意识的哲学生理及智能属性研究
摘要：意识问题一直是各个领域最棘手的难题。本文将从意识的哲学属性、意识的脑属性和意识的智能属性三个角度，分别研究意识研究领域中主要观点与所遇困境，并在文章最后介绍目前已有的意识理论与模型。
关键字：意识，哲学，大脑，智能
一．引言
意识问题是目前尚未解决的重大问题之一。我们可以上天入地，却不知道头颅内发生的事情。几个世纪以来，人们从没有终止对意识问题的探索。无论是哲学，神经科学，还是人工智能领域的专家教授，都对意识问题进行了深入的探索与研究。马克思·威尔曼斯（MaxVelmans）［1］曾经提出著名的意识5大问题：（1）意识是什么，它位于何处？（2）如何理解意识与物质之间的因果关系？（3）意识有什么功能？（4）与意识相关的物质形式是什么？（5）检测意识的最恰当的方式是什么？可以这么说，这5大问题基本概括了所有意识研究的方向。但找到方向只是最初的一步，目前意识研究领域还属于“百花争鸣”阶段，如伯纳德·巴尔斯（BernardBaars）等人提出的意识的全局工作空间理论，加来道雄（MichioKaku）提出的意识时空模型，朱力奥·托诺尼（GiulioTononi）提出的整合信息理论等（将在3.4介绍），尚没有大家公认的意识模型或理论。还有学者出于研究的难度或者其他种种原因，认为意识没有深入研究的必要。比如学者约翰·霍甘［2］（JohnHorgan）悲观地预测人类永远不可能完全了解意识与心灵。
本文将总结意识研究领域中的理论和实验成果，并着重探讨意识与脑，意识与智能之间的关系。在本文的第一部分，我们将主要讨论意识的哲学属性。第二部分介绍意识的脑属性。第三部分介绍意识的智能属性，并在最后介绍意识模型与理论。
二．意识的哲学属性
哲学家似乎对意识问题情有独钟，在他们眼中，我们是谁，世界是什么，我和世界的关系问题显得十分重要。在本节中，笔者试图从身心二元论，意识的涌现和还原论，自我意识三方面来研究意识中的哲学问题。
2.1一元论与二元论
一元论与二元论问题历来是哲学家争论不朽的战场。一元论者认为物质与意识本质上是一种物质，不同的是，二元论者认为实在有两种截然不同的事物构成－意识和物质两者是分离的。
早期希腊哲学家赫拉克利特［3］（Heraclitus）曾说：事物之间的平衡与对立使得宇宙成为一个统一的整体，世间万物都是由某种单独的基本过程或是基本物质的组成部分，而这正是一元论的核心宗旨。
希波克拉底［4］（Hippocrates）认为脑是我们所有思想，感受和观念的基础。
柏拉图认为人被分为两个部分，即肉身和灵魂。身体掌管感官知觉，灵魂掌管理智。这为身心二元论的成立奠定了基础。值得一提的是，他的观点被《新约》吸纳，并被全世界许多宗教广泛分享。
他的学生亚里士多德［5］提出了质疑，驳斥了老师的人类灵魂独立性的观点，认为思维是肉体的形态或功能。
如果说柏拉图（Plato）提出了二元论的雏形，那笛卡尔［6］（ReneDescarte）就是真正提出二元论的人。他提出：思维和身体永远是不同的实体。阿维森纳支持笛卡尔的学说，并说道：灵魂有别于肉体。
笛卡尔二元论一经提出，立即遭受到全世界哲学家的刁难与批评。阿奎纳：本我所思考的与本我通过感官知觉感知到的是完全一致的。伟大的哲学家吉尔波特·赖尔（GilbertRyle）［7］曾经说道：二元论是一种“范畴错误”。并且将二元论者口中的自我称为“机器中的幽灵”，表明人类无需借助这一“幽灵”，照样能理解和生存于这个世界之上。而且其它哲学家指出，笛卡尔没有说明身体和思维的来源，只能求助于神来帮助，这样主观二元论又滑落到客观一元论的范畴之中，这是不可原谅的错误。
托马斯·霍布斯（ThomasHobbs）也于批判笛卡尔，认为其学说是胡说八道毫无意义的。相反，他所著《利维坦》［8］，认为人类是纯粹物理性的，心脏是一根弹簧，神经是一串串细绳，关节是轮子，上述部分共同工作令身体运作起来。他还认为，精神传递着身体所需的各种信息。
贝鲁赫·斯宾诺莎［9］（BaruchdeSpinoza）认为人类可以了解两种属性：延伸的属性和思想的属性，因此被人们称为“二元属性主义者”。
乔治·贝克莱［3］（GeorgeBakley）为纯粹一元论者的。他认为物质实体不存在，即使外在肉体存在，我们也无法得知。世界都是由观念组成的。梅洛·庞蒂（MauriceMerleau-Ponty）［3］在《知觉现象学》说明心理和身体不是独立分开的个体。否定了二元论的观点。
威廉·詹姆斯［10］（WilliamJames）认为：心智事件和物理事件并非是某个根本实体的不同方面，而仅仅是解析被觉知世界的不同方式。
约翰·埃克勒斯［11］（JohnC.Ecclers）和波普尔（K.Popper）在《自我与大脑》提出了三个世界的本体观，第一个世界是物理世界，第二个世界是意识世界，第三个世界是客观的文化与知识的世界。这也表明了他们的身心二元论的观点。
由此可见，二元论和一元论的观点均有着很鲜明的时代特点，而且很难分出孰是孰非。虽然身心二元论的观点在科学界被排斥在主流观点之外，但仍然广泛存在于宗教与文学作品中。身心一元论虽然被学术界与哲学界广泛接受，但其中物质和意识的区别并没有详细阐明，究竟意识何去何从，这就涉及到我们下面要讨论的还原论与涌现论的观点。
2.2涌现与还原
涌现一词字面意义即指很多个单一要素组成整体系统后,出现了系统组成之前单个要素所不具有的性质。整体大于部分之和中，多出的部分就是涌现性的体现。而还原性则是指系统的所有功能可以还原为组成系统的各个元部件各自的贡献。
20世纪初，布罗德［1］（C.J.Broad）曾经说道：物质主义有三种，激进，还原和涌现。激进者宣称意识根本不涉及到任何事物，还原论者相信意识只不过是脑状态，涌现者相信意识是脑的高阶状态。
尤琳·普莱斯［1］（UllinPlace）认为一旦我们知道脑状态导致了意识体验，一个有意识的体验就可以被还原为给定的脑状态。
哈德卡斯尔［1］（Hardcastle）认为意识可以被还原，那些认为不可还原的理由是站不住脚的。
涌现的思想可以追溯到亚里士多德：整体不同于部分之和，与如今的涌现含义很是接近。约翰.霍兰德［12］（JohnHenryHolland）认为涌现是复杂系统的属性之一。赖安（Ryan）则认为，涌现和认识论相关，不是从本体论的立场出发，这样就会产生涌现不可知论。
19世纪－20世纪，涌现这个问题集中在生命领域。生命的化学规律和物理规律令人疑惑，究竟一个个小小的细胞究竟如何构成人体复杂的行为，又是如何让我们每个人都与众不同？随着克里克（FrancisCrick）等人破解了DNA的双螺旋结构，人们顿悟到一个小小的细胞竟然蕴涵着那么复杂的结构。现在人们逐渐明白，生命是一种涌现现象，一切的生命现象皆来自身体内的分子与分子之间的相互联系。那么意识呢？是否也一样可以被还原呢？
举例来说，如果一个人相信意识的涌现性，那他必定会认为意识可以还原为各个神经元的相互作用。如果深入研究下去，那是否只要神经元存在交互作用，就可以产生意识，还是应该存在一个意识涌现的临界点，超出这个阈值，就可以有意识。
本杰明·里贝特［13］（BenjaminLibet）提出，意识是一个涌现场，有能力否决由脑前意识计划和准备的行动。
约翰·赛尔［14］（JohnSearle）说到：意识是脑神经活动导致的，并且不过是这种活动的高阶，涌现的结果而已。
我国学者张世民也曾说：在任一具体情景内，从一切可能的刺激信号S到一切感觉事件M的集合，存在至少一个二元关系R，可以定义心智结构R许可的行为集合B。R在B内任一子集进行选择，将所取的元素呈现给更高的心智结构（意识），这就是所谓的涌现。
除了涌现与还原，还有一派学者相信，物质既不可还原，也不可涌现。代表人物为莱布尼茨［15］（GottfriedWilhelmLeibniz），他曾说道：单子是简单的，没有组分。复合物是简单物的聚合。意识研究专家科赫［15］（ChristofKoch）也赞同这样的观点。他认为意识是生命物质的根本属性，不可能源于任何其他物质。
在笔者看来，涌现这种说法显得有些随意，究竟是如何取舍，又是何时取舍，舍弃的机制与原理是什么呢？这些最重要的问题并不能用一句涌现来表示。
无论是涌现论还是单子论，意识的来源问题始终没有得到解决。或许正如托马斯·内格尔［16］(ThomasNagel)曾经感叹的那样：“正是由于意识，心身关系才使人倍感棘手……如果没有意识，心身关系问题将变得索然无味；而一旦有了意识，它又成为一个使人感到希望渺茫的问题。
三．意识的脑属性
其实，在生物与神经科学领域，意识之谜一直是大家探索的焦点。正如苏珊·格林菲尔德［17］（SusanGreenfield）所说的那样，大脑是一个令人琢磨不透的器官。它是唯一能自我观察，而且能沉思它的内在工作的器官。那究竟脑是整体产生意识，还是局部产生意识。意识和脑内神经元的数量有无关系呢？这节我们来探讨这个问题。
3.1意识的整体与局部之争
对大脑的研究早已开始，早在年，数学家，哲学家笛卡尔（ReneDescarte）就在自己的著作中《沉思录》表明了自己的身心二元论的观点。更为重要的是，他认为松果体是意识的栖息之所，原因如下：松果体是大脑内唯一不对称的部位（在他那个年代看来是这样的），所以必须是灵魂的位子，而且松果体小，轻，易于移动，虽然其它部位也具有类似的特点，但不是因为位于大脑外侧就是可以分为两瓣，所以是不合适的候选。在笛卡尔看来，意识仅仅存在于松果体。
在笛卡尔去世后，很多人出来抨击其为伪科学，禁不起推敲。其中比较著名的有威利斯（Willis）：动物也具有松果体，但并没有人这样的想象力与高级能力。还有思丁森［3］(Steensen)：笛卡尔的解剖学的基本假设是错误的，他几乎不懂大脑。可见，笛卡尔的松果体并没有作为主流学说流传下来。
19世纪初，法国生物学家佛罗昂［18］（JeanPierreFlourens）曾做过实验：摘除动物脑的不同部位，观察脑功能的改变。结果发现，拆除脑的不同部位后，所有功能均减弱，因此，他得出结论：不同的意识功能不可能位于脑的特定部分，脑结构是均匀的，并以整体方式工作。
19世纪下半叶，布罗卡［18］（PaulBroca）和韦尼克（CarlWeinicke）通过对病人的研究，发现大脑中特定部位的损伤与某种意识行为的障碍有关。如果整体论是正确的，那某一特定区域受损并不能影响到意识。布罗卡和韦尼克的实验也极大程度上动摇了人们对整体论的相信程度。
大卫·米尔纳［18］（DavidMilner）和米尔韦恩·古德尔（MelvynA.Goodale）通过一系列大脑实验，于年提出双视觉信息流通路，一条为背侧通路，把视网膜输入转化为动作。另一条为腹侧通路，专门司职有意识的视觉信息，这位后来的意识分析提供了很大的启示。
美国神经生理学家罗杰·斯佩里［19］（RogerSperry）通过手术切除了癫痫病人的胼胝体，缓解了癫痫病人的症状，但是他发现了一些异常。有一个病人想用一只手拥抱他的妻子，却发现另一只手在做完全不同的事情，他递了一个钩子到她的脸上。他设计了著名的裂脑人实验，并经过反复的观察与分析得出结论：左半球和右半球可能是同时有意识的，两种思维是不同的，思维的体验是平行运行的。
科赫［20］曾经说过，皮层及其附属结构的局部属性调节意识的特定内容，反之全局属性对于维持意识是关键的。
马尔斯伯格［21］（VonderMarlsburg）曾经说脑可以通过锋电位发放的时间同步化来标记相应的神经元集群。
直到今日，很多人还在认为大脑是以整体的，格式塔式的方式工作，但不可否认的是，大脑在某些局部区域仍然对于意识有着极其重要的影响。
3.2意识产生的部位
年．美国国家精神健康研究院的医生保罗·麦克莱恩［22］（PaulMcLean）为了了解看似随机的大脑结构，把大脑分为三个部分。即爬虫脑，哺乳动物脑与大脑皮质。爬虫脑包括脑干，小脑和基底核。哺乳动物脑包括杏仁核，海马，丘脑在内的边缘系统。而大脑皮层则包括我们大脑皮层的额叶，枕叶，顶叶与颞叶4部分。
首先，在爬虫脑中，脑干和小脑对于意识有什么作用呢？
到目前为止，神经科学已经积累了大量的数据与案例，这些数据是建立在对不同部位脑损伤的研究之上。研究发现，小脑对于意识的贡献几乎没有。小脑是负责无意识运动的重要一环，如果小脑负责意识的产生，那小脑的效率将会极大程度降低，这显然是不被允许的。这也从侧面证明大脑中神经元数量与意识并不成正比关系。小脑的神经元数量是大脑的越4倍，是脑中最多的部位，若果两者关系成正比，占大脑近80%的神经元应该产生最大程度的意识，事实并非如此。
那脑干与意识有何关系？脑干与小脑不同，它主要负责维持个体生命，包括心跳、呼吸、消化、体温、睡眠等重要生理功能。丹尼尔·博尔［4］（DanielBor）曾经说道：意识最为重要的区域是脑干网状结构，它通过一系列复杂的分区控制着睡眠与觉醒周期。但他同时举了个例子，没有电源，电脑无法开机，但能说电源就是电脑最重要的一环吗？同理，脑干的网状结构对于意识形成不可或缺，但不能就此下结论意识在这一环节产生。
最近，美国科学家穆罕默德·考贝西［23］（MohamedCombesi）和其同事研究癫痫症时，偶然发现在以一定频率刺激大脑某个特定区域时，患者进入睡眠状态，可撤去刺激时，恢复意识，并且不记得刚才发生的事情。他们经过反复测试发现，这个部位是屏状核，是大脑中心下方一个较薄的神经组织。他们做出猜想：屏状核是大脑意识中非常重要的部位，负责整合意识，进而产生了情感，思想等。这项研究发表于年《新科学家》。
哺乳动物之于爬虫类生物，最大的进化之处在于边缘系统，而边缘系统主要司职情绪与情感，主要包括丘脑，杏仁核，海马等部位。
丘脑大面积受损就会成为植物人，与昏迷不同，这时的患者仍然可以睁眼醒来，这表明脑干结构保持完好。
尼古拉斯·施弗［15］（NicholasSchiff）：通过大量的实验做出假设：中央丘脑和通向中央丘脑的输入和输出通路对于意识是及其重要的。
科赫［20］认为意识的促成因素之一为丘脑的五个板内核的集合。左右丘脑板内核中不足一块方糖大小的损伤，就能导致意识的消失。
众多文献表明，丘脑对意识形成联系更为密切，位于脑干上方，其神经元可以从所有脑区发送信息，也可以接受信息。丘脑的作用不仅仅是信息的中转站，而对于信息也起到过滤和组织的功能。
海马对于意识的影响呢？考虑一下海马受影响时患者的表现情况。年斯科维尔（Scoville）和米尔纳（Milner）［24］报告了神经心理学中很重要的一个病例H.M。患者的双侧颞叶一部分被去除，其中包括双侧海马体，病人呈现出明显的记忆遗忘特性，不能记住新的事物，但能记住运动技巧。如果与他正常交流，并没有发现意识上有很大的问题，据此，克里克（Crick）推断说：海马体并不是意识的必须部位。
再进一步，意识是不是产生于新大脑皮层呢？
首先是枕叶区的初级视皮质，休博尔（Hubel）和维塞尔（Wiesel）［25］在年的猫视觉皮层实验中，首次观察到视觉初级皮层的神经元对移动的边缘刺激敏感，并定义了简单和复杂细胞，发现了视功能柱结构。从此以后，人们对初级视皮质进行了很多的探索研究。20世纪90年代中期，尼克斯·罗格赛迪斯［26］（NikosLogotheis）对猴子进行双眼竞争实验，给左眼呈现一幅人脸图像，而右眼呈现的是房子的图像，测试结果表明被试的猴子是先看到房子，再看到人脸，依次循环。
这个实验结果很有意思，作为初级视皮质，应该同时捕捉到二者的信号，可却出现了不同时的效果，据此，他认为初级视皮质对意识作用不大，之所以V1受损，视觉丧失，是因为它是主要的视觉中转站，与意识无关。
科赫［20］也支持这种观点，他提出我们眨眼的频率为15次／分钟，那么基本上每分钟我们的视觉信号就被阻断15次左右，意识是不是也就此被阻断呢？很显然，情况并不如此。我们的意识没有倍阻断，我们很少意识到自己在眨眼，毫秒级别的时间空隙被V1更高级的皮层所补充扩展，很显然，这是V1力所不能及的。
再深入一点，其它的皮层与意识的关系呢？
塞米尔·泽基［27］（SemirZeKi）曾经说过：大脑中存在主节点的概念，即如果一个颜色主节点损坏，这个人丧失对颜色的捕捉能力，但不影响到其它的意识与知觉。按照他的说法，MT是随机点运动知觉的主节点。V4区是颜色知觉的主节点。
达马西奥［24］（AntonioDamasio）指出，在人的颞叶靠近头后部的损伤与前部的不同，后部与概念性东西有关，前部与特定时间有关。实验证明：比起右侧颞叶发作来说，左侧颞叶或双侧颞叶病变造成的局部发作更可能影响到意识。
那顶叶和额叶对于意识的贡献呢？
对人类大脑进行fMRI测试表明，当我们看到图像切换时，不仅比V1区高的视觉皮质会被激活，外侧前额叶皮质与后顶叶皮质也会被激活。前额叶，后顶叶皮质经常同时被激活，博尔将其命名为前额叶－顶叶网络。
斯坦尼斯拉斯·迪昂［4］（StanislasDehaene）做个一个实验，快速给被试呈现一系列杂乱的方块，在方格的中间，会插有字的图片，有时候字距离很远，而有的时候距离很近，对比两种不同情形，我们会发现：高级感觉区域与前额叶－顶叶网络被激活。
李奥塔·卡耐［4］（RyotaKanai）和他的同事利用向不同方向旋转的圆点，让被试根据圆点旋转方向产生两种交替不同体验（与心理旋转实验类似）。结果表明：顶叶越厚，感觉到的图像切换越多。
马特·戴维斯［4］（MattDavis）对处于麻醉状态的被试进行fMRI测试，发现不管麻醉的程度如何，负责简单的，经过处理的声音的颞叶区域的活动依然活跃，但在被试进入睡眠状态后，前额叶皮层的活动马上停止。
克里斯托弗·科赫把神经相关物定义为意识的最小神经机制，而且大脑皮层及其附属部分的离散区域中的生物电活动对意识体验的内容是必要的。意识的任何神经相关物的一个关键成分是高阶感觉区与前额叶皮层的计划与决策之间较长的互惠连接。
维克拉·托米［4］（VictorLamme）曾经提出过意识的循环过程模型。他认为只有信息在不同脑区循环时才能产生意识，如果只是双向交流在专门区域之间进行，那只会产生某种程度上的意识。只有这种交流延伸至前额叶－顶叶网络，才会产生完全的，深层的意识。
那顶叶和额叶受损会发生什么变化呢？
菲尼亚斯·盖奇［28］（PhineasP.Gage）的病例表明了一个事实，额叶受损对一个人的计划，生活能力有着极大的影响，也极大程度上影响了他的意识水平。
鲍勃·奈特［29］（BobKnight）遇见过两侧前额叶均受损的病人，这个患者像个僵尸，没有丝毫意识。
后顶叶皮质受损（左右半侧）的患者会进入到极为罕见的状态，被称为巴林特氏综合征，患者完全没有空间感，失去了对整个世界的意识与体验。
大量的实验和理论分析表明，顶叶和额叶受损，意识水平会有极大程度的下降。而丘脑与脑干，对于意识的产生也是必不可少的，就如帕特里夏·丘奇兰德［30］（PatriciaS.Churchland）在所说的那样，脑干＋丘脑＋大脑皮层，这三个部分是我们产生意识的支撑性结构。
四．意识的智能属性
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