Predictive Processing and the Epistemological Hypothesis- Solving the Hard Problem of Consciousness by Simulating a Brain Facing It.pdf

预测性处理与认识论假设:通过模拟面对意识难题的大脑来解决意识的“硬问题”

https://osf.io/preprints/psyarxiv/2z97y/download

https://osf.io/preprints/psyarxiv/2z97y_v1

摘要

当我们说一个理论能够解释我们的主观体验时,我们的意思仅仅是:如果这个理论是正确的——例如,如果我们的大脑正如该理论所规定的那样——那么我们的主观体验确实会如我们所经历的那样。科学家通常使用“观察”和“预测”的概念来表述这一思想:一个理论只有在能够预测第一人称观察结果的情况下,才能解释我们的主观体验。

一些思想实验表明,目前的理论无法做出这样的预测。例如,如果我们一生中从未见过颜色,因此不知道蓝色看起来是什么样的,这些理论也无法让我们推导出(即预测)看到蓝色是一种什么样的体验。这个众所周知的问题通常被称为意识的“硬问题”(HPC)。在此,我们通过认识论假设(epistemological hypothesis)的视角来探讨这个问题。

在认识论假设下,HPC不再反映我们理论在预测第一人称观察方面的无能;它反映的是我们无法从这些理论中推导出它们对第一人称观察的含义。于是,HPC变成了一个认识论问题,可以被表述为如下形式:如果我们无法推导出某个理论对于第一人称观察意味着什么,我们又如何知道这个理论是否能够解释第一人称观察?

在本文中,我们概述了一种实验性方法来检验这一认识论假设,并解决意识的硬问题。值得注意的是,这种方法使得我们可以实验性地检验任何同一性假设(identity hypothesis),并解决意识的“元问题”(meta-problem of consciousness)。

随后,我们强调了这一方法与预测处理(predictive processing)理论框架之间的显著一致性。我们展示了一个基于预测性处理的意识理论如何隐含着认识论假设——该理论预测我们无法推导出它自身对第一人称观察的含义。

最后,本研究指出,预测性处理的理论框架可能已经具备模拟一个面对HPC的大脑的能力。

关键词:意识的硬问题、认识论假设、B型唯物主义、意识的元问题、同一性假设、预测性处理、精确度、质量空间

1 引言

关于意识问题(即现象意识、第一人称观察、现象学、心理生活、内在世界、亲身经验、显现现实、有意识的体验、“像什么的感觉”[what-it-is-like-ness] [1]、感受质[qualia][2]或主观体验),目前尚未达成共识。当我们说一个理论能够解释我们的主观体验时,我们只是意味着:如果这个理论是正确的——例如,如果我们的大脑正如该理论所描述的那样——那么我们的主观体验确实会如我们“从内部”所“看到”的那样(即我们实际经历的那样)。

换句话说,我们是指这个理论必然意味着我们的主观体验就是如此。科学家通常使用“观察”和“预测”的概念来表达这一思想:一个理论只有在能够预测第一人称观察结果的情况下,才能解释我们的主观体验。

一些思想实验表明,当前的理论无法做出这样的预测。例如,如果我们一生中从未见过颜色,因此不知道蓝色看起来是什么样的,这些理论也无法让我们推导出(即预测)看到蓝色是一种什么样的体验。这个众所周知的问题通常被称为意识的硬问题(HPC)[3–5](也可参见文献[6]中的“解释鸿沟”概念)。

当面对HPC时,一种常见的反应是得出结论:目前的科学理论无法解释我们的主观体验。然而,还有另一种看待HPC的方式。许多神经科学家和哲学家可能都会同意以下两个陈述:

  1. 在某一时刻发生在我们大脑中的事情,必然意味着我们的主观体验正是我们在那一刻“看到”的样子(例如,看到蓝色的主观体验)。

  2. 如果我们一生中从未见过颜色,即便我们知道关于看到蓝色时大脑中发生的一切,我们也无法从中推导出(即预测)看到蓝色是一种什么样的体验。

这两个陈述放在一起,必然意味着我们无法从大脑的特定物理或功能状态中推导出它对第一人称观察的含义。换言之,如果我们同时接受这两个陈述,那么我们必须认为:HPC并不反映我们的理论在预测第一人称观察方面的无能;它反映的是我们无法从这些理论中推导出它们对第一人称观察的含义。

这正是我们所称的认识论假设(epistemological hypothesis)(哲学家则更倾向于称之为B型唯物主义[type-B materialism] [7],或至少某些版本的B型唯物主义)。这一假设背后的基本思想是:HPC是一个认识论问题,而不是一个解释性问题。如果说意识问题是“难的”,那并不是因为发展出一个令人满意的意识理论很难,而是因为我们难以证明这个理论是令人满意的。事实上,如果我们无法从某个理论中推导出它对第一人称观察意味着什么,我们又如何知道这个理论是否能够解释第一人称观察呢?

因此,这种对HPC的理解使得这样一个假设变得合理:我们可能已经拥有一个相对令人满意的意识理论,只是我们无法证明这一点。只要我们既没有一个能够解释意识的理论,也没有充分的理由相信这个理论能够解释意识,关于意识问题就不可能达成共识。

本文旨在回答两个问题。第一,我们如何通过实验来检验认识论假设?第二,在认识论假设的框架下,我们如何解决HPC

我们的论证分为四个主要步骤:

  1. 利用两个著名的思想实验,我们强调当前理论在解释第一人称观察方面的明显无力。重要的是,这些思想实验是以一种特定方式表述的,这在我们的论证中起着关键作用;

  2. 我们指出,事实上,这些思想实验可以有两种解读方式:

  • (1)当前理论无法解释第一人称观察;

  • (2)我们无法从这些理论中推导出它们对第一人称观察的含义; 记住,第二种解释引发了一个认识论问题

我们提出了一种方法,既能通过实验检验认识论假设,又能将HPC作为一个认识论问题加以解决。值得注意的是,这种方法使得我们可以对任何同一性假设(identity hypothesis)进行实验性验证;

最后,我们强调了这一方法与预测性处理(predictive processing)理论框架之间显著的一致性 [8]。

2 意识的硬问题

2.1 意识的神经科学

神经科学家使用神经生理学和行为测量来检验他们的理论。这些测量通常被称为第三人称观察(即“从外部看到”)。如果我们最终的目标只是对这些第三人称观察做出详尽解释,那么我们就不必关心本文所讨论的问题。这种目标属于“意识的易问题”(easy problem of consciousness)的范畴¹[3–5]。

而我们在此感兴趣的问题——即意识的硬问题(HPC)——只有在我们处理所谓的第一人称观察(即“从内部看到”的体验)时才会出现。

大多数神经科学家认为,如果一个人拥有某种主观体验,并且这个体验就是它所呈现的样子,那这完全是因为他的大脑具有某些属性和/或以某种方式运作的功能 [9]。这一假设促使一些神经科学家明确地将解释我们的主观体验作为研究目标,从而催生了一个新的研究领域:意识的神经科学(neuroscience of consciousness)[10]。

在实践中,这个新研究领域中产生的理论仍然是通过神经生理学和行为测量进行检验的。然而,在这种情况下,真正关键的并不是行为测量本身,而是我们可以从这些行为测量中推断出什么²。

例如,当某人告诉我们“我看到了蓝色”,我们面对的是一个简单的言语行为——一种第三人称观察。关键在于,我们可以合理地从这一言语行为中推断出此人此刻正在经历看到蓝色的主观体验。

因此,如果我们想评估某个理论(比如“理论A”)是否能够解释第一人称观察,我们只需将这一推断结果与该理论的预测进行比较:

1. 根据理论A,这个人应该正在经历看到蓝色的主观体验;

2. 我从该人的行为中推断出他/她此刻确实在经历看到蓝色的主观体验;

3. 因此,理论A的预测是正确的。

显然,这种方法的目的是评估我们目前可以称之为第一人称观察与理论预测之间契合度(即两者在多大程度上一致)。我们要回答的核心问题是:这个理论是否意味着第一人称观察确实是它们所呈现的那个样子?

正是当我们提出这个问题时,“意识的硬问题”(HPC)才真正浮现出来³。

在唯物主义假设下,大脑理论应足以解释意识。让我们举一个例子说明,仅仅一个关于大脑的理论如何使我们能够预见(即预测)第一人称观察。

想象一位杰出的神经科学家向我们声称:“理论A”(即描述我们大脑如何运作的理论)能够解释我们的主观体验。随后,他邀请我们参与一个实验。我们所需要做的就是进入一间名为“实验房间”的屋子。

在实验开始前,这位神经科学家给了我们两个信息:

1. 根据理论A,当我们在实验房间中时,我们的大脑会被诱导进入状态X;

2. 当我们的大脑处于状态X时,我们会看到蓝色。

基于这两个信息,我们便形成了如下预测:“当我进入实验房间时,我会看到蓝色。”

我们执行了这个实验,并发现预测是正确的:当我们身处实验房间时,确实看到了蓝色。

这个例子让我们初步了解了一个简单的大脑理论如何使我们能够预见第一人称观察(至少在原则上如此)。正如我们所见,这种预测能力来源于以下两个陈述:

1. 理论A允许我们预测我们大脑未来的状态;

2. 大脑的某一特定状态总是与相同的主观体验相关联(例如,状态X总是与看到蓝色的主观体验相关联)⁴。

请注意,在实践中,意识神经科学中所做的预测及其推理方式与我们这个示例存在显著差异⁵。

无论如何,理论A使我们能够成功预测在实验房间中所经历的第一人称观察,这使我们相信理论A确实能够解释这些观察。然而,在与一位哲学朋友讨论之后,我们决定用两个思想实验来质疑这种预测能力的“真实”本质。

2.2 玛丽房间思想实验

我们的第一个思想实验源自所谓的“玛丽房间”(Mary’s room)思想实验 [19, 20]。在这里,我们提出这样一个问题:如果我们一生从未见过颜色(例如,我们一直佩戴着一种将入射光线转换为黑白图像的设备),那么理论A是否能让我们预见我们在实验房间中所经历的第一人称观察?

请记住,我们是基于以下两个信息推导出理论A对这些观察结果的含义的(参见第2.1节):

1. 根据理论A,当我们在实验房间中时,我们的大脑会被诱导进入状态X;

2. 当我们的大脑处于状态X时,我们会看到蓝色。

这两个信息使我们得出了如下预测:“当我进入实验房间时,我会看到蓝色。”

然而,如果我们一生中从未见过蓝色,我们就不会知道蓝色看起来是什么样的。仅仅知道我们将看到一种被标记为“蓝色”的颜色,并不能告诉我们这种颜色的实际外观。因此,我们将无法把句子“我会看到蓝色”转化为关于第一人称观察的真实具体预期。

简而言之,如果我们从未见过颜色,理论A将无法帮助我们预见我们在实验房间中所经历的第一人称观察。这个原本被认为内在于理论A的预测,实际上部分依赖于我们之前对蓝色外观的已有知识。

这个思想实验的结论似乎是:**理论A无法解释蓝色的外观**(即看到蓝色的主观体验)。这一结论建立在一个观念之上:当一个理论能够解释某种观察时,我们可以利用这个理论提前知道该观察的结果。

换句话说,如果理论A真的能够解释蓝色的外观,那么即使我们过去从未见过蓝色,我们也本可以通过推导理论A的含义而知道看到蓝色是一种什么样的体验。

请注意,本小节及下一小节中提出的观点将在后文进一步详细阐述和澄清。

2.3 光谱倒置思想实验

我们的第二个思想实验源自所谓的“光谱倒置”(inverted spectrum)思想实验 [21, 22]。

一个理论能够解释某种观察,其前提在于:如果这种观察有所不同,那么该理论就会面临预测错误。让我们来看一个具体的例子:

假设某个理论意味着蓝色的外观正如我们“所见”。这就预设了:如果蓝色的外观不同,那么这个理论将出现预测偏差——也就是说,在蓝色的实际外观与该理论对蓝色外观的预测之间会出现差距。

从认识论的角度来看,正是当一个理论遭遇这样的预测误差时,我们才会倾向于认为它至少在某种意义上是错误的,需要更新或放弃。哲学家会这样表述这一观点:当一个理论能够解释某种观察O(即在条件C满足的情况下预测O),那么一个在这个理论为真、而O在C被满足时未被观察到的世界是不可设想的⁶。

这引出了我们的第二个思想实验:

想象一下,蓝色的外观其实是绿色的样子(反之亦然)。这时就产生了一个问题:在这样一个“倒置”的世界中,我们会注意到感知到的蓝色与理论A的预测之间的差异吗?

为了回答这个问题,我们再回到“实验房间”的情境。

和现实世界一样,我们会做出如下预测:“根据理论A,当我进入实验房间时,我会看到蓝色。”

然而,与现实世界不同的是,在这个实验房间中,我们看到的不是蓝色而是绿色(即我们经历的不是“蓝色感”,而是“绿色感”)。

问题是:这是否意味着我们注意到了感知颜色(绿色)与理论A预测(蓝色)之间的差距?

答案是否定的。(这个结论可以从理论上推导并加以验证;详见第6.3节。)

实际上,从我们出生开始,蓝色的外观就一直是绿色的样子。在这个“倒置”的世界中,我们所称的“蓝色”实际上看起来就像现实世界中我们称为“绿色”的颜色。因此,“我将看到蓝色”这个预测对我们来说会被理解为对一种具有绿色外观的颜色的预期(即对“绿色感”的预期)。

简而言之,我们不会察觉到感知颜色与理论A预测之间的差异。即使蓝色与绿色的外观发生了倒置,我们也不会感受到这些观察与理论A预测之间的任何矛盾。

哲学家会这样表达这一观点:一个理论A为真、而蓝色与绿色外观发生倒置的世界是可以设想的

显然,这个第二思想实验的结论再次是:理论A无法解释蓝色的外观。和第一个实验一样,它也揭示了理论A的预测能力其实部分依赖于我们关于蓝色外观的先验知识——仅凭理论A本身,我们无法预见我们在实验房间中所经历的第一人称观察。

在继续之前,我们需要澄清一点。

一些实证研究表明,两种主观体验(例如颜色体验)之间的差异程度,取决于它们背后大脑状态的“差异”程度,尤其是这些大脑状态在神经状态空间的一个子空间中的距离 [15, 16, 27–29](参见脚注4)。

因此,基于状态X与其他大脑状态之间的相对差异,我们可以做出如下形式的预测:“蓝色的主观体验应该更接近紫色而不是红色。”

但问题在于,当蓝色与绿色的外观发生倒置时,这个预测不再成立:在倒置的世界中,蓝色的外观(即绿色感)不再比红色更接近紫色。

这意味着,我们只需将蓝色的外观与其他颜色进行比较,就能察觉它与理论A预测之间的差异。

为了避免这种反驳,我们可以考虑一个更激进版本的光谱倒置思想实验:在这个版本中,所有颜色的外观都以尽可能保留彼此间相对差异的方式被倒置。

例如,虽然所有颜色的外观都不同于现实世界中的样子,但蓝色的新外观仍然比红色更接近紫色的新外观。

关键在于,在这样一个倒置的世界中,我们将几乎不可能察觉蓝色外观与理论A预测之间的差异。

无论如何,这有助于我们澄清以下观点:

当我们说“理论A无法预测蓝色的外观”或“理论A无法通过蓝色的外观被证伪”时,我们所指的是蓝色外观本身的不可预测性,而非它与其他颜色外观之间的相对差异。

正如我们将在第6.5节中看到的那样,这一细微差别至关重要。

2.4 结论

在第2.2节和第2.3节中,我们回顾了两个思想实验(我们称之为HPC思想实验)。这些思想实验表明,理论A无法解释我们对蓝色的主观体验

关键在于,虽然我们聚焦于对蓝色的主观体验,但这一问题适用于所有第一人称观察。例如,通过另一个著名的思想实验——哲学僵尸(philosophical zombie)思想实验——我们可以进一步说明理论A在解释我们主观体验“存在性”方面的明显无力 [4, 41]。

请注意,“理论A”并不指代某个具体存在的大脑理论。此外,在实践中,意识的唯物主义理论并不仅仅是关于大脑的理论(参见脚注5)。几乎所有这些理论还包括一个关于在此背景下什么是意识的假设,或者至少是关于大脑中哪一个方面(如机制、过程或功能)与意识相关联的假设。

例如,某些版本的高阶表征意识理论(higher-order theory of consciousness)就包含如下假设:意识是对感知内容的一种高阶表征[43]。

无论如何,据我们所知,目前尚无任何关于大脑和/或意识的现有理论能够使我们正面克服前几小节中所描述的问题。在接下来的内容中,我们将使用“理论A”作为一个通用术语,泛指任何关于大脑和/或意识的唯物主义理论,除非另有说明。

到目前为止,我们尚未对HPC(意识的硬问题)给出一个精确的定义。关键在于,HPC思想实验让我们直观地感受到:解释我们的主观体验是困难的,甚至是不可能的。正是这种表面上的“困难”,构成了“硬问题”这一名称的由来。

通常对HPC的表述是将其视为解释我们主观体验的问题:“物理的大脑是如何产生主观体验的?”[3]

但问题在于,当我们以这种方式定义HPC时,我们实际上隐含地预设了对HPC思想实验的一种特定解读。

在下一节(第3节)中,我们将通过讨论不同的可能解读方式来澄清这个问题。

在此阶段,我们需要一个更高层次的定义:HPC就是我们在进行HPC思想实验时所面临的问题

3 认识论假设

如前一节所述,HPC(意识的硬问题)思想实验的结论似乎是:理论A无法解释第一人称观察

本节的目标是说明:事实上,这些思想实验还可以有另一种解读方式。在实践中,我们只是在重新表述心灵哲学领域中一些早已为人所知的观点。

首先,请注意,当我们说“理论A无法解释第一人称观察”时,我们其实只是在陈述一个假设。为了避免一开始就陷入误区,我们需要回到引导我们提出这一假设的那个初始观察

这个初始观察非常简单:HPC思想实验仅仅让我们意识到,理论A无法帮助我们预测第一人称观察

因此,假设“理论A无法解释第一人称观察”,实际上是一种用来解释为何理论A不能预测这些观察的方式。

哲学家可能会用“认识论鸿沟”(epistemic gap)和“解释性鸿沟”(explanatory gap)这两个概念来表达这一观点。在理论A的背景下,这两个概念可以定义如下:

  1. 认识论鸿沟

    是指理论A无法使我们预测第一人称观察;

  2. 解释性鸿沟

    是指理论A无法解释第一人称观察(即,理论A并不意味着第一人称观察就是它们所呈现的样子)。

换句话说,假设(或推断)存在一个解释性鸿沟,是一种解释为何存在认识论鸿沟的方式(类似的推理可参见文献 [7, 44]⁸)。

然而,再次强调:HPC思想实验仅让我们意识到存在一个认识论鸿沟

关键在于,“存在一个解释性鸿沟”这一假设,并不是唯一的可能出路。

事实上,有两种假设都与HPC思想实验的初始观察一致:

  • 解释性假设(Explanatory Hypothesis):
    理论A无法解释第一人称观察(即存在一个解释性鸿沟);

  • 认识论假设(Epistemological Hypothesis):
    我们无法从理论A中推导出它对第一人称观察的含义。

这两种假设确实都意味着:理论A无法让我们预测第一人称观察。认识论假设引出了哲学家所谓的B型唯物主义(type-B materialism)或后验物理主义(a posteriori physicalism)[7, 44, 45]。B型唯物主义的目的是让唯物主义与HPC思想实验相容。正如我们刚刚看到的那样,在解释性假设下,如果理论A与第一人称观察之间存在认识论鸿沟,那是因为它们之间存在解释性鸿沟。这种思维方式促使一些哲学家采取了更为激进的立场:唯物主义是错误的[3, 4, 6, 19, 20]。事实上,只要我们认为所有唯物主义理论——而不仅仅是当前的唯物主义理论——都面临认识论鸿沟,那么这一立场就逻辑上成立。一位B型唯物主义者会同意这样一个说法:所有唯物主义理论与第一人称观察之间确实存在认识论鸿沟:也就是说,即使是一个完美无缺的大脑理论也会受到这一认识论鸿沟的影响。然而,当被问及为何存在这一认识论鸿沟时,B型唯物主义者会拒绝解释性假设,转而支持认识论假设。因此,对B型唯物主义者来说,所有唯物主义理论都面临认识论鸿沟这一事实,并不意味着唯物主义是错误的(这一关于B型唯物主义的观点源自文献 [7],尽管可能存在某些差异)。

总体而言,如图1所示,我们可以使用三个问题对HPC思想实验的所有现有解释进行分类:

  1. “是否存在一个认识论鸿沟?”

  2. “为什么存在一个认识论鸿沟?”

  3. “为什么存在一个解释性鸿沟?”

事实上,任何关于HPC的观点都会明确或隐含地对应于对HPC思想实验的一种特定解释。

HPC思想实验的正确解释是什么——是解释性假设还是认识论假设?这个问题的答案决定了HPC本身的性质及其解决方案的形式。因此,我们必须仔细审视这一问题。

首先,我们需要指出,这个问题只有在科学现实主义观念(realistic conception of science)[49] 的框架内才有意义。这种观点认为,一个理论不仅仅是一种使我们能够预测观察结果的工具,它在某种意义上也是对现实的一种或多或少精确的近似。

在这种背景下,我们可以区分一个理论的“表面预测能力”和“真实预测能力”(这一区别将在后文进一步展开):

  • 一个理论的表面预测能力(apparent predictive power),就是通常意义上的预测能力(即能够预见观察结果的能力),也就是当我们了解这个理论时,它所赋予我们的那种能力⁹;

  • 一个理论的真实预测能力(real predictive power),是指该理论对这些观察的含义与实际观察之间的一致程度(即所谓的“契合度”)。关键在于,这里的“该理论对这些观察的含义”,指的是:“如果这个理论是真的,那么这些观察会是什么样子”。

原则上,当我们测试一个理论时,我们真正想要回答的问题并不是“这个理论是否允许我预测这个观察?”而是“如果世界正如这个理论所描述的那样,那么这个观察是否确实如其所是?”换句话说,我们要评估的是理论的真实预测能力,而不是它的表面预测能力,除非我们明确拒绝科学现实主义。

因此,当我们说一个理论能够解释某个观察时,我们实际上是在指它的真实预测能力:我们只是意味着,如果世界正如这个理论所描述的那样,那么这个观察就确实是它现在的样子。

但在实践中,我们只能直接评估一个理论的表面预测能力,也就是它使我们能够做出哪些预测。

关键是,这意味着基础研究只有在我们接受这样一个前提下才是有意义的:一个理论的表面预测能力仅仅是其真实预测能力的反映

这一前提的直接推论是:通过评估一个理论的表面预测能力,我们间接地评估了它的真实预测能力。

正是这个前提构成了“HPC思想实验的正确解释究竟是解释性假设还是认识论假设?”这一问题的核心所在。

换句话说,我们实际上是在问:当面对第一人称观察时,理论A的表面预测能力是否反映了它的真实预测能力

一方面,解释性假设依赖于这样一个前提:理论A的表面预测能力确实反映了其真实预测能力;

另一方面,认识论假设则明确指出,这一前提是错误的。

事实上,正是因为我们可以(或无法)从理论A中推导出它的含义,才决定了它的表面预测能力是否反映了其真实预测能力。

例如,不言而喻的是,如果我们无法从理论A中推导出它对蓝色外观的含义,那么理论A仍然可能意味着蓝色的外观就是它实际的样子(真实预测能力),但却无法让我们预测蓝色的外观(表面预测能力)。

在这里,我们刚刚重新表述了心灵哲学领域中的一个著名问题。

事实上,关于“表面预测能力”和“真实预测能力”的区别,哲学家们通常用“可设想性(conceivability)”与“形而上学可能性(metaphysical possibility)”之间的区别,或者“认识蕴含(epistemic entailment)”与“本体蕴含(ontological entailment)”之间的区别来表达。

同样地,当被问及“理论A的表面预测能力是否反映了其真实预测能力?”这个问题时,哲学家们会换一种方式提问:“可设想性是否意味着形而上学可能性?”或者“认识层面的失败是否必然意味着本体层面的失败?”(参见例如 [7])。

关键在于,如果认识论假设成立,我们将不可避免地面临以下(认识论)问题:如果我们无法推导出某一理论对第一人称观察意味着什么,那么我们如何知道该理论是否能够解释第一人称观察?例如,如果我们无法推导出理论A对“蓝色体验”意味着什么,我们又如何知道理论A是否能够解释“蓝色体验”的出现?

这里的认识论张力在于:如果一个理论的表面预测能力并不反映其真实预测能力,那么我们就无法再从其“表面”预测能力推断出其“真实”预测能力。最初,我们之所以认为一个理论能够(或不能)解释某一观察,是因为它能够(或不能)让我们预测该观察结果。如果这一点不再成立,那么我们将失去判断一个理论是否能够解释某一观察的根本依据。

最后,必须明白:如果我们既没有一个能够解释意识的理论,也没有充分理由相信该理论能够解释意识,那么关于意识问题,就不可能达成共识。

4 解决意识的硬问题

在本节中,我们提出一种初步的方法,既能通过实验检验认识论假设,又能将HPC作为一个认识论问题加以解决

需要强调的是,本节中发展的一些概念只有在下一节中我们将该方法嵌入预测性处理理论框架时,才会获得其完整的含义。

让我们首先假设认识论假设为真。接着我们提出问题:

我们如何实际解释“认识论假设为真”这一事实?

显然,要回答这个问题,我们需要借助一个描述大脑运作方式的理论。事实上,我们在研究意识(以及任何其他问题)时,都是通过我们的大脑来进行的¹⁰。

因此,一个关于大脑的理论不仅应该解释意识本身,还应解释我们在研究意识时所处的认识论背景

简而言之,如果认识论假设为真,那么一个大脑理论必须蕴含认识论假设

这正是本文希望论证的核心观点。

我们将展示:某个特定的大脑理论意味着——对于第一人称观察来说,任何理论的表面预测能力并不能反映其真实预测能力

换句话说,我们将展示:这个大脑理论预测了我们无法从自身理论中推导出它对第一人称观察的含义

认为一个大脑理论应蕴含认识论假设的想法并不新颖。

事实上,几乎所有的B型唯物主义者都主张:如果存在认识论鸿沟,那是因为我们大脑或认知机制的运作方式所致(例如,参见文献 [44, 46, 47] 中关于“现象概念策略”的相关讨论)。

最后,这就引出了如下关键问题:

我们如何证明一个大脑理论确实蕴含了认识论假设?

在我们当前的推理阶段,我们尚无法直接回答这个问题。

原因很简单:认识论假设明确提到了第一人称观察。而一个大脑理论又如何能让我们提及第一人称观察呢?

接下来五个小节的目标就是克服这一难题。随后我们将说明,这使我们得以一窥如何通过实验检验认识论假设,并解决HPC

4.1 意识的元问题

让我们从另一个思想实验开始。

想象一下,我们的一位朋友——比如说保罗(Paul)——告诉我们:

“理论A无法解释我的主观体验。”

于是我们产生疑问:

为什么保罗会说“理论A无法解释我的主观体验”?

重要的是,这个问题正是所谓的意识的元问题(meta-problem of consciousness)[53]。

意识的元问题就是:我们为什么会说(并认为)意识存在一个‘硬问题’?

当保罗说“理论A无法解释我的主观体验”时,他其实是在表明自己遇到了HPC(意识的硬问题)。因此,为了解决意识的元问题,我们只需回答以下问题:

为什么保罗会说“理论A无法解释我的主观体验”?

我们可以从以下四个前提出发来回答这个问题:

  1. 如果保罗拥有主观体验,那仅仅是因为他的大脑具有某些属性和/或以某种方式运作;

  2. 理论A是一个关于保罗大脑的完美理论;

  3. 因此,理论A能够解释保罗的主观体验(这一结论直接来源于前两点);

  4. 保罗无法推导出理论A对第一人称观察的含义(即认识论假设为真)。

在这种背景下,我们有两种方式来回答上述问题。我们将这两种回答分别称为主观回应(subjective response)与客观回应(objective response)。

主观回应(Subjective Response)

主观回应可以分为三个步骤:

  • 步骤1

    :如果保罗说“理论A无法解释我的主观体验”,那只是因为他认为理论A无法解释他的主观体验。

  • 步骤2

    :保罗之所以这么认为,是因为当他进行了“光谱倒置”思想实验(例如)之后,他意识到理论A无法帮助他预测第一人称观察

  • 步骤3

    :而理论A之所以无法帮助保罗预测第一人称观察,是因为保罗无法从该理论中推导出它对第一人称观察的含义

这里的重点在于,主观回应是从第一人称视角出发的。换句话说,我们设身处地站在保罗的角度,这种立场体现在我们明确提到了“第一人称观察”。

这正是客观回应区别于主观回应的关键所在。

客观回应(Objective Response)

客观回应的前提是:我们要回答的问题是一个标准的科学问题。

当保罗说“理论A无法解释我的主观体验”时,我们面对的是一个简单的言语行为。请记住:

  • 言语行为属于第三人称观察;

  • 第三人称观察并不涉及HPC本身。

解释这个言语行为的任务,属于“意识的易问题”的范畴(有关讨论,请参见文献 [53])。

因此,客观回应其实就是描述在保罗的大脑中发生的、导致他说出这句话的物理过程。

需要注意的是,本文的一个次要目标就是要概述这一物理过程的描述。

总结

解释保罗行为的方式有两种:

  • 通过主观回应

  • 通过客观回应

接下来我们提出一个问题:

我们如何同时接受这两种回应?

4.2 同一性假设(Identity Hypothesis)

为了同时接受这两种回应,我们必须假设:它们实际上描述的是同一个过程

那么问题来了:为什么主观回应提到了第一人称观察,而客观回应则描述的是发生在保罗大脑中的一个物理过程

唯一能摆脱这一困境的方式是认为:在某种意义上,客观回应也涉及了第一人称观察

换句话说,我们别无选择,只能提出这样一个假设:

**保罗的主观体验无非是他大脑的一种物理或功能层面的表现。**¹¹

为了提出一个精确的同一性假设(identity hypothesis),我们首先需要将自己置于一个明确界定的神经科学理论框架之中。

为了推进我们的推理,暂时我们可以满足于以下这个假设:

保罗的主观体验无非就是他大脑的状态。

请记住,本文所提出方法的一个成果正是展示如何通过实验检验任何同一性假设。我们并不是毫无根据地做出这一假设(详见下文)。

这个假设具有强烈的反直觉性。

最初,我们可能认为保罗的主观体验与他的大脑状态是两个不同的东西;而这个假设告诉我们,这两个看似不同的事物其实是一回事。

这种对应关系被称为“同一性假设”(identity hypothesis)[57]。

这是我们的推理中一个关键步骤。

正如我们将看到的那样,这样的同一性假设会在第一人称视角第三人称视角之间产生一系列等价关系。

我们推理的核心思想正是要利用这些等价关系:

  1. 首先,这将使我们能够重新表述“真实预测能力”与“表面预测能力”的概念(第4.3节),从而获得一种新的认识论假设版本——不再提及第一人称观察的版本(第4.4、4.5节);

  2. 其次,这将使我们能够从主观回应的内容中逻辑地推导出客观回应的内容(第4.6节)。

4.3 从第三人称视角看真实与表面预测能力

让我们认真考虑这样一个假设:保罗的主观体验无非就是他大脑的状态

在这种背景下,当保罗谈论他的主观体验时,我们必须认为他实际上是在谈论他大脑的状态;同样地,当我们谈论他大脑的状态时,保罗也必须认为我们就是在谈论他的主观体验。

这里,我们与保罗之间的差异仅仅是视角(point of view, POV)的不同而已。

表达式“保罗的大脑状态”和“保罗的主观体验”在字面上指向的是同一件事物。然而,这两个术语不能随意互换,原因很简单:

尽管它们指代的是同一个东西,但它们同时也隐含地告诉我们说话者的观察视角。

请注意,无论物理上我们处于何种视角,我们都可以在心理上切换视角。例如,在主观回应中,我们就曾设身处地站在保罗的角度,从而改变了我们的视角。

为了避免混淆,我们今后将默认以下设定:

  • 保罗始终采用第一人称视角

  • 我们始终采用第三人称视角

如果保罗在谈论主观体验时其实是在谈论他大脑的状态,那么我们必须认为,当他谈论主观体验时,实际上是在谈论自己大脑的状态。

例如,当保罗说:

“理论A无法解释我的主观体验。”

那么从我们的视角来看,我们必须理解为他在说:

“理论A无法解释我大脑的状态。”

关键在于,这种理解并不带有任何推测成分。

当然,我们的同一性假设可能是错误的;但如果它为真,那么我们可以毫不怀疑地说:

当保罗说“理论A无法解释我的主观体验”,从我们的视角来看,他其实在说:“理论A无法解释我大脑的状态。”

这一观点与“概念二元论”(conceptual dualism)密切相关,而“概念二元论”正是“现象概念策略”(phenomenal concept strategy)的核心思想 [44, 46, 47](也可参见 [58])。

根据“概念二元论”的观点,我们大脑中存在两种类型的概念:

  • 现象概念

    (phenomenal concepts):我们在采取第一人称视角时使用;

  • 物理概念

    (physical concepts):我们在采取第三人称视角时使用。

重要的是,“概念二元论者”也会主张:我们的一些现象概念与物理概念实际上指向的是同一事物

例如,在我们的同一性假设背景下:

  • 物理概念“保罗的大脑状态”与现象概念“保罗的主观体验”所指是同一个东西。

关键是:如果我们的一些现象概念与物理概念确实指向同一事物,那么当我们从第一人称视角转向第三人称视角(或反之亦然)时,我们就可以逻辑地将现象概念翻译为物理概念(或反过来),正如前文两段所述。

现在我们已经准备好重新表述真实预测能力表面预测能力这两个概念。

首先回顾一下原始定义(参见第3节):

  • 理论A的表面预测能力

    :是指理论A赋予保罗对第一人称观察的预测能力;

  • 理论A的真实预测能力

    :是指理论A对第一人称观察的含义与实际观察之间的一致程度。

以这种方式表述时,这两个概念都明确提到了第一人称观察。因此,这是保罗会使用的术语体系——毕竟他拥有第一人称视角。

问题是:我们作为第三人称观察者,应该如何定义真实预测能力和表面预测能力?

如果我们认真对待“保罗的主观体验其实就是他大脑状态”的假设,答案就非常直接了:

  • 理论A的表面预测能力

    :是指理论A赋予保罗对其自身大脑状态的预测能力;

  • 理论A的真实预测能力

    :是指理论A对保罗大脑状态的含义与该状态本身之间的一致程度。

这个新的“表面预测能力”定义令人惊讶。

因为它不是保罗从第三人称角度去预测自己大脑状态的能力,而是保罗从内部直接预测(即“从内部感知”)自己大脑状态的能力。

为了进一步发展这个观点,我们需要将自己置于一个明确界定的神经科学理论框架之中(这个新定义将在引入预测性处理理论框架后获得完整的含义,尤其在第6节中将进一步展开)。

现在我们已经准备好从第三人称视角来重新表述认识论假设

4.4 从第三人称视角看认识论假设

如第3节所述,认识论假设明确提到了第一人称观察。这是保罗会使用的方式来表述该假设。

本节的任务是从第三人称视角(即我们应如何表述它)重新表达这一假设。

请记住,认识论假设本质上就是这样一个观点:

理论A的表面预测能力并不能反映其真实预测能力。

在上一小节中,我们已经从第三人称视角出发,重新定义了“表面预测能力”和“真实预测能力”。因此,我们现在清楚地知道该假设在这一视角下的含义。

为了避免混淆,我们将用两个不同的术语来指代认识论假设的这两种版本:

  • 我们把保罗所使用的版本称为“主观认识论假设”(subjective epistemological hypothesis);

  • 而我们自己的版本则称为“客观认识论假设”(objective epistemological hypothesis)。

让我们先考虑客观认识论假设为假的情形:

也就是说,理论A的表面预测能力确实反映了其真实预测能力

在这种情况下,保罗大脑的状态与理论A对其状态的含义之间的一致性(真实预测能力),将体现为:当保罗使用理论A时,他能够正确预测自己大脑的状态(表面预测能力)。

相反,如果保罗的大脑状态与理论A的含义不一致,则意味着:当保罗使用理论A时,他对自身大脑状态的预测将是错误的。

请注意,这里我们指的是保罗试图从“内部”预测自己大脑状态的情形。

现在我们再来看一个客观认识论假设为真的例子:

假设保罗大脑的状态与理论A对该状态的含义之间存在完美匹配。换句话说,理论A具有完美的“真实预测能力”。

然而,另一方面,我们设想理论A并未赋予保罗任何预测自身大脑状态的能力

这意味着:即使理论A在现实中完全正确,保罗也无法利用它来预测自己大脑的状态——也就是无法从“内部”做出正确的预测。

这正是客观认识论假设的核心所在:理论可能具有完美的解释力,但我们却无法从中推导出对自身状态的预测

换句话说,理论A没有任何表面预测能力。因此,理论A的表面预测能力并不能反映其真实预测能力,客观认识论假设确实为真

关键在于,即使客观认识论假设为真主观认识论假设仍可能为假

当然,这两种版本的认识论假设本应是严格等价的,它们只是对同一假设的两种不同表述而已。

然而我们必须牢记的是:这种等价性的有效性完全依赖于这样一个前提假设——保罗的主观体验无非就是他大脑的状态

具体来说,这意味着:如果这个同一性假设不成立,那么这两个版本的认识论假设就不再等价。

4.5 我们如何表明一个理论蕴含主观认识论假设?

最初,我们无法表明一个理论蕴含主观认识论假设。问题在于这个版本的认识论假设明确提到了第一人称观察

幸运的是,我们现在拥有了一种不涉及第一人称观察的认识论假设版本,这就是客观认识论假设(参见上一小节)。

由于它不再提及第一人称观察,因此要证明一个理论蕴含客观认识论假设就变得“容易”了。这项任务属于“意识的易问题”的范畴。

同时我们也应记住:主观版和客观版的认识论假设是严格等价的,当且仅当我们提出的同一性假设为真时。也就是说,在我们的同一性假设成立的前提下,说“客观认识论假设为真”,就等同于说“主观认识论假设为真”。

因此,只要该理论包含了我们的同一性假设,那么要证明它蕴含主观认识论假设也就变得“容易”了。

例如,假设理论A₂.₀是由理论A我们的同一性假设共同构成的一个理论体系。

在这种情况下,证明“理论A蕴含客观认识论假设”(这是一项“容易”的任务),就等同于证明“理论A₂.₀蕴含主观认识论假设”。

这里的基本逻辑如下:

如果“理论A为真”能推出“客观认识论假设为真”,那么“理论A与我们的同一性假设都为真”就必然推出“主观认识论假设为真”。

图2总结了这一推理过程。

在第6节中,我们将给出一个具体示例,说明这种推理在实践中是如何实现的。这一实现将帮助我们展示:一个基于预测性处理理论框架的意识理论,确实蕴含主观认识论假设

请注意,我们所说的“意识理论”是一个由大脑理论同一性假设共同构成的理论。

需要指出的是,能够证明一个理论蕴含主观认识论假设本身就是一个重要的目标。

请回想一下,如果我们倾向于认为一个理论无法解释第一人称观察,那通常是因为它无法使我们预测这些观察(参见第3节)。

而一旦我们证明了该理论本身蕴含主观认识论假设,这种推理就不再有效了,原因很简单:

一旦该理论告诉我们它的表面预测能力并不反映其真实预测能力,那么我们就不能通过它的表面表现去推断其真实的解释能力。

换句话说,该理论无法让我们预测第一人称观察的事实,不再成为我们得出“该理论无法解释这些观察”的理由

然而,必须强调的是:

没有理由相信某个理论无法解释一个观察,并不意味着就有理由相信它能够解释这个观察 。

因此,这就引出了下一个关键问题:

我们如何获得充分的理由来相信一个理论确实能够解释第一人称观察?

接下来两个小节的主要目的就是回答这个问题。

4.6 解决意识的元问题并检验我们的同一性假设

主观回应(见第4.1节)中,保罗之所以说:

“理论A无法解释我的主观体验”,

是因为他发现理论A无法让他预测第一人称观察

那么,从客观回应的角度来看呢?当我们从第三人称视角出发时,应该如何描述保罗说出这句话的原因?

如果我们认真采纳我们提出的同一性假设,答案就非常明确:

保罗说“理论A无法解释我的主观体验”,其根本原因在于:理论A无法让他从内部预测自己大脑的状态。

这一事实构成了导致保罗做出上述言语报告的那个物理过程的起点

如果我们就此止步,那这个客观回应就是不完整的。

因为在“理论A无法让保罗预测自身大脑状态”与“保罗说出那句话”之间,还缺少了多个中间步骤。

关键在于,在这两者之间,保罗必须意识到:理论A无法让他预测自己大脑的状态。

正是这种意识促使他提出假设:

“理论A无法解释我大脑的状态” (即,从保罗的视角看:“理论A无法解释我的主观体验”)。

最终,正是因为他想要将这个假设传达给我们,他才做出了如下言语行为:

“理论A无法解释我的主观体验。”

为了使客观回应完整,我们必须描述出所有这些步骤。

让我们来看看保罗是如何意识到理论A不能帮助他预测自己大脑状态的过程。

从保罗的视角来看,这个过程很简单:

就是他在心中进行了一场“光谱倒置”的思想实验。

请记住,正是通过这个思想实验,保罗意识到理论A无法让他预测第一人称观察。

而从我们的视角来看,这个过程对应的就是:

当保罗进行这个思想实验时,他大脑中实际发生的神经过程。

这引导我们提出一个关键问题:

我们如何推导出:当保罗进行该思想实验时,他的大脑中发生了什么?

原则上,推导某人在执行认知任务(如进行思想实验)时大脑中发生的过程,属于“意识的易问题”范畴。

我们要回答的问题是:

根据保罗大脑的工作方式,它是如何实现这个思想实验的?

因此,完成这项任务所需的唯一前提,就是我们对保罗的大脑运作机制有所了解。

问题是,“保罗所进行的思想实验”(即“光谱倒置”思想实验)本身明确提到了第一人称观察

这带来了一个难题:

因为当我们研究保罗的大脑如何实现某个认知任务时,我们本质上采用的是第三人称视角 。

因此,我们需要确定:在第三人称视角下,我们应该如何重新表述“光谱倒置”思想实验。

要解决这个问题,我们又一次需要依赖于我们的同一性假设

然而,这种推理要求我们拥有一个更精确的同一性假设和一个定义清晰的神经科学理论框架

无论如何,请记住我们当前的目标是:

获得“光谱倒置”思想实验的一个新版本——一个不再涉及第一人称观察 的新版本。

关键是:

在我们的同一性假设下,这个新版本与原始版本是严格等价的。

换句话说,如果我们的同一性假设为真,那么当保罗进行“光谱倒置”思想实验时,从我们的视角来看,他实际上是在进行这个新的版本。

因此,我们可以直接使用这个新版本来回答下面这个关键问题:

根据保罗大脑的工作方式,他是如何实现这个思想实验的?

一旦我们将思想实验重新表述为不涉及第一人称观察的形式,这个问题就变得“容易”处理了。

在第7节中,我们将提供一个具体示例,说明这种推理在实践中如何实现,方法是借助预测性处理理论框架

这将使我们能够预测:当我们进行“光谱倒置”思想实验时,我们大脑中究竟发生了什么。

重要的是:

这种推理使我们能够提出关于HPC神经相关性的预测——也就是说,我们可以预测:当保罗面对意识硬问题时,他的大脑中究竟发生了什么。

这为我们提供了一个通过实验检验我们的同一性假设的机会。

原因显而易见:

这些实验预测是基于我们的同一性假设得出的明确推理结果(参见图3)。

让我们更深入地强调这一点,因为这是本文的一个关键步骤。

人们可能会认为,同一性假设(即主观体验无非是大脑状态)无法通过第三人称观察进行检验。毕竟,第三人称观察不属于HPC(意识硬问题)的范畴;我们理应能够对它们做出详尽解释,而无需涉及“主观体验”的概念(因此也无需涉及我们的同一性假设)。

这里的基本观点是:

任何神经生理学测量的结果都完全由保罗大脑中发生的事情决定 。

因此,这些神经生理学测量只能用于检验我们关于保罗大脑中正在发生什么的假设。

当然,这一说法在面对与HPC相关的神经相关性(neural correlates)的神经生理测量时也应当成立。

那么问题是:

为什么我们可以通过关于HPC神经相关性的神经生理测量来实验性地检验我们的同一性假设?

答案其实很简单:

我们推理的核心思想是:将我们的同一性假设作为一种工具,用来推导出当保罗面对HPC时,他大脑中究竟发生了什么。

因此,我们关于“保罗在面对HPC时其大脑中发生了什么”的假设,只有在我们的同一性假设为真时才为真。

当我们通过实验来检验这些假设时,我们实际上是在间接地检验我们的同一性假设

举个例子:

假设我们的同一性假设是错误的

在这种情况下,“光谱倒置”思想实验的新版本(即不涉及第一人称观察的版本)就不再等价于原始版本。

因此,如果我们使用这个新版本来回答问题:“保罗的大脑是如何实现这个思想实验的?”,我们将推导出一个关于保罗大脑活动的错误描述——因为此时他所进行的思想实验已经与‘光谱倒置’无关

于是,我们关于“保罗在进行光谱倒置思想实验时其大脑中发生了什么”的假设也将是错误的

这就清楚地表明:

只要我们能通过实验验证我们关于保罗大脑活动的假设,我们就能够判断我们的同一性假设是否成立。

换句话说:

我们可以利用第三人称视角下的神经科学手段,来检验原本看似只属于第一人称领域的问题 。

这也正是我们所说的“实验性地检验认识论假设”和“解决意识元问题”的方法所在。

4.7 回到第一人称视角并解决意识的硬问题

最后一个问题出现了:

这种实验性检验如何能使保罗获得充分的理由,相信理论A能够解释第一人称观察?

正如我们所见,我们的同一性假设第一人称视角第三人称视角之间建立了一系列等价关系(参见表1),其中就包括对“真实预测能力”(real predictive power)的理解。

因此,一旦保罗获得了充分的理由来相信我们的同一性假设为真,他就事实上也获得了充分的理由,来相信我们对“真实预测能力”的两种定义(主观版本与客观版本)是严格等价的。

在这种情况下:

对“保罗大脑状态与理论A对该状态的含义之间契合度”的评估(这是一个“容易”的问题), 就等同于 对“第一人称观察与理论A对这些观察的含义之间契合度”的评估。

这样一来,保罗就可以回答那个核心问题:

“理论A是否意味着第一人称观察确实是它们所呈现的样子? ”

简而言之,通过完成本小节及前几节中所概述的所有步骤,我们既可以:

  • 通过实验检验认识论假设

    ,又能

  • 将HPC作为一个认识论问题加以解决

图4总结了所有这些步骤。

需要特别指出的是:

目前我们发展的一些概念仍然是近似定义的。接下来三节的主要目的之一就是澄清这些概念,并提出我们方法的一个实际实现方案

为了做到这一点,我们将把这些概念置于一个明确界定的神经科学理论框架中——即:

预测性处理 (Predictive Processing)[8]

5 基于预测性处理的意识理论

本节的目标有两个:

  1. 简要介绍预测性处理

    (Predictive Processing, PP)这一理论框架;

  2. 在PP框架下提出一个同一性假设

5.1 预测性处理框架

预测性处理是一种统一的大脑理论:它的目标是“解释感知、行动,以及介于其间的全部心智活动”¹⁴ [62, 第1页]。

已有大量研究提供了证据和论证表明,PP具备解释一些知名认知功能的能力(参见文献 [63]),例如:

  • 感知 [61, 64–66]

  • 行动 [67–69]

  • 注意 [70–73]

  • 动机 [74]

  • 情绪 [75–78]

  • 反事实推理 [79]

  • 心理理论 [80]

我们不会对这个框架进行全面介绍。我们的关注点仅限于与本文目的相关的部分。

预测性处理的核心思想是:

大脑通过推断感觉输入的原因,并基于这些原因对未来的感觉输入进行预测¹⁵ [8, 60, 81]。

感觉输入的原因对应于外部世界的状态,通常被称为隐藏状态(hidden states)或潜变量(latent states)[60]。

为此,大脑依赖一个生成模型(generative model),即一个描述感觉输入生成过程的概率模型(也就是隐藏状态如何导致感觉输入的过程)。该模型捕捉了隐藏状态与其感官后果之间的统计依赖关系 [8]。

重要的是,这个概率模型具有层级结构,这反映在大脑皮层的层级组织中 [61, 82–86]。

更具体地说,其机制如下:

  • 根据先前学习到的因果规律,皮层层级中的每一层都会对其下一层的活动做出预测(下一层为其提供输入);

  • 最底层则直接处理原始感觉输入。

从技术上讲,一个预测对应于某个信念的模式(即一个概率分布)¹⁶。

当预测与实际观察之间存在差异时,就会产生向上传递的预测误差信号,这些信号以贝叶斯最优的方式用于更新预测。

换句话说,预测会不断更新,以最小化预测误差。这种更新过程使大脑能够利用新获得的感觉输入,确定关于感觉输入原因的最可能假设——即具有最高后验概率的假设。

如果你不熟悉贝叶斯定理,请注意:

某个假设的后验概率取决于两个因素:“该假设对输入数据的预测能力”(似然)和“该假设在输入之前的可能性”(先验概率)[87, 第688页]。

关键在于:

这些关于感觉输入原因的假设被编码在皮层层级的所有层级之中。

事实上,当某一层级对下一层做出预测时,它其实是在形成关于外部世界的假设。

不同层级捕捉不同抽象程度的信息,并在不同的时间尺度上运作(参见“深层时间模型”的概念 [82, 88])。

例如,在阅读情境中,低层级可能会推断出字母,而高层级则可能会推断出词语,以此类推 [82, 89]。

预测的更新依赖于信念的精确度(precision)。形式上,精确度是信念方差的倒数¹⁷。

“从经验角度来看,更高的精确度意味着更强的信念更新……”[82, 第157页]。

原因是:

“预测误差所包含的信息可能具有不同程度的可靠性。这种可靠性取决于预测误差的来源:有些预测误差源于预测不当,而另一些则仅仅反映了感觉信号本身的不可预测性(即高方差或低精确度)。为了相关地更新预测,有必要根据预测误差的估计精确度来加权它们,即根据它们所包含信息的估计可靠性。”[91, 第3页]

因此,在特定情境下被认为越精确的预测误差,就越会被重视,也越有可能影响我们信念的更新方式。

精确度估计对后续推理具有深远影响,因为它们改变了上升的预测误差如何塑造我们的信念 [91, 第3页]。

特别值得注意的是,精确度常被视为注意力的神经基础[70–72, 82]。

举个具体例子:

当我们处于一个非常熟悉的环境中,但视线被雾气模糊时,不同层级感知的估计精确度会有所不同。

  • 一方面,因为我们身处熟悉的环境,所以赋予高层感知的精确度较高;

  • 另一方面,由于视野模糊,赋予低层感知(接近视觉输入的层级)的精确度较低——我们不会专注于视觉输入。

结果就是,我们对外部世界的后验信念主要基于先验知识,而不是视觉证据(即后验期望更接近先验期望)。

在第7节中,我们将更深入地探讨这些精确度估计背后的神经过程。

正如我们已经提到的那样,预测基于先前学习到的因果规律:用于进行预测的生成模型是随着时间推移逐渐习得的 [92]。

这些因果规律通过突触权重(synaptic weights)被大脑编码 [8]。

重要的是,这些突触权重正是生成模型的参数。

因此,“学习”就是根据新的证据优化这些模型参数的过程,这被称为贝叶斯参数学习(Bayesian parameter learning)[93]。

预测误差在这个过程中起着关键作用,因为它们不仅用于更新预测,还用于更新编码外部世界因果规律的突触权重。

然而,如 Rutar 等人在文献 [94] 中指出的那样:

学习不能仅仅归结为优化生成模型已有的参数。

完整的学习过程还必须解释生成模型本身的结构是如何习得的——即参数是如何被添加或删除的。这种学习被称为结构学习(structure learning)[95]。

最后,一个重要问题出现了:

大脑中的突触权重如何反映外部世界中存在的因果规律?

答案是:

外部世界中的因果规律会在我们的感觉输入中引发统计规律,而皮层层级的目的正是追踪并学习这些统计规律。

低层级学习发生在较短空间和时间尺度上的统计规律,而高层级则学习更大尺度上的统计规律。

这一功能由结构学习贝叶斯参数学习共同完成。

在PP框架中,学习之所以是间接的,有以下两个原因:

  1. 我们通过感觉输入中的统计规律间接学习外部世界的因果规律;

  2. 皮层层级的学习基于其下一层级的输出,而非直接基于感觉输入(最低层级除外)。

现在我们已经准备好在PP框架下提出一个同一性假设

5.2 胜出假设理论

请记住,本节的目标不是提出一个尽可能精确的同一性假设,而是提出一个与我们之前发展出的思想相兼容的最简单的假设

在预测性处理(PP)框架下,关于意识的一个最流行观点是:

意识的内容由“胜出假设” (winning hypothesis)决定,

即具有最高(后验)概率的那个假设或预测。正如一些文献所述:

“感知内容就是当前关于世界最优假设的预测。”[62, 第48页]

换句话说:

“感知内容等同于构成大脑所构建世界模型的概率表征的内容。”[98, 第18页]

我们的同一性假设与这一观点密切相关。

更确切地说,从现在开始,我们将认为:

我们的主观体验无非是我们大脑中所有“胜出假设”的集合 ¹⁸。

当然,在没有对神经生理机制如何实现预测性处理进行精确描述的情况下,这个同一性假设并不能真正告诉我们(至少不能精确地告诉我们)大脑中的意识究竟是什么。

但无论如何,正如我们将看到的那样,即使这个假设可能不完整甚至错误,它也足以突出预测性处理(PP)与我们此前提出的观点之间的显著一致性

因此,我们将把包含PP和该同一性假设的理论称为:

胜出假设理论 (Winning Hypothesis Theory)

简而言之,在胜出假设理论下:

  • 我们的大脑符合预测性处理的运作方式;

  • 在某一时刻,我们的主观体验无非就是该时刻我们大脑中所有的“胜出假设”。

胜出假设理论如何解释我们对颜色的主观体验?

根据胜出假设理论:

天空的蓝色、罂粟花的红色、森林的绿色——这些体验本身不过是对感觉输入原因的假设。

这就引出了一个问题:

这些假设究竟是在我们皮层层级的哪些位置产生的?

在预测性处理框架下,皮层层级的高层与低层之间存在重要差异:

  1. 正如我们之前提到的,高层编码比低层更抽象的信息;

  2. 高层编码的是跨模态(amodal)或多模态(multimodal)信息,而低层则编码特定感官模态的信息 [102]。

可以推测,对应于我们对颜色主观体验的那些假设应属于皮层层级中负责视觉的部分,因而位于较低层级 [103]。

为简化起见,我们将假设:

我们对蓝色与绿色的主观体验是分类信念 (categorical belief)下的两个假设(而非高斯分布式的信念),并且属于我们皮层层级的最低层级(这出于多个原因是一个简化¹⁹)。

我们将使用以下术语来指代这两个假设:

  • “蓝色的表征”(representation of blue)

  • “绿色的表征”(representation of green)

换句话说,当我们说:

“蓝色的表征在我大脑中发生”,

其含义是:

对应于我们对蓝色主观体验的那个假设,是当前“胜出假设”集合的一部分。

6 胜出假设理论与认识论假设

本节的目标是展示胜出假设理论蕴含主观认识论假设

请记住,为了实现这一目标,我们只需证明:仅凭预测性处理(PP)就蕴含了客观认识论假设。因为:

  • 在我们的同一性假设下,客观认识论假设主观认识论假设是严格等价的;

  • 而胜出假设理论同时包含了PP和我们的同一性假设(参见第4.5节与图2)。

引入客观认识论假设于预测性处理框架中

一般而言,认识论假设就是这样一个观点:

一个理论的“表面预测能力”并不能反映其“真实预测能力”。

正如在第4.3节中所讨论的那样,问题在于,“表面预测能力”和“真实预测能力”的原始定义是从第一人称视角出发,并且明确提到了第一人称观察

  1. 真实预测能力

    :是指该理论对第一人称观察的含义与实际观察之间的一致程度;

  2. 表面预测能力

    :是指该理论赋予保罗对第一人称观察进行预测的能力。

因此,我们需要回答以下问题:

当我们采取第三人称视角时,应如何定义这些概念?

为此,我们依赖于我们的同一性假设。为简化起见,我们将直接使用我们在第4.3节中获得的定义:

  1. 理论的真实预测能力

    :是指该理论对该大脑状态的含义与保罗大脑实际状态之间的一致程度;

  2. 理论的表面预测能力

    :是指该理论赋予保罗对其自身大脑状态进行预测的能力——请注意,这是保罗从“内部”尝试预测自己大脑状态的能力。

预测性处理(PP)的理论框架下,这个新的“表面预测能力”定义才获得了它的完整意义。

回想一下,在保罗的皮层层级中:

每一层都会对其下层的活动做出预测。

换句话说,保罗的大脑始终在尝试预测自身的状态。

如果我们假设保罗至少在某种意义上可以归结为其大脑本身(Paul is reducible to his brain),那么这实际上意味着:

保罗在预测自己大脑的状态。

这里的“表面预测能力”正是指这种预测行为。

虽然任何认知活动都涉及自上而下的预测,但我们提出:

保罗从事科学实践的行为——即他测试科学假设或理论的过程——也并无不同。

简而言之,当保罗将一个理论与某个观察相对照时,这一过程完全可以被描述为:

他大脑中自上而下的预测与自下而上的预测误差之间的相互作用。

在一定程度上,这意味着:

自上而下的预测越准确,该理论的“表面预测能力”就越强。

请注意,这里的目标是对“科学实践”本身进行描述,而不是类比 [107]。

一个重要问题浮现:

在这种背景下,什么是“理论”,什么又是“观察”?

上述论述预设了一个科学理论不过是保罗大脑中运作的一个高层假设(参见脚注9)。这个想法其实非常直观。

也就是说:

科学理论是一种关于外部世界的假设——只不过它是抽象的、跨模态的;
这些高层假设的目的,是间接解释保罗感觉输入中的复杂统计规律;
而这些统计规律又源自外部世界中的因果规律。

我们当然可以进一步探讨诸如“外部世界是否符合保罗大脑中的某个高层假设(如科学理论)”这类句子的确切含义。尽管这个问题很重要,但它超出了本文的范围。

另一方面:

“观察”只能是保罗皮层层级中较低层级运作的假设(例如:“蓝色的表征”)。

更确切地说:

只有当某个低层级假设具有最高后验概率(即成为胜出假设之一)时,它才能被视为“观察”。

根据我们的同一性假设,这些低层级假设正是(感知层面的)第一人称观察。

这就引出了一个问题:

对保罗来说,什么才是“第三人称观察”?

6.1 什么是第三人称观察?

要清楚地理解第三人称观察(third-person observation)的含义,仅靠定义是不够的。我们还需要提出一个关键问题:

当保罗面对第三人称观察时,理论的“表面预测能力”是否反映了它的“真实预测能力”?

这个问题正是本小节的核心所在。

第三人称观察的本质

第三人称观察与外部世界有关,这可以从两个方面来理解:

  1. 首先,从定义上讲,它涉及对发生在外部世界中的某事物的观察;

  2. 其次,第三人称观察本身也是发生在外部世界中的某种现象。

举个例子:设想保罗正在进行一项神经生理学测量

在这种情境中:

  • 被观察的对象是他人大脑;

  • 而我们所说的“第三人称观察”,则是这次测量的结果。

更准确地说,进行神经生理学测量时,保罗必须使用某种测量设备(如脑电图 EEG)。当该设备运行时,被观测大脑的状态会影响测量设备的状态。因此,测量设备的状态提供了关于被观测大脑状态的信息。

于是我们可以将第三人称观察定义为:

测量设备在测量时刻的状态 。

当然,并非所有第三人称观察都涉及测量设备。保罗也可以以一种更直接的方式进行观察。在这种情况下,我们可以将第三人称观察直接定义为:

被观察对象的状态 。

无论如何,无论保罗是否使用了测量设备,第三人称观察始终是外部世界中发生的某种事情

关于真实预测能力的进一步界定

一般来说,一个理论对于第三人称观察的真实预测能力,是指该理论对该观察的含义与实际观察之间的一致程度。

然而,由于我们根据保罗是否使用测量设备而对第三人称观察做了不同定义,这个概念需要进一步细化:

  • 当保罗使用测量设备时

    ,理论的真实预测能力是指其对测量设备状态的含义与实际设备状态之间的一致程度;

  • 当保罗不使用测量设备时

    ,理论的真实预测能力则直接指其对被观察对象状态的含义与实际状态之间的一致程度。

表面预测能力的问题

现在我们考虑一个更复杂的问题:表面预测能力

问题是:保罗的大脑无法直接接触外部世界。他只能通过感觉输入间接访问第三人称观察。

更确切地说,保罗对第三人称观察的访问总是由他的感觉输入所中介,进而由皮层层级低层运作的假设(关于外部世界的假设)所中介。

根据我们的同一性假设,这意味着:

保罗对第三人称观察的访问总是由第一人称观察所中介的 。

这里的基本观点是:

保罗唯一能够直接访问的就是第一人称观察 。