如何测定生物的意识程度？

利维坦按：

达马西奥认为，“没有神经系统的简单生命也有疼痛”这种观点是没有必要的，因为尽管没有神经系统的简单生命确实具有一些构造疼痛感受所需要的成分，但我们也可以合理地假设：要使疼痛本身作为心智体验得以出现，那么生物体就需要有心智或意识。可是，如何测定其他生命体的意识以及意识程度呢？

早在2012年，很多神经科学家就签署了“关于动物意识的剑桥宣言“（The Cambridge Declaration on Consciousness），该宣言指出，人类并不是唯一具有产生意识的神经基质的物种。非人动物——包括哺乳动物、鸟类以及许多其他动物，比如章鱼，也有这些神经基质。而今天的文章，从意识的三方面相关性作出了分析。

你通常都是在什么时候发现你的狗具有意识？想想看，它会在开心的时候摇尾巴，会像个小孩一样围着你蹦蹦跳跳，困的时候还会打哈欠——还有很多行为特征让我们（至少是我们中的大多数人）相信，尽管狗的意识和人类意识不同，但是二者非常相似。

我（作者，下同）在这里所指的意识，即欲望、痛苦、快乐等等情绪——而且我们中的大多数人都愿意相信狗或者其他宠物拥有这样的意识。沿着这个方向我们还可以继续提问：老鼠具有意识吗？对此，我们当然可以进行一系列“意识相关行为”的测试，比如前文中提到的那些行为，但是不得不说，我们中很多人并不相信普通老鼠会像狗那样具有某种内在的生命力。因此，无论老鼠在实验测试中表现如何，其说服力似乎都不够强。那么蚂蚁呢？当蚂蚁做出什么行为我们才会相信它们具备一点点意识？或者，什么行为能说明它们根本不具备意识？

现在让我们反过来想想：正在阅读的你们，我又该如何确定你们是否拥有意识呢？如果我们正在面对面交流，我大概会向你介绍我自己，然后在你回应时听你说出自己的名字，或者回答我的问题，以及闲聊中的各种细节。也许你在见到我时很开心，会微笑着用力握手，或者你在第一次见到生人的时候会有点焦虑，言谈举止也有点尴尬。不管怎么说，所有这些行为细节都会让我相信，你和我一样都拥有意识，而且你并不是在假装自己有意识！说到底，最核心的问题在于，我们该如何确定任何人、任何动物或者物体是否真的具有意识？还是在假装拥有意识？然而，恰恰是意识自身的特征让这个问题注定是私密而个人化的。想想看吧，我唯一确定其存在的意识，就是我自身的意识，除此以外所有其他的意识都是我推断其存在的。

如此说来，我们是用什么标尺来测定自我意识水平的呢？这个问题已经远远超出了哲学单一学科的范畴。比如，在即将到来的数字化智能助理时代，自动驾驶汽车以及其他机器人不仅能做到服务人类，还能让人类的生活节奏不断提速。对于这些人工智能来说，它们到底是真的具备意识，还是在假扮意识？或者，这真的还重要吗？眼下与我们关系更密切的问题是，我们该如何确定那些病患是否具备意识，比如那些陷入昏迷状态、植物人状态，或处于最低意识状态（Minimally Conscious State）的病患？这不仅是一个热门的研究领域，对于病患及家属，这些也都是至关重要的问题。对于病患的家庭来说，如果他们不知道病人正处于怎样的意识水平，或者不知道病人到底是否拥有意识，在关键时刻，他们该如何判断是否继续维持病人的生命呢？在我与加利福尼亚大学（University of California）的心理学家乔纳森·斯科勒（Jonathan Schooler）的研究中，我们逐渐找到了一套测定意识水平的框架，通过该框架我们可以尽可能地评估不同种类的意识——当然，在测评过程中，我们使用的是一系列合乎逻辑的推断。至于如何评估各种测试对象是否拥有意识，以及其意识的程度，目前已经有越来越多的研究人员投入到这个冷门的课题中。我将各种可行的测定方法分为三大类，并将这些方法命名为意识的可测量相关性，简称MCC（Measurable Correlates of Consciousness）。

下面我将逐一介绍测定意识的三大类方式。

意识的神经相关性及其“显著特征”如果要测定植物人病患的意识水平，我们可以只检测其意识的神经相关性，因为对于这样的病患我们无法观察到任何行为，他们也无法给我们富有创造性的反馈。目前，已经有越来越多的学者尝试测定植物人病患、昏迷病患的意识程度。（science.sciencemag.org/content/340/6130/376）想知道这些病患的大脑中到底发生了什么，我们可以借助各种神经影像学（Neuroimaging）技术，比如脑电图（EEG）、脑磁图（MEG）、功能性磁共振成像（fMRI）以及经颅磁刺激技术（Transcranial Magnetic Stimulation），这些手段都能为我们提供病患的大脑活动信息，哪怕是陷入昏迷状态、持续性植物状态（Persistent Vegetative State）的病患——当然，每一种技术都有其优势及短板，此处不做赘述。

法国神经科学家斯坦尼斯拉斯·德阿纳（Stanislas Dehaene）在其著作中描述了4种“意识的显著特征”，该理论可以将我所谓的意识的神经相关性具象到一些具体的大脑活动，而这些大脑活动正是意识的先决条件。（www.penguinrandomhouse.com/books/308282/consciousness-and-the-brain-by-stanislas-dehaene/9780143126263）他的著作关注于一种被称为“P3脑波”（P3 Wave/P300 Wave）的脑电波，这种脑电波来自前额叶背外侧皮质（Dorsolateral Prefrontal Cortex），也是人类意识最重要的神经学特征。【译注：借助基于脑电图技术的事件相关电位技术（ERP），研究人员发现人类在进行决策、想象的过程中可以诱发所谓的“P3波”。】当德阿纳及其团队研究植物人病患以及意识程度很低的病患时，他们成功地预测了这些病患中哪些人更有可能重新获得正常水平的意识。

另外一位法国神经学家熙德·库依德（Sid Kouider）在实验中观察婴儿的大脑活动状态，试图确定婴儿是否具备意识。他得出的结论在意料之中：即使是新生儿也具备某种特定而复杂的意识水平。意识的行为相关性如果那些被测定意识程度的对象无法直接与我们进行交流，或者无法将神经科学的观测工具套在被测试对象的头上，甚至被测试对象根本就没有脑袋……这时我们就需要通过观察意识的行为相关性找到某些线索，并推断测试对象的意识程度，或判断它们具备哪一种意识。举个例子，猫是否具备意识？猫的大脑结构与人类大脑的区别很大，目前科学家认为人类在进行高水平活动时，而且起到关键作用的脑组织正是前额叶皮质。然而，在猫的大脑中前额叶皮质（Prefrontal Cortex）非常少。既然如此，想要测定猫的意识水平，就不得不考虑，是否一定要观察前额叶皮质？

要知道，猫的行为同样很复杂，而且在很多方面都可以找到人类行为特征的影子。比如猫会打呼噜，会时不时伸展脚趾，会在被抚摸时做出依偎动作，这些都与人类在获得某些外在刺激之后表现出的愉悦行为相似（除了我们不会发出呼噜声）。另外，猫还会在饥饿时大叫要求喂食，当获得食物后又会停止叫声，还会用各种各样的身体语言表达对其他猫或者人的好奇、恐惧。如果我们养了宠物猫，还能轻松观察到其他相似的行为，对于大多数人来说这些都是可信度颇高的证据，不仅证明猫拥有意识，还能说明它们有着丰富的情绪。

意识的创造力相关性无论出于什么原因，当我们既不能观测对象的神经活动，又无法观察其行为特征，最后一种方法就是观察对象创造的产物。如果我们把被测定对象完成的创造性产物视为某种信息，那么同样可以根据这些信息评估对象的意识程度。举个例子，当我们看到那些人为的古迹时，我们是否会单凭这些遗迹就判断它们的创造者与我们拥有类似的意识呢？比如欧洲著名的两个人类遗迹，巨石阵和洞穴壁画，要知道，后者可是在距今64000年前的远古时期创作的。我们中大多数人会说：它们的创作者当然具备意识。因为我们根据过去的经验判断可知，在今天，想要创作出类似的作品需要具备高等智力水平以及意识水平，因此我们有理由得出结论，远古的人类祖先与今天的人类具有类似的意识水平。

目前已知最早的人类绘画作品被发现于西班牙北部的巴西加（La Pasiega）洞穴，科学家认为这些图案是64000年以前尼安德特人留下的。© CBC

那如果我们在火星上，或者在太阳系的其他天体上发现了明显非自然形成的物体呢？我们是否还有足够的理由推断：无论那些物体的创造者是谁，他们都具备意识？这将取决于那个具体的外星“人造物”到底是什么。假设我们真的在遥远的星球上发现了类似人类建造过的居所、机械，同时又可以肯定那些绝非人类所为，那么我们中大多数人就会相信这些物品的创造者具备高度的意识水平。不过，就在地球上，人工智能已经生产出一些相当令人惊叹的艺术作品，甚至在去年的一次拍卖会上，其中一幅作品最终以4325000美元的价格被售出。

那么问题来了，对于所有通情达理的人来说，创作一份惊人艺术品的必要前提，是否还包括其创作者必须是具备意识的？为了进一步研究这个问题，我们当然可以设计某种图灵测试（Turing Test），并让实验参与者在观看一系列艺术作品之后，自行判断哪些作品一定是出自人类之手的。【译注：图灵实验，即最初由艾伦·图灵（Alan Mathison Turing）于1950年提出的一个思想实验，其目的是判断机器是否能够表现出与人类相同的智能，或者是否能达到令人无法区分的程度。最初提出的实验标准，是让实验参与者（人类）向被测试者（计算机）随意提问，经过多次实验，如果参与者在把被测试的计算机误判为人类的概率超过了30%，则被测试者即可被视为具备同等智能。】

虽然目前还没有一套完整的“意识程度测定标尺”，但是已经有很多研究者提出了这一标尺的初步构想，比如德阿纳，还有意大利裔美籍研究者朱利奥·托诺尼（Giulio Tononi）及其团队。托诺尼认为，具备某种“信息整合能力”才是具备意识的标准。

提出该构想的除了神经学家托诺尼，还有他的同事克里斯托弗·科赫（Christof Koch）。在他们的理论中，任何被测定对象，只要能够整合一点点信息，即可视为拥有极低的一点点意识。比如一根发光二极管，它可以包含很有限的一点信息，因此拥有极低的意识水平——它只有两种状态，开或关，这的确是一种非常乏味的意识。（journals.plos.org/ploscompbiol/article?id=10.1371/journal.pcbi.1003588）在我的研究中，我和同事慢慢形成了一种“泛心论”（Panpsychist）的理论基础，我们目前提出的假设是，任何有形的系统都具备某种意识（或意识的相关性），无论这个系统多简单微小（现实世界中大多数系统都是如此）。（link.springer.com/chapter/10.1007%2F978-94-007-2079-4_11）我们并没有把一个系统对信息的整合能力作为测定意识的标准，而是专注于整个系统的共鸣能力，或者说是同步能力，以及在整体中，部分以相同或相似的频率与整体进行共振的程度。以人类大脑来说，大脑中的共振通常指的是大脑中各部分有着一致的脑波频率，比如伽马脑波的范围就是大约40~120赫兹。（译注：维基百科记载的伽马脑波频率是25~100赫兹。）

的确，我们提出的意识测定标尺目前还只关注于意识的神经相关性：观察各种系统出现的不同程度的共振状态，获得系统产生的各种各样的信息流，并借此测定该系统所具备的意识。人类以及其他哺乳动物都具备尤其丰富的意识，因为在这些动物的大脑、中枢神经系统和身体各部分的神经之中普遍存在着程度各不相同的共振现象。除了意识的神经相关性这一类测定方式，在测定意识的整体框架中，我们还提出了所谓的“证据的权重”，通过建立标准，无论面对何种研究对象都可以评估其意识的水平以及本质是什么。在意识的可测量相关性这个整体框架中，无论进行哪一种测定方法，我们都会向对象提出大量问题，并观察对象通过自己所有可行的途径来回答这些问题。在获得实验结果之后，我们将会推断其意识的程度以及本质，就好像你我在日常生活中推断其他人或其他动物的意识水平一样。而整个框架的初衷，就是能够无差别地适用于任何意识水平研究，适用于任何对象。而整个框架的逻辑链条也很简单：

1. 我知道自己是拥有意识的。

2. 既然你的行为与我类似而且可以聪明地完成很多事情，那么我假定你也是拥有意识的。

3. 因此，我在评估各种动物是否具有意识，以及它们的意识处于什么水平的时候，也会沿用相似的推理方法。

4. 接下来，我们需要搞清楚什么行为或者什么数据反馈可以被称为“聪明”的？以及，我们要统一标准，除了人类以外的生物、物体一旦表现出具备意识，是否可以证明其拥有意识？

5. 最终，我们可以使用同一套标准和同一套推理过程，在大千世界中测定各种对象的意识水平。

当然，对于意识测定的研究还处于初级阶段，但是这个研究领域将变得越来越热门，毕竟在普遍意义上对于意识的各方面研究终于被科学界所承认了。也许用不了多久，我们就可以测定任意生物、非生物的意识水平——其中也包括你和我的意识，到底处在什么水平。

文/Tam Hunt

译/范达尔·鹿盔

校对/河沥活

原文/blogs.scientificamerican.com/observations/wheres-my-consciousness-ometer

本文基于创作共同协议（BY-NC），由范达尔·鹿盔在利维坦发布

文章仅为作者观点，未必代表利维坦立场