第2届世界人工意识大会热身-媒体与顶刊速递系列

The 2nd World Conference on Artificial Consciousness

第二届世界人工意识大会(AC2024)

Artificial Consciousness: The Confluence of Intelligence and Consciousness in the Interdisciplinary Domain

438 | Nature | Vol 625 | 18 January 2024

意识:一个战场的未来

Mariana Lenharo

科学家们对哪一种理论能最好地解释意识并没有达成一致，但一种新型的实验可能会有所帮助。

神经科学家Lucia Melloni在2018年参加一次有关意识研究的会议时，并没有预料到会被提醒到她父母的离婚。但是，与她的父母一样，与会的学者们也无法就任何事情达成一致。

这群神经科学家和哲学家聚集在华盛顿州西雅图的艾伦脑科学研究所，旨在设计一种经验主义方式来互相测试意识竞争理论的方法：这个过程被称为对抗性合作。

设计一个杀手级实验充满了挑战。“当然，每个人都提出了他们已经知道预期结果的实验。”领导合作的Melloni说道，她在德国法兰克福的马克斯·普朗克实验美学研究所工作。Melloni回到她童年的角色，成为了他们之间的联络人。

Melloni领导的合作是由总部位于巴哈马拿骚的慈善组织——坦普尔顿世界慈善基金会发起的五个合作项目之一。该慈善机构资助研究诸如灵性、极化和宗教等主题；2019年，它向这五个项目承诺了2000万美元的资金。

每个合作的目标都是通过让科学家们产生支持一个理论并证明另一个理论预测错误的证据，推动意识研究向前发展。Melloni的团队正在测试两个著名的理论：整合信息理论（IIT）声称意识是由系统（如人脑）产生的“整合信息”程度；以及全局神经元工作空间理论（GNWT），声称当信息通过一个专门的网络或工作空间在整个大脑中传播时，心理内容（如感知和思维）变得有意识。她和她的共同领导人不得不在主要理论家之间进行调解，并很少邀请他们进入同一个房间。

他们努力推动合作项目取得进展的困难在该领域更广泛的分歧中有所体现。

一个问题是意识对不同的人意味着不同的东西。例如，一些研究人员关注主观经验——即你或我是什么样的体验。其他人研究它的功能——由意识而使认知过程和行为变得可能。这些差异使得比较不同理念的尝试变得模糊不清。

然后还有那封公开信。去年九月，超过100名研究人员签署了一封公开信，作为一篇预印本发布，批评了整合信息理论（IIT），认为它的预测是不可测试的，并将其标记为伪科学。这封信发布的时间恰好是在Melloni的合作项目发布其结果之后。

混乱随之而来。这封信引发了其他科学家的强烈反击，他们认为这样的攻击可能加剧分歧并损害该领域的可信度。签署者报告称收到含蓄威胁的不祥电子邮件。在各方研究人员都因指责性推文而失眠。一些人甚至考虑彻底离开科学界。

年轻的研究人员特别担心这种争论激烈的氛围。德国慕尼黑路德维希·马克西米利安大学研究意识的数学家Johannes Kleiner表示他们担心一个陷入如此愤怒争执的领域可能会在外界被视为停滞不前，这可能会影响资金。

尽管面临这些挑战，许多人对意识科学的未来持有希望。对抗性合作的领导者表示，他们的模式已经有助于推动该领域的发展，即使是在小步骤中也是如此。而且他们不是唯一进行高度认可的意识理论实证测试的人。在过去的二十年里，已经进行了数百个这样的实验，这是该领域日益成熟的一个迹象。

其他研究资助者也将注意力集中在这一主题上：去年六月，美国国家卫生研究院召集了一场为期三天的前沿意识研究会议。

一批新一代的研究人员正在领导努力培育有意义的对话和开放思维。“我们应该明白，科学是一种团队合作，而不是竞争。”以色列特拉维夫大学的神经科学家Rony Hirschhorn说道。“这可能有些天真，但这是我的乐观方式：希望我们能够做得更好。”

争取合法性

我们的大脑如何产生主观体验有数十种理论，除了哲学兴趣外，还有很多其他充分的理由希望更全面地了解这个问题。例如，在医学中，它可以帮助诊断无反应的人的意识；在人工智能领域，它可能帮助研究人员了解机器意识化所需的条件。

然而，多年来，意识并没有被视为一个严肃的科学课题。“直到大约30年前，研究意识是禁忌，而且有充分的理由。”卡内基梅隆大学理论计算机科学家、总部位于宾夕法尼亚州匹兹堡的数学意识科学协会主席Lenore Blum说道。她表示，那时没有好的技术以非侵入性的方式研究意识。

在1990年左右，脑部扫描技术功能性磁共振成像出现时，一篇有影响力的论文帮助改变了该领域的声誉。诺贝尔奖获得者、生物学家Francis Crick和神经科学家Christof Koch（现任艾伦脑科学研究所研究员）撰写了这篇论文，认为此时“攻击意识神经基础的时机已经成熟”。

自那时以来，哲学家和神经科学家提出了多种理论来解释主观体验的物理基础，这被称为“意识的难题”，以及“容易的问题”，如注意力和清醒度。在一项尚未发表的努力中，英国牛津的数学家Jonathan Mason统计出超过30种理论。

有几种理论特别具有影响力（见“意识理论”）。其中包括Melloni正在帮助测试的两种理论：由威斯康星大学麦迪逊分校的神经科学家Giulio Tononi提出的IIT，以及法国Gif-sur-Yvette的INSERM-CEA认知神经影像单位主任Stanislas Dehaene创造的GNWT。

“当出现具有挑战性的结果时，他们会修改理论以适应这些新发现。”

其他领先理论包括一组被称为高阶理论（HOT）的观点，它们提出，要使内容被有意识地体验，必须将其合成为高阶脑区的元表示。另一个突出的概念是循环处理理论（RPT），它认为意识需要信息流和反馈的循环。它主要在大脑的视觉区域进行研究，但同样的想法也应适用于其他感觉，如听觉或嗅觉。

对这些理论预测进行的经验研究变得越来越严格和复杂，但是——就像科学中经常发生的那样——许多研究是由与他们正在测试的观点有关联的研究人员进行的，这使它们容易受到确认偏见的影响，Hirschhorn说道。因此，她表示，这些理论一直在孤立中发展。

“在过去的30年中，你们一直有一些主导理论，当出现具有挑战性的结果时，他们会修改理论以适应这些新发现。”纽约大学格罗斯曼医学院的神经科学家Biyu He说道。在这个意义上，对抗性合作正在颠覆这个领域，何碧玉领导另一个这样的合作项目，测试循环处理理论（RPT）和两个高阶理论（HOT）的版本。

一些领导研究的科学家表示，一些著名理论的支持者有时会将测试变得更具对抗性而非合作性。Biyu He说，这并不适用于所有的合作项目，并且在一定程度上取决于这些理论彼此之间的比较容易程度。但有些理论家被描述为具有强烈的个性；值得注意的是，他们中的大多数是男性。“我不认为这是因为女性没有做重要的研究。” Biyu He说道，“我认为主要是因为某些人更愿意站出来谈论大而宏伟的理论。”

外交的速成课

神经科学家Liad Mudrik在特拉维夫大学回忆起她参加西雅图会议的兴奋时刻，该会议导致了整合信息理论（IIT）和全局神经元工作空间理论（GNWT）之间的合作，被称为“Cogitate”。她说：“我记录下每个人说的话，整个过程让我兴奋不已。”

在被指定为项目共同领导后，她在飞回以色列的途中起草了一个基于讨论的实验设计，并迅速将其发送给了同事们。“那时候的我太天真了。”她说道。从那时起到他们真正成功之间的时间将是十个月。

在讨论要研究意识的哪些方面以及使用哪些方法后，研究人员最终确定了两个实验——一个是每个竞争理论的首选。团队从每个理论中提出了一系列预测，这些预测描述了在参与者进行三种类型的脑部扫描时，他们的大脑中会观察到什么。研究人员还就每个理论在每项任务中的通过或失败达成了一致意见。

在第一个实验中，参与者被展示一系列图片和符号，并被要求报告特定图像出现的时间。

根据整合信息理论（IIT），这项任务应该引发大脑后部的持续激活，而数据确实显示了这一点。然而，只有脑后皮层区域之间的短暂活动同步，而不是假设的持续同步。

GNWT预测在任务期间前额叶皮层应该被激活——团队证实了这一点。但是没有证据表明该区域包含有关对象方向的信息，这是意识体验的一部分，根据该理论应该有所期待。实验还发现了GNWT所假设的全局广播的证据，但仅在体验开始时——而不像预期的那样在体验结束时也发现了。这项第一个实验的结果去年已经在一份预印本中公开了。

第二个实验的结果尚未公开，该实验要求参与者玩一款视频游戏，并被问及是否注意到了屏幕背景上显示的某些图像。

拥有两个实验是团队不得不做出的妥协，以促进Tononi和Dehaene阵营之间的共识。“我真的很钦佩他们两个，我认为他们都是非常优秀的科学家。”Melloni说道。但她补充道，“如果他们能给彼此一个倾听的机会，世界将会变得更好。”Tononi表示，对抗性合作让他更清晰地看到了其他理论。（Dehaene没有回应《自然》杂志的评论请求。）

意识理论

研究人员对大脑如何产生个体主观体验有数十种理论。最流行的理论大致可分为四类。

高阶理论

这些理论认为，当某物（例如视觉刺激）被纳入大脑的“高阶”部分的元表征中时，人类就会意识到它——这些高阶部分负责处理和综合来自其他区域的内容。

综合信息论

该理论认为，意识是综合信息结构的结果；整合程度越高，意识水平就越高。原则上，任何具有正确信息结构的复杂系统都可能具有意识（人工智能则不具备，因为它具有错误的结构）。

全局工作空间理论

在这里，信息进入意识时，会通过一个涉及整个大脑的全局“工作空间”进行访问和广播，特别涉及到前额叶皮质。

递归处理理论

该理论的核心主张是，意识视觉感知需要一个信息流动的回路，从高阶认知区域到低阶感觉处理区域——自顶向下的信号传递——以及反过来——自底向上的信号传递。

另一个外交策略是与两位理论家分开进行对话，将一个人的想法“翻译”给另一个人。’我们的一个关键角色。”Mudrik说，“是找到一个共同的语言(译者注：用DIKWP模型)，以确保我们在讨论同一件事情。”

Tononi承认这个项目有多么艰难，并赞扬了研究领导者——Melloni、Mudrik和Michael Pitts（一位心理学家，来自俄勒冈州波特兰市的里德学院）的工作。他说：“他们投入了大量的时间和热情，而不是做自己的实验。他们做得非常出色。”

身陷交叉火力

年轻科学家特别热衷于找到共同点。

在他的第一个博士学位期间，数学量子场论方面的研究，Kleiner感到受挫于资深科学家之间的内讧。他说“从外部看，这个领域被认为进展不佳，因为每个人都对其他方法的错误大声疾呼。”

当他决定进行第二个博士学位时，这一次是在意识研究领域，他意识到该领域存在紧张局势，但感觉人们总体上相处得很好。他说，社区对对抗性合作产生有用数据的潜力感到充满希望。然而，那封公开信打破了这些希望。Kleiner深感被网络上的激烈互动所困扰，他决心要做点什么。他不希望他的新领域被认为和他的第一个领域一样。“我知道这听起来非常天真，但如果不能治愈这种分裂，那么就会产生很多负面影响。”

公开信发出后，Kleiner帮助组织了一个在线活动，讨论意识科学的未来，活动由他于2021年共同创立的数学意识科学协会主办。但提议产生了反效果，一些社区成员认为这是片面的。经过深思熟虑，活动的形式变为“虚拟咖啡和公开对话”，参与者被敦促不要直接提到公开信。

另一个旨在帮助该领域打破独立思维局限的组织是地中海意识科学学会，旨在促进来自不同思想学派的学者之间的深入对话。作为该学会的副主席的Hirschhorn说，如果没有这样的交流，“你会陷入做更多你所知道的事情的循环中”。

对手还是合作者?

许多研究者欢迎对抗性合作作为摆脱这些循环的一种方式。但他们是务实的：不能把结果视为对某一理论的明确证明或反驳，Biyu He说。尽管如此，它们正在产生宝贵的数据。“这为该领域注入了急需的资源，以进行一些非常扎实的大型合作研究。”

Melloni怀疑对抗性合作是否在一定程度上导致了最近的动荡，因为它将相反的观点聚集在一起。

当“Cogitate”项目的第一个实验结果出来时，Melloni和她的共同领导者并不完全感到意外，两种理论的支持者无法就数据的含义达成一致。

理论中立的作者在一份预印本中呈现了研究结果，描述了这些实验如何以不同的方式挑战了两种理论。支持每种理论的小组写了自己的讨论部分，提出了他们对数据的解释以及结果如何与他们的预测相吻合。

Melloni表示，她最初怀抱了一种错误的希望，即理论家们会简单地接受结果，并根据数据认识到自己理论的潜在缺陷。“如果我有一个遗憾，我认为那就是我没有设法让他们看到他们各自的想法中都有价值的东西。”

但在这个过程中，她的导师、诺贝尔奖获得者、心理学家Daniel Kahneman警告她，双方都会坚持己见。“他说：‘做好准备，他们不会改变主意’。”她回忆道。但他也告诉她，这并不重要，随着时间的推移，新的证据将有助于改变社区中其他研究人员的想法。Tononi表示，在像意识这样复杂的话题上，有人会基于一两个结果改变他们的想法是“不可信的”。

Hirschhorn认为，在某种意义上，这种冲突是有成效的。尽管极化一直存在，但直到合作项目——以及那封公开信——将其公之于众之前，人们并没有明确讨论过这个问题。她说：“我认为现在我们可以真正动手解决这个问题了(译者注：借助人工意识构建)。”

Mariana Lenharo是纽约《自然》杂志的记者

1. Fleming, S. M. et al. Preprint at PsyArXiv

https://osf.io/preprints/psyarxiv/zsr78 (2023).

2. Crick, F. & Koch, C. Semin. Neurosci. 2, 263–275 (1990).

3. Chalmers, D. J. J. Conscious. Stud. 2, 200–219 (1995).

4. Cogitate Consortium. Preprint at bioRxiv

https://doi.org/10.1101/2023.06.23.546249 (2023).

更正：本特辑中的图表错误地声称整合信息理论预测任何复杂系统原则上都可能是有意识的。事实上，该系统需要具有正确类型的信息结构，而人工智能不符合这一标准。

翻译：王玉星、段玉聪  

段玉聪 教授

l DIKWP-AC人工意识（全球）团队发起人

l AGI-AIGC-GPT评测DIKWP（全球）实验室创办者

l 世界人工意识大会发起人（Artificial Consciousness 2023, AC2023, AC2024)

l 国际数据、信息、知识、智慧大会发起人（IEEE DIKW 2021、2022、2023）

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