走向有意識(shí)的AI

伯納德·巴爾斯的意識(shí)模型

我們認(rèn)為，認(rèn)知神經(jīng)科學(xué)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(shí)”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(xué)語言。我們把認(rèn)知科學(xué)轉(zhuǎn)換成數(shù)學(xué)，也就是自動(dòng)機(jī)理論。這啟發(fā)我們?nèi)ニ伎即竽X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(gè)合適的模型去解釋。

意識(shí)模型的演變

最初的模型認(rèn)為是有一個(gè)小矮人在腦中操控著我們，但這顯然不是一個(gè)很好的模型，因?yàn)槲覀冞€需要理解小矮人在腦中的工作機(jī)制。第二個(gè)模型來自柏拉圖的有限狀態(tài)機(jī)，柏拉圖認(rèn)為，當(dāng)我們出生時(shí)，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(huì)尋找一個(gè)與周圍人語言對(duì)應(yīng)的狀態(tài)，這在我們看來仍然有些牽強(qiáng)。一個(gè)比上述兩者都要好的模型是圖靈機(jī)，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?yàn)樗荒茏屛覀兌聪ひ庾R(shí)。最終我們找到了巴爾斯的“全局工作空間模型”——意識(shí)劇院模型。我們做出的貢獻(xiàn)是用數(shù)學(xué)語言精確地描述了這個(gè)全局工作空間模型。

巴爾斯將意識(shí)覺察比喻成劇院，意識(shí)則是演員在短時(shí)記憶（STM）的舞臺(tái)上進(jìn)行的活動(dòng)，演員的表演被一大批坐在暗處的、代表長(zhǎng)時(shí)記憶（LTM）中的無意識(shí)處理器的觀眾所觀察。它的原理是這樣的：你在參加一個(gè)聚會(huì)，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(gè)信息從短時(shí)記憶中被廣播出來，并傳播到各個(gè)長(zhǎng)時(shí)記憶處理器上，其中一個(gè)處理器想起了她的職業(yè)，于是進(jìn)入意識(shí)中，然后被廣播到各個(gè)處理器;另一個(gè)處理器說她的名字是T開頭的，這個(gè)信息也被廣播開來。于是，半小時(shí)后，當(dāng)你沒有繼續(xù)思考這件事時(shí)，她的名字從一直在思考和搜索的無意識(shí)長(zhǎng)時(shí)記憶處理器中來到了“舞臺(tái)”上。然而舞臺(tái)上有意識(shí)的自我是不知道她的名字是怎樣想起來的，有意識(shí)自我對(duì)無意識(shí)自我的工作是不知情的。這是伯納德·巴爾斯的意識(shí)模型，是個(gè)可愛的模型，輸入從左邊進(jìn)來，輸出從右邊出去，舞臺(tái)在中間，叫作工作存儲(chǔ)器。輸入進(jìn)入工作存儲(chǔ)器，然后被輸出，舞臺(tái)上發(fā)生的事由中央執(zhí)行功能控制，就像一個(gè)舞臺(tái)管理者。底部是長(zhǎng)時(shí)記憶處理器，負(fù)責(zé)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(tái)管理者，輸入不進(jìn)入短時(shí)記憶轉(zhuǎn)而進(jìn)入處理器。它們穿過其他處理器后輸出，不需要經(jīng)過短時(shí)記憶，但是處理器中的信息可以通過競(jìng)爭(zhēng)來決定哪個(gè)處理器可以把信息傳入短時(shí)記憶，這個(gè)過程會(huì)花費(fèi)一些時(shí)間，所以你有時(shí)會(huì)在一項(xiàng)工作完成后才意識(shí)到它。

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

意識(shí)圖靈機(jī)的機(jī)制

意識(shí)圖靈機(jī)（CTM）是一個(gè)七元組，短時(shí)記憶在中間，長(zhǎng)時(shí)記憶在底部，藍(lán)色沿樹向下由短時(shí)記憶觸發(fā)，稱之為廣播;沿樹向上直到頂部的灰色的競(jìng)爭(zhēng)樹。當(dāng)意識(shí)圖靈機(jī)剛誕生時(shí)，處理器之間是沒有連接的。但是當(dāng)兩個(gè)處理器通過短時(shí)記憶互相交流時(shí)，且這種交流足夠多，那么處理器之間就會(huì)產(chǎn)生連接，繼而就不一定要通過短時(shí)記憶交流了。通過這種方式，最初的有意識(shí)就變成了無意識(shí)。

沿樹上下移動(dòng)的叫作數(shù)據(jù)塊，這是一個(gè)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(gè)語句，或者最多由兩個(gè)斷句描述的高層級(jí)信息。例如你想背誦字母表，比如語句“ABC”，當(dāng)你開始背誦時(shí)，“ABC”就會(huì)引出下一個(gè)語句“DEF”以及接下來的其他字母。與數(shù)據(jù)塊相關(guān)的權(quán)重（weight）包括正權(quán)和負(fù)權(quán)，會(huì)在讀取短時(shí)記憶時(shí)體現(xiàn)其重要性。數(shù)據(jù)塊還包括強(qiáng)度（intensity）和情緒值（mood）。

我先解釋一下當(dāng)數(shù)據(jù)塊達(dá)到最頂端時(shí)代表什么。在短時(shí)記憶中，權(quán)重即為主旨的初始權(quán)重，強(qiáng)度是所有長(zhǎng)時(shí)記憶處理器權(quán)重的絕對(duì)值之和，情緒值是權(quán)重的和，沒有絕對(duì)值。這組成了一個(gè)數(shù)據(jù)塊。

我們能意識(shí)到短時(shí)記憶里的東西，不多也不少。在意識(shí)圖靈機(jī)中，所有繁重工作都是由處理器完成的，它們?cè)陂L(zhǎng)時(shí)記憶中無意識(shí)地運(yùn)作。假設(shè)意識(shí)圖靈機(jī)確實(shí)是描述人類意識(shí)的合適模型，那么我們只能意識(shí)到長(zhǎng)時(shí)記憶處理器傳入短時(shí)記憶的主旨。你意識(shí)到的“主旨”是什么？它一定是以下幾種之一：最典型的是內(nèi)在聲音，你能聽到強(qiáng)調(diào)你想法的內(nèi)在聲音;內(nèi)在圖像，可能是一張地圖或一個(gè)夢(mèng)境;還有感覺、感受等。意識(shí)圖靈機(jī)的意識(shí)被定義為所有長(zhǎng)時(shí)記憶處理器對(duì)短時(shí)記憶內(nèi)容的覺察，但這個(gè)定義仍沒有回答一個(gè)問題：是什么讓我們感受到意識(shí)？

我們的回答是，所有長(zhǎng)時(shí)記憶處理器都知道短時(shí)記憶的內(nèi)容，一些長(zhǎng)時(shí)記憶處理器專門負(fù)責(zé)意識(shí)，由于它們?cè)陂L(zhǎng)時(shí)記憶中，它們會(huì)知道短時(shí)記憶的內(nèi)容：內(nèi)在語言處理器把短時(shí)記憶的大腦語言翻譯成外部世界所能聽到的語言;內(nèi)在視覺處理器將所有短時(shí)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(mèng)境中能見到它的樣子;第三個(gè)能夠引發(fā)意識(shí)的是從短時(shí)記憶廣播而來的內(nèi)部和外部感知，無論是夢(mèng)境中還是現(xiàn)實(shí)中，所有意識(shí)圖靈機(jī)能意識(shí)到的信息都來自短時(shí)記憶。這些感知從短時(shí)記憶廣播出去被所有長(zhǎng)時(shí)記憶處理器接收，使得夢(mèng)境中的內(nèi)在畫面和真實(shí)世界的外在畫面變得難以分辨。

意識(shí)能為圖靈機(jī)帶來什么？通過從短時(shí)記憶廣播，意識(shí)使得長(zhǎng)時(shí)記憶處理器專注于生成對(duì)真實(shí)環(huán)境的當(dāng)前最佳解釋，并會(huì)持續(xù)地驗(yàn)證這個(gè)解釋，幫助意識(shí)圖靈機(jī)解決一致性問題（比如內(nèi)克爾立方體）。它能對(duì)意識(shí)圖靈機(jī)認(rèn)為值得關(guān)注的問題、想法或思考保持關(guān)注。它給了意識(shí)圖靈機(jī)解決預(yù)期外問題的能力，即用現(xiàn)有工具應(yīng)對(duì)復(fù)雜的真實(shí)世界……

自我意識(shí)

接下來是喬治·蓋洛普的鏡子測(cè)試。這個(gè)測(cè)試被心理學(xué)家用來測(cè)試自我意識(shí)。喬治·蓋洛普說，如果你在動(dòng)物不注意的時(shí)候在它的額頭做一個(gè)標(biāo)記，當(dāng)這個(gè)動(dòng)物在鏡子里看見自己時(shí)，如果它會(huì)試著把標(biāo)記弄下來，這就是自我意識(shí)的信號(hào)。在一只大象的額頭畫一個(gè)“X”標(biāo)記，在鏡子面前大象會(huì)用鼻子探向額頭，想要把那個(gè)“X”抹掉。要做到這一點(diǎn)，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(biāo)記，而不是鏡子里大象額頭上的標(biāo)記。當(dāng)然，它還需要?jiǎng)訖C(jī)和精力去完成這些動(dòng)作、去進(jìn)行思考。是的，大象通過了自我意識(shí)的鏡子測(cè)試。狗呢？狗的視覺不算發(fā)達(dá)，但是它能通過一種類似的嗅覺實(shí)驗(yàn)。大猩猩沒能通過鏡子測(cè)試，因?yàn)榇笮尚刹粫?huì)直視另一只大猩猩的眼睛，當(dāng)大猩猩在鏡子里看到自己時(shí)，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(rèn)為除了魚類及比魚類低等的物種，其他所有動(dòng)物都是有意識(shí)的。但是有這么一種叫裂唇魚的魚，大約0.6米長(zhǎng)，你可以買一條放在魚缸里，當(dāng)它學(xué)會(huì)在鏡子里分辨自己后，如果你在它的前額做上標(biāo)記，當(dāng)它看見自己后，會(huì)試圖移除那個(gè)標(biāo)記，然后回到鏡子前檢查……

有意識(shí)的行動(dòng)是怎么變得無意識(shí)的？處理器之間會(huì)產(chǎn)生連接，這種連接會(huì)降低短時(shí)記憶的負(fù)荷。這個(gè)理論可以用來解釋夢(mèng)境的某些方面。其中一個(gè)處理器作為夢(mèng)境生成器。生成夢(mèng)境并不復(fù)雜，只需要幾個(gè)數(shù)據(jù)塊就能生成圖像，這些圖像被廣播出去，夢(mèng)境接收器，即所有處理器會(huì)對(duì)其做出反應(yīng)。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