继续放置一层现象事实。操纵注意图式能否稳定改变觉知判断、注意控制和相应脑活动,将直接检验 AST 的解释范围。

高阶理论

高阶理论(Higher-Order Theories,HOTs)是一大家子理论,共同想法倒很简单。一个一阶心理状态要成为有意识状态,系统还得以某种方式表征自己正处于这个状态。视觉系统可以在前意识层面处理线条和运动;更高阶的表征把某个视觉状态标记为“我正在看见它”以后,它才成为主体能够意识到的视觉经验。

各个版本会把高阶表征理解成思想、知觉或元认知状态,也会争论它必须当场出现,还是随时能够出现就够了。Lau的综述介绍了这些主张怎样落到实验里。研究者可以分别操纵知觉辨别能力和判断信心,再观察一阶表现相近时,主观可见性与元认知准确度会不会随着高阶加工改变。

高阶理论把体验的主观归属感交给高阶表征处理,也顺手解释了大量信息为何停留在前意识阶段。麻烦随即出现在两层表征错位的时候。高阶表征标错了一阶状态,体验按哪一层算?婴儿和动物需要多复杂的高阶能力?实验测到的相关脑区活动,又有多少来自报告任务?每个版本都得给出具体门槛,否则“高阶”很容易变成一张随意移动的通行证7

意识元问题

查尔莫斯在 2018 年提出的意识元问题,研究人为什么会形成关于意识的那些判断。人们坚持体验私有而不可言说。完整的脑科学似乎仍会遗漏某样东西,僵尸和玛丽的直觉也很容易被接受。这些确信最后总会变成说话、写字、按键和争论。一个人可以信物理主义,也可以信二元论,他用来谈论意识的那套认知机制总归长在脑子里。

我认为答案很可能藏在大脑自我模型的局限里。进化给我们的自我界面更像一块仪表盘。饥饿、疼痛、颜色、和注意都以高度压缩的形式直接出现,形成这些状态的计算过程全留在后台。动物靠这块仪表盘迅速行动。机体知道“这好疼”就会躲开火焰,它用不着事先理解丘脑和皮层怎样协作。

等这套系统回过头描述自己时,拿到的信息并不对称。疼痛可以直接调用,人却只能借助学习和仪器认识形成疼痛的脑过程。红色经验会立刻留下记忆,它在大脑中的实现通常要等外部研究慢慢发现。到了语言里,直接体验成了“我感受到”,脑过程则成了“神经元在活动”。“意识”“感受”和“红色感”也被当作独立事物。同一个过程就这样在句子里裂成了两个实体。

社会生活还会反复强化这套表达。追踪自己和他人的注意、疼痛与意图,关系到协作、欺骗、照料和追责。我们得判断别人有没有受苦,也得让别人相信自己的痛苦。进化因此会优先保留方便行动和沟通的自我模型。这类模型只要能改善行动和沟通,就可能被保留下来;它们对心灵本体论的表述是否准确,还需要另行检验。AST 可以解释注意模型,HOTs 可以解释对心理状态的再表征,GWT 则说明相关内容怎样取得全局使用权。元问题很可能需要联合这些机制来解释。

元问题涉及语言和大脑活动机制,可以和其他神经科学问题一样用物理主义研究。物理模型需要解释体验报告、第一人称确信、不可言说感和认识鸿沟,再用实验检验这些判断的形成机制。一旦做到,困难问题所依赖的证据也会得到物理解释。脑损伤、实验操纵、发育过程、和跨语言差异都可以拿来检验这套解释。模型得预测这些条件怎样改变人的意识判断。预测对上,元问题才算真的向前走。

所以我认为所谓的困难问题根本不存在,对这种文字游戏也不用往上投入更多时间精力金钱。意识研究多的是硬骨头可啃。关于一个物理系统怎样看见、疼痛、记忆和选择,怎样把某些状态认作自己的,又怎样生出“解释还缺了一块”的确信,GWT、IIT、注意力图式和高阶理论各自给出了一套机制,也各自承担被实验推翻的风险。可验证的理论,才值得认真研究。

Footnotes

  1. 常见理论的选择仅仅反映我的主观偏好,具体个人的偏好留给读者自决。

  2. 我向你保证这篇博客并不是出自一个哲学僵尸之手,虽然在这个思想实验中,你也没法判断我是不是哲学僵尸

  3. 天杀的这些哲学家就是不喜欢用正常人能理解的词汇,我对此也毫无办法,只能原样照翻到这里来,我是不会承认这其中存在我希望你们因此也对哲学家产生偏见的龌龊心思的hhh

  4. 我素来不爱用“形而上(metaphysics)”这个词,但是这里还真得用,至少我找不到更好的范畴来表述。

  5. 这里我故意误用了“感质”一词,同样是因为我没找到更好的词来描述,所以对不住了,康德先生。

  6. IIT设定的意识“公设”范围很广,论证难度也随之近似阿克曼函数式的增加(别问我怎么评估出这样一个增长速度,我瞎编的)。这种做法的精确性不足,公设们推出的不等式放缩过宽,难以得到有效答案。

  7. 实际上HOTs就是有种当前LLM可解释性研究领域的修辞学家的感觉。毕竟你想怎么设定层级就怎么设定,完全是因信称义。


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