不久前，神經(jīng)現(xiàn)實(shí)在“倫敦大腦和智能峰會(huì)”上邀請(qǐng)了多位國(guó)內(nèi)外頂尖學(xué)者，與線上線下的讀者一起深入討論了一系列關(guān)于意識(shí)的話題，涵蓋意識(shí)與人工智能、意識(shí)的主觀性與建構(gòu)性、信息整合視角下的意識(shí)、意識(shí)的實(shí)證和臨床研究、以及致幻劑等在意識(shí)研究中的作用。為此，我們整理了整場(chǎng)活動(dòng)的視頻回放及雙語(yǔ)文字稿，并將于近日在“神經(jīng)現(xiàn)實(shí)意識(shí)社區(qū)”中陸續(xù)放出相關(guān)內(nèi)容，敬請(qǐng)期待！

以下為劍橋大學(xué)圣約翰學(xué)院研究員Andrea Luppi博士演講內(nèi)容預(yù)覽，歡迎閱讀和收藏。

Andrea Luppi

牛津大學(xué) Wellcome 青年學(xué)者，劍橋大學(xué)圣約翰學(xué)院研究員

安德烈亞·盧皮博士由哲學(xué)家轉(zhuǎn)向神經(jīng)科學(xué)研究，先后在牛津大學(xué)與哈佛大學(xué)接受哲學(xué)與認(rèn)知科學(xué)訓(xùn)練，隨后作為蓋茨學(xué)者在劍橋大學(xué)獲得神經(jīng)科學(xué)博士學(xué)位，并在蒙特利爾神經(jīng)研究所完成博士后訓(xùn)練，期間獲莫爾森神經(jīng)工程獎(jiǎng)學(xué)金及班廷獎(jiǎng)學(xué)金資助。他的研究關(guān)注大腦結(jié)構(gòu)與多尺度動(dòng)態(tài)之間的復(fù)雜交互如何催生大腦功能與意識(shí)。為此，他結(jié)合信息論、網(wǎng)絡(luò)科學(xué)與全腦計(jì)算建模等方法，跨物種、跨技術(shù)手段研究藥理性與病理性擾動(dòng)對(duì)大腦功能與意識(shí)的影響——包括意識(shí)障礙、麻醉及致幻劑等情境。他的長(zhǎng)期目標(biāo)是理解：是什么使大腦具備意識(shí)與智能；如何實(shí)現(xiàn)更具人類(lèi)特質(zhì)的人工系統(tǒng)；以及如何促進(jìn)腦損傷患者恢復(fù)健康的大腦功能與認(rèn)知能力。

報(bào)告主題

是什么讓人類(lèi)大腦如此特別？這對(duì)人工智能有什么啟示？

報(bào)告摘要

人類(lèi)非常聰明，而這與我們大腦處理信息的方式息息相關(guān)。盧皮博士將匯集來(lái)自不同物種和神經(jīng)科學(xué)不同領(lǐng)域的研究成果，拼出更完整的圖景，聚焦在人類(lèi)大腦與其他靈長(zhǎng)類(lèi)動(dòng)物的不同之處。這種差異是如何產(chǎn)生的？又可能在哪些方面出錯(cuò)？通過(guò)這些研究，我們或許能從中汲取經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)，了解在構(gòu)建智能系統(tǒng)時(shí)應(yīng)當(dāng)如何做，或者不該怎么做。

內(nèi)容預(yù)覽

?? 視頻回放（內(nèi)嵌校對(duì)版英文字幕）

謝謝大家的到來(lái)。我將和大家分享一些我在攻讀博士學(xué)位期間，以及后來(lái)博士后研究中所做的工作。正如在介紹中提到的，我最初是作為一名哲學(xué)家出發(fā)的，但我認(rèn)為，有必要時(shí)刻提醒自己：我們這些選擇研究神經(jīng)科學(xué)的人，究竟是為什么要進(jìn)入這個(gè)領(lǐng)域。我覺(jué)得一個(gè)很有幫助的提醒是：雖然地球上有很多不同的物種，擁有各種不同的大腦，其中絕大多數(shù)只能坐在地球上仰望月亮，但只有一個(gè)物種可以站在月球上回望地球，那就是我們這個(gè)物種。這就是人類(lèi)大腦的力量——研究它，就是在研究這種獨(dú)特性。

那么，為什么會(huì)這樣呢？為什么我們頭骨里的這一團(tuán)“脂肪”能做到其他物種完全做不到的事情？這就是推動(dòng)神經(jīng)科學(xué)與心理學(xué)研究不斷向前的核心問(wèn)題。所以，頭骨里的那團(tuán)“脂肪”——在人類(lèi)這里，能做到其他物種做不到的事。這也是我們?cè)S多人進(jìn)入這個(gè)領(lǐng)域的原因。現(xiàn)在我們知道，大腦主要的功能——可以說(shuō)是最核心的功能——并不是像亞里士多德所認(rèn)為的那樣“冷卻血液”，而是處理信息。我們從環(huán)境中獲取信息，然后必須用這些信息來(lái)做出決策并采取行動(dòng)。而這正是人類(lèi)特別擅長(zhǎng)的地方。

問(wèn)題也隨之而來(lái)：信息并不是單一的實(shí)體，實(shí)際上有很多不同類(lèi)型的信息。我想用一個(gè)小小的卡通例子，來(lái)說(shuō)明我所說(shuō)的“不同類(lèi)型的信息”是什么意思。既然我們?cè)谟?guó)，就用夏洛克·福爾摩斯——一位算是“民族英雄”的人物——作為例子。現(xiàn)在你就是福爾摩斯，你需要從九個(gè)嫌疑人中找出某起案件的罪犯。作為福爾摩斯，你找到了一位證人。證人是你獲取信息的來(lái)源。證人告訴你，罪犯有胡子。根據(jù)這條信息，你就可以排除掉一些沒(méi)有胡子的嫌疑人。因?yàn)槟闶且粋€(gè)非常優(yōu)秀的審問(wèn)者，你還從證人口中套出了另一條信息：罪犯戴過(guò)帽子。于是，你又能排除掉一部分嫌疑人，但證據(jù)仍不足以定罪，因?yàn)橹辽龠€有兩個(gè)人符合條件。福爾摩斯是個(gè)非常出色的偵探，他又找到了第二個(gè)證人。第二個(gè)證人再次確認(rèn)了罪犯有胡子——這是你已經(jīng)知道的信息，但得到確認(rèn)總是好的。然后，第二個(gè)證人補(bǔ)充說(shuō)，罪犯有棕色的頭發(fā)。現(xiàn)在，如果你只看第二個(gè)證人說(shuō)的內(nèi)容——胡子和棕發(fā)——你依然沒(méi)有足夠的證據(jù)定罪，因?yàn)橹辽儆袃蓚€(gè)人符合條件。然而，如果你把所有證人——所有信息來(lái)源——提供的信息放在一起看，那么突然之間，只有一個(gè)人符合所有條件。罪犯就這樣被鎖定了。

那么我們能從中得到什么啟示呢？我們有不同的信息來(lái)源，它們提供了不同的信息片段。其中一部分是重復(fù)信息——比如胡子這件事，這是你從兩個(gè)來(lái)源都得到的冗余信息。這為什么重要呢？因?yàn)榧幢闫渲幸粋€(gè)來(lái)源忘了提，你仍然能通過(guò)另一個(gè)來(lái)源獲取。也就是說(shuō)，這類(lèi)信息更穩(wěn)固。另一方面，還有一些信息是獨(dú)特的，只能從某一個(gè)來(lái)源得到——比如頭發(fā)和帽子的信息，只有一個(gè)人告訴了你。最后，還有一種信息，是兩個(gè)來(lái)源單獨(dú)都沒(méi)給你的，但當(dāng)你把它們放在一起時(shí)，就出現(xiàn)了新的信息——比如罪犯的真實(shí)身份。這就是協(xié)同信息（synergistic information）。它只有在多個(gè)信息片段結(jié)合時(shí)才會(huì)出現(xiàn)，而單獨(dú)看任何一個(gè)來(lái)源時(shí)是得不到的。幸運(yùn)的是，這不僅僅是一個(gè)講故事的框架，我們實(shí)際上有一套完整的數(shù)學(xué)理論來(lái)處理它，叫做信息分解（information decomposition）。通過(guò)它，我們可以區(qū)分不同來(lái)源提供的獨(dú)特、冗余和協(xié)同信息。這些信息可以來(lái)自天氣數(shù)據(jù)，也可以來(lái)自大腦活動(dòng)。

我再舉一個(gè)例子，因?yàn)椴煌乃季S方式幫助我自己更好地理解了這個(gè)問(wèn)題，我希望也能幫助到你們。我們其實(shí)都熟悉“冗余、獨(dú)特和協(xié)同”的問(wèn)題，即便我們不這樣稱(chēng)呼。比如，我們大多數(shù)人有兩個(gè)視覺(jué)信息來(lái)源——簡(jiǎn)單說(shuō)就是兩只眼睛。兩只眼睛大部分時(shí)間看到的東西是相同的——這是冗余信息。但如果閉上一只眼，你會(huì)發(fā)現(xiàn)邊緣部分的視野消失了。這就是每只眼睛各自提供的獨(dú)特信息。而要真正獲得三維視覺(jué)，我們必須依靠?jī)芍谎劬Φ膮f(xié)同作用——因?yàn)殡p眼的位置略有不同，大腦就能從差異中推算出深度?？催^(guò) 3D 電影的人都知道：閉上一只眼，立體感就完全消失了。這就是協(xié)同信息。所以我們?cè)缇褪煜に徊贿^(guò)我這里用的是一個(gè)更形式化的方法來(lái)解釋我們?nèi)绾螐亩嘣葱畔⒅刑崛∵@些部分。

問(wèn)題來(lái)了：這些對(duì)大腦有什么啟示？特別是，大腦是否真的在利用這些不同類(lèi)型的信息？為了解答，我們使用了功能性磁共振成像（fMRI）。這種方法和之前的研究方式不同。fMRI 的速度較慢，但能同時(shí)告訴我們大腦所有區(qū)域的活動(dòng)情況。實(shí)驗(yàn)中，被試者只是躺在掃描儀里，不需要做特定任務(wù)。我們觀察的是不同腦區(qū)的波動(dòng)關(guān)系：它們是同步的，還是相互對(duì)立的？換句話說(shuō)，我們關(guān)心的是大腦活動(dòng)在靜息狀態(tài)下的內(nèi)在組織。

我們把每一對(duì)腦區(qū)看作兩個(gè)信息來(lái)源，然后分析它們的協(xié)同、冗余和獨(dú)特信息。接著我們問(wèn)：這些分布在哪里？一種可能是全腦均勻分布——每個(gè)區(qū)域的協(xié)同和冗余信息一樣多，這說(shuō)明大腦在各處都保持平衡。另一種可能是某些區(qū)域協(xié)同多、某些區(qū)域冗余多，但沒(méi)有明顯的解剖學(xué)規(guī)律，就像“鹽和胡椒”隨機(jī)散布。還有一種情況，就是我們實(shí)際觀察到的：一些區(qū)域（紅色）協(xié)同多于冗余，另一些區(qū)域（藍(lán)色）冗余多于協(xié)同。而且它們并不是隨機(jī)分布，而是符合解剖學(xué)邏輯。比如，藍(lán)色區(qū)域主要對(duì)應(yīng)大腦的視覺(jué)和運(yùn)動(dòng)區(qū)，而紅色區(qū)域?qū)?yīng)高級(jí)聯(lián)想皮層——也就是參與社會(huì)認(rèn)知、數(shù)字認(rèn)知或工作記憶的區(qū)域。

我們不必光聽(tīng)我說(shuō)——畢竟我出身哲學(xué)，神經(jīng)解剖可能不太牢靠。你們可以相信 Neurosynth 這個(gè)工具，它整合了大約 1.5 萬(wàn)個(gè)神經(jīng)影像學(xué)實(shí)驗(yàn)的數(shù)據(jù)，告訴你每個(gè)區(qū)域和哪些任務(wù)相關(guān)。結(jié)果顯示，藍(lán)色區(qū)域確實(shí)更多參與感知和運(yùn)動(dòng)任務(wù)，而紅色區(qū)域——高協(xié)同區(qū)——?jiǎng)t更多參與高級(jí)認(rèn)知。

另一種思考方式是把“感知 vs 整合”不看作二元對(duì)立，而是一個(gè)連續(xù)梯度。比如 Sydnor 等人 (2021, Neuron) 的工作，他們繪制了從感知到整合的漸變圖。黃色區(qū)域?qū)?yīng)我們的藍(lán)色區(qū)域，紫色對(duì)應(yīng)我們的紅色區(qū)域。盡管他們的方法是結(jié)合多種解剖學(xué)數(shù)據(jù)得到的，但結(jié)果和我們基于數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)的協(xié)同/冗余分布高度吻合。

我要強(qiáng)調(diào)的是：這是我們基于數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)的結(jié)果，不是先入為主的假設(shè)。我們沒(méi)有規(guī)定哪里應(yīng)該是協(xié)同、哪里應(yīng)該是冗余，而是完全“盲測(cè)”，最后數(shù)據(jù)自己給出了這樣一個(gè)圖譜。而且它和任務(wù)數(shù)據(jù)、解剖數(shù)據(jù)都很好地對(duì)照上了。這說(shuō)明它反映的是大腦內(nèi)部信息架構(gòu)的一部分，而這并不是我們預(yù)先設(shè)定的，而是自然呈現(xiàn)出來(lái)的。

你可能會(huì)問(wèn)：既然不同腦區(qū)有不同的信息“表型”，那它們?yōu)槭裁磿?huì)這樣分布？……

本文為「神經(jīng)現(xiàn)實(shí)意識(shí)社區(qū)」專(zhuān)屬內(nèi)容

意識(shí)社區(qū)成員可直接訪問(wèn)Notion知識(shí)庫(kù)

獲取雙語(yǔ)演講稿完整內(nèi)容

及視頻回放網(wǎng)盤(pán)鏈接（英文字幕）

如需訂閱「神經(jīng)現(xiàn)實(shí)意識(shí)社區(qū)」

了解社區(qū)詳情請(qǐng)?jiān)L問(wèn)：