伯納德·巴爾斯的意識模型

我們認為，認知神經(jīng)科學家伯納德·巴爾斯和斯坦尼斯拉斯·德阿納已經(jīng)理解了“意識”的含義，盡管他們的理論并未廣為人知。我們所做的是把他們的理論翻譯成數(shù)學語言。我們把認知科學轉換成數(shù)學，也就是自動機理論。這啟發(fā)我們去思考大腦是怎樣產(chǎn)生諸如疼痛和愉悅等感受的。多年以來，我們一直想知道我們的腦袋里正在發(fā)生些什么，為此我們想找到一個合適的模型去解釋。

意識模型的演變

最初的模型認為是有一個小矮人在腦中操控著我們，但這顯然不是一個很好的模型，因為我們還需要理解小矮人在腦中的工作機制。第二個模型來自柏拉圖的有限狀態(tài)機，柏拉圖認為，當我們出生時，我們的初始狀態(tài)是知曉世界上所有的語言的，并在生命初期會尋找一個與周圍人語言對應的狀態(tài)，這在我們看來仍然有些牽強。一個比上述兩者都要好的模型是圖靈機，它擁有眼睛、耳朵，還增添了胳膊和腿。但這仍然不盡如人意，因為它不能讓我們洞悉意識。最終我們找到了巴爾斯的“全局工作空間模型”——意識劇院模型。我們做出的貢獻是用數(shù)學語言精確地描述了這個全局工作空間模型。

巴爾斯將意識覺察比喻成劇院，意識則是演員在短時記憶（STM）的舞臺上進行的活動，演員的表演被一大批坐在暗處的、代表長時記憶（LTM）中的無意識處理器的觀眾所觀察。它的原理是這樣的：你在參加一個聚會，看到一位女士，她叫什么名字？你在想她的名字但是沒能馬上想起來，你回想起你們初次見面的情景，這個信息從短時記憶中被廣播出來，并傳播到各個長時記憶處理器上，其中一個處理器想起了她的職業(yè)，于是進入意識中，然后被廣播到各個處理器;另一個處理器說她的名字是T開頭的，這個信息也被廣播開來。于是，半小時后，當你沒有繼續(xù)思考這件事時，她的名字從一直在思考和搜索的無意識長時記憶處理器中來到了“舞臺”上。然而舞臺上有意識的自我是不知道她的名字是怎樣想起來的，有意識自我對無意識自我的工作是不知情的。這是伯納德·巴爾斯的意識模型，是個可愛的模型，輸入從左邊進來，輸出從右邊出去，舞臺在中間，叫作工作存儲器。輸入進入工作存儲器，然后被輸出，舞臺上發(fā)生的事由中央執(zhí)行功能控制，就像一個舞臺管理者。底部是長時記憶處理器，負責所有繁重工作。

我們的模型與巴爾斯的模型有所不同。在我們的模型中，頂部沒有舞臺管理者，輸入不進入短時記憶轉而進入處理器。它們穿過其他處理器后輸出，不需要經(jīng)過短時記憶，但是處理器中的信息可以通過競爭來決定哪個處理器可以把信息傳入短時記憶，這個過程會花費一些時間，所以你有時會在一項工作完成后才意識到它。

書名：《智聯(lián)世界》作者：曼紐爾·布盧姆 [美]出版：上?？茖W技術出版社

意識圖靈機的機制

意識圖靈機（CTM）是一個七元組，短時記憶在中間，長時記憶在底部，藍色沿樹向下由短時記憶觸發(fā)，稱之為廣播;沿樹向上直到頂部的灰色的競爭樹。當意識圖靈機剛誕生時，處理器之間是沒有連接的。但是當兩個處理器通過短時記憶互相交流時，且這種交流足夠多，那么處理器之間就會產(chǎn)生連接，繼而就不一定要通過短時記憶交流了。通過這種方式，最初的有意識就變成了無意識。

沿樹上下移動的叫作數(shù)據(jù)塊，這是一個五元組，它包含地址（address），即生成數(shù)據(jù)塊的處理器。主旨（gist）只是一個語句，或者最多由兩個斷句描述的高層級信息。例如你想背誦字母表，比如語句“ABC”，當你開始背誦時，“ABC”就會引出下一個語句“DEF”以及接下來的其他字母。與數(shù)據(jù)塊相關的權重（weight）包括正權和負權，會在讀取短時記憶時體現(xiàn)其重要性。數(shù)據(jù)塊還包括強度（intensity）和情緒值（mood）。

我先解釋一下當數(shù)據(jù)塊達到最頂端時代表什么。在短時記憶中，權重即為主旨的初始權重，強度是所有長時記憶處理器權重的絕對值之和，情緒值是權重的和，沒有絕對值。這組成了一個數(shù)據(jù)塊。

我們能意識到短時記憶里的東西，不多也不少。在意識圖靈機中，所有繁重工作都是由處理器完成的，它們在長時記憶中無意識地運作。假設意識圖靈機確實是描述人類意識的合適模型，那么我們只能意識到長時記憶處理器傳入短時記憶的主旨。你意識到的“主旨”是什么？它一定是以下幾種之一：最典型的是內在聲音，你能聽到強調你想法的內在聲音;內在圖像，可能是一張地圖或一個夢境;還有感覺、感受等。意識圖靈機的意識被定義為所有長時記憶處理器對短時記憶內容的覺察，但這個定義仍沒有回答一個問題：是什么讓我們感受到意識？

我們的回答是，所有長時記憶處理器都知道短時記憶的內容，一些長時記憶處理器專門負責意識，由于它們在長時記憶中，它們會知道短時記憶的內容：內在語言處理器把短時記憶的大腦語言翻譯成外部世界所能聽到的語言;內在視覺處理器將所有短時記憶的大腦圖像翻譯成外部世界所能看得到的圖像，你在夢境中能見到它的樣子;第三個能夠引發(fā)意識的是從短時記憶廣播而來的內部和外部感知，無論是夢境中還是現(xiàn)實中，所有意識圖靈機能意識到的信息都來自短時記憶。這些感知從短時記憶廣播出去被所有長時記憶處理器接收，使得夢境中的內在畫面和真實世界的外在畫面變得難以分辨。

意識能為圖靈機帶來什么？通過從短時記憶廣播，意識使得長時記憶處理器專注于生成對真實環(huán)境的當前最佳解釋，并會持續(xù)地驗證這個解釋，幫助意識圖靈機解決一致性問題（比如內克爾立方體）。它能對意識圖靈機認為值得關注的問題、想法或思考保持關注。它給了意識圖靈機解決預期外問題的能力，即用現(xiàn)有工具應對復雜的真實世界……

自我意識

接下來是喬治·蓋洛普的鏡子測試。這個測試被心理學家用來測試自我意識。喬治·蓋洛普說，如果你在動物不注意的時候在它的額頭做一個標記，當這個動物在鏡子里看見自己時，如果它會試著把標記弄下來，這就是自我意識的信號。在一只大象的額頭畫一個“X”標記，在鏡子面前大象會用鼻子探向額頭，想要把那個“X”抹掉。要做到這一點，大象必須要區(qū)分視覺模型，分辨自我和非我。它試圖移除自己頭上的標記，而不是鏡子里大象額頭上的標記。當然，它還需要動機和精力去完成這些動作、去進行思考。是的，大象通過了自我意識的鏡子測試。狗呢？狗的視覺不算發(fā)達，但是它能通過一種類似的嗅覺實驗。大猩猩沒能通過鏡子測試，因為大猩猩不會直視另一只大猩猩的眼睛，當大猩猩在鏡子里看到自己時，它打碎了鏡子。那么魚呢？有一位神奇的女士名叫坦普爾·格朗丹，她認為除了魚類及比魚類低等的物種，其他所有動物都是有意識的。但是有這么一種叫裂唇魚的魚，大約0.6米長，你可以買一條放在魚缸里，當它學會在鏡子里分辨自己后，如果你在它的前額做上標記，當它看見自己后，會試圖移除那個標記，然后回到鏡子前檢查……

有意識的行動是怎么變得無意識的？處理器之間會產(chǎn)生連接，這種連接會降低短時記憶的負荷。這個理論可以用來解釋夢境的某些方面。其中一個處理器作為夢境生成器。生成夢境并不復雜，只需要幾個數(shù)據(jù)塊就能生成圖像，這些圖像被廣播出去，夢境接收器，即所有處理器會對其做出反應。這還能很好地解釋正念的原理。（選摘：張鈺瓊）

編輯：黃靈? yeshzhwu@foxmail.com