生物的自我意识是如何产生的？

2012 年，纪念弗朗西斯•克里克的“意识大会”上宣布的“剑桥宣言”主张自我意识的产生并不依赖特定的大脑构造（可参照附录），实现意识状态重要的是神经复杂性，只要突触的数量足够多，神经系统是什么形状都可以。自我意识可能是具有一定复杂度的神经系统对自身的非概念性理论，很可能是通过经验获得的一项功能，比如在学习和与自身·世界·他人互动后产生。

意识存在的目的可能是简化关于自身生存与行为的一些判断、在神经系统做好动作准备时行使否决权等，也可能是各脑区互相联系时附带产生的功能、没有特殊的目的。

• 对睡眠及全身麻醉的研究^[1]证明，睡眠、全身麻醉和意识障碍的共同特点是大脑各区域间的功能连接中断、一系列功能状态受到限制，网络效率降低并增加孤立的模块化，为信息传输和集成创造了不适宜的条件。
• 这意味着产生意识需要的可能是对信息的传输和集成。

和题目误解的不同，人们目前并不知道“自我意识的功能是什么”，甚至不知道自我意识到底有没有功能。题目里所谓“有了自我意识，生物才有了趋利避害的本能”“一个简单的草履虫都有最基本的自我意识”的叙述是反事实的，还体现出“根本就不知道计算机早就做到了什么事情，闭眼瞎吹一通”的特征，从这样糟糕的前提出发，你指望能得出什么像话的结论呢。

从蚂蚁的情况看，自我认知对神经系统的要求是很低的：

蚂蚁那 25 万个神经元的脑就有视觉自我认知能力^[2]和脑的偏侧化^[3]。蚂蚁很可能有自我意识。

那么，想要让计算机有自我意识的话，用计算机去模拟蚂蚁的脑就可以了，目前人类已经可以很好地模拟有 300 个神经元、7000 多个突触的秀丽隐杆线虫的整个连接组，从 300 到 25 万的计算力问题远没有大众刻板印象里“模拟人脑”那么可怕。

即使你对我们的机器加工技术缺乏信心，我们还可以动用神经细胞。人类已经让 25000 个老鼠神经元接着 60 个电极学会了操纵飞行模拟器里的 F-22 直线飞行穿过极端天气区域。人类已经让蟑螂大脑很好地驾驶了小型电动车。没有任何证据显示将支持脑的生命活动的零件从自然演化的有机破烂换成提供相同环境的无机装置会影响脑的功能正常使用。生物的神经系统也就是一团随机演化出的有机机器罢了，可以作为湿件去充当人工智能的硬件。

另一方面，“给人工智能自我意识”这件事很可能是毫无必要性的。

意识的功能可能是行使否决权而不是决定行动：

• 对准备电位的研究^[4]指出大脑会先于我们的意识进入一种特殊的状态。在要求实验对象自发地移动他们的手指时，脑电图扫描显示在运动皮质区有缓慢的负电势势移，而势移的发生早于实验对象的身体移动。
• 有的后续研究^[5]指出准备电位比身体移动快 0.35 秒程度，比自觉意识快 1 秒到 10 秒的程度。
• 植入大脑的电极^[6]证明在人的意识做出决定前的 1.5 秒，神经元已经有了反应，监测神经元的状态可以有 80% 到 90% 几率预测人的行动何时发生，核磁共振^[7]更能提前几秒进行预测。

这个现象表明是潜意识决定开始做移动身体之类行为，意识并没有能力决定开始某个行为。意识或许能在行动被实施之前提出否定的意见，也可能并没有这种能力。

在计算机里这样做并不需要计算机有意识。模拟生命程序 tierra ^[8]能不断改造自己产生的电子生命的编码来改变它们的行为、产生出人意料的举动，写出你看不懂的有功能代码。tierra 的设计者 Tom Ray 本想让电子生命互相争夺内存资源来维持自身的存在、由杀手程序淘汰最老的电子生命来模仿自然选择，他没有料到程序开始运行后电子生命迅速演化出骗过杀手程序、让自己永生不死的方法。

这些事根本就不需要任何程度的“自我意识”。

所以，目前看来自我意识对计算机没用，对人的作用也没有你以为的那么重要。

灵长类大脑前额叶背侧部涉及以“自我”为中心的空间记忆相关信息的处理^[9]。前额叶皮层被实验证明是介导视觉意识的大脑区域之一，对激发处理视觉信号的神经网络非常重要，二者支持同一种意识模型^[10]。20世纪进行的大量的前额叶手术和21世纪的经颅磁刺激·超声波照射刺激也证明压制前额叶的活动或阻断各脑区间的信号传递^[11]可以压制自我意识。在没有正常的自我意识的状态下，人靠潜意识和无意识仍然可以正常生存，只不过不再能以共情理解其他人所说的伦理道德而需要训练条件反射罢了。经济学人的行为模式就很像是切了前额叶的人。

• 其实前额叶白质破坏类手术的精确版本 anterior capsulotomy 和 bilateral cingulotomy 至今还在人身上使用，来治疗严重的强迫症和抑郁症。

“有了自我意识……才会认知到我和他人他物的区别，才会用尽一切手段占有资源、以维持‘我’的存在”纯属主观臆断，而且有股十九世纪末特有的坟墓里的气息。

• 镜子测试证明绝大部分动物很可能没有视觉自我认知能力。
• 生物的趋利避害行为、反射之类根本就不需要认知到自身的存在。
• 动物根本就没有“用尽一切手段占有资源”，也没有在特别地“维持自身的存在”。

在个体层面，草履虫会对刺激做出反应的原因，是其细胞膜和细胞质从形状到成分具有各向异性，在不同方向上配置的跨膜蛋白种类、微丝·微管数量与结构等是不一样的，受到刺激时各方向发生的物理化学变化不均匀、刺激信号在细胞质内朝不同方向扩散的速度不一致，造成草履虫体表纤毛的摆动不一致，从而影响虫体的运动方向和速度。这根本就不需要任何程度的自我意识。

在物种层面，草履虫的上述特性是长期的自然选择所塑造。在多变的环境中，偶然变异出的特征允许个体躲避不利条件、凑近有利条件的话，这种个体更有可能存活下来并将这特性遗传给后代；随着时间流逝，许多这样的特征积累起来，形成擅长对不同刺激做出不同反应的种群。

这关联到“没有神经系统就不能对刺激做出反应”的古老错误想法：

• 神经系统，是我们给一群结构和功能相似的细胞组成的一团有规律的身体构造所取的名字。
• 神经细胞之所以能在受到刺激时产生信号，不是因为它叫神经细胞，而是因为它具有离子通道等构造，提供了相应的细胞功能。
• 没有任何规定说这种功能只由神经细胞拥有。

从 1953 年到 1958 年，James Olds 与 Peter Milner 进行的一些实验显示，老鼠愿意每小时操作拉杆数千次、持续几天来换取电击下丘脑外侧部产生的快感。在用被电击产生痛苦来换取食物与可卡因的场合，老鼠愿意为了换可卡因去承受比换食物更强的电击^[12]。1959 年起，更多学者加入了这个花样玩老鼠的行列。但是，并非所有“自我刺激”的老鼠都会“断水·绝食”，而且实验中经常需要将拉杆换成响应轮，因为老鼠频频出现不去操作拉杆的现象。

1975 年，实验显示，每天向雄性老鼠注射五次海洛因（5 毫克每千克体重）来使其熟悉这感觉，然后让老鼠全天都可以操作拉杆来取得海洛因注射、食物和水，老鼠给自己注射海洛因来获取快感的行为增加，但它们通过拉杆取得食物和水的频率没有显著变化^[13]。

1981 年，实验指出，让老鼠死于所谓“为快感断水·绝食”需要条件：每天只在限定的时间提供食物和水^[14]。如果你让老鼠全天都能获得水、食物、快感，它们并不容易弄死自己。即便老鼠先在限定获取的情况下表现出断水·绝食行为，在那之后改为全天提供的话，它们也不会继续断水·绝食。

那么，你应该先考察的是，老鼠到底能不能理解“在我所处的这个环境里，食物和水每天有特定的出现规律^[15]”“如果我长时间不摄入足够的食物和水，我就会死”“我会死意味着我的生命活动终结且无法救治”这些事实——以上概念对老鼠这样没有视觉自我认知能力、很可能没有自我意识的生物来说恐怕过于困难。

在 1985 年的实验里，脑袋挂上注射器并可以通过拉杆自我注射精神药物的老鼠的死亡率是这样的：

• 30 天间，可卡因造成 90% 的老鼠死亡，海洛因则造成 36% 的老鼠死亡。

显然，如果老鼠只顾注射药物、进行绝食和断水，它们是根本撑不到 30 天的。实情是它们还是会吃东西、喝水，不限量注射精神药物的毒副作用对脑和身体造成的破坏是更主要的死亡原因^[16]。

1996年，研究人员总结了过去的大量实验数据，得出结论“通常，能引起脑刺激奖励的动物可以自行终止刺激”^[17]。

2002 年的实验再次证明，每天只在有限时间内提供电刺激/可卡因静脉注射和食物的场合，老鼠会选择电刺激/可卡因而不吃东西^[18]。

然后，你就会发现，要让老鼠把自己玩死，其实不需要这些精神药物和夸张的“快感中枢电刺激”：一个随时能玩的转轮加上有限时间内才能获取的食物就行了。老鼠会为了玩而少吃乃至绝食，造成体重减轻，在实验中有很高的死亡率^[19]。

• 一般青年：老鼠的脑并不是和我们预料的那样“食物不足的时候全力寻找食物”。
• 文艺青年：比起死，老鼠更怕无聊。
• 二 B 青年：老鼠太傻了，你看我，天天打电动还吃成肥宅。

默认“动物能够有效把握自己的身体状况和周围世界的规律、做出选择”，是人们的一厢情愿。动物错误地认识了自己和周围环境、无意地弄死自己的情况在自然界比比皆是。

附录

以下案例说明可能没有专门的大脑区域负责意识：

解剖性脑半球切除术早已证明切除了一侧大脑半球的人可以正常生活。英国谢菲尔德大学神经学家John Lorder^[20]更报道了一些几乎没有脑组织的人能正常生活。

该大学的数学系有一位学生，智商达126，成绩优秀。在一次体格检查中，John Lorder通过CT扫描发现该同学的脑部异常。正常人的脑组织有大约4.5厘米厚，而这位同学只有不到1毫米厚的脑组织覆盖在脊柱顶端。
在600多个病例里，病人的脑神经只有正常人脑神经的50%到5%，却具有正常的意识和行为能力，半数病人有100以上的智商。
在法国^[21]也有一位缺失90%神经元的人正常生活并具有75的智商。

上述案例不是说意识和智力不需要大脑支持，但能证明大脑可以在通常认为不可能的情况下正常发挥功能。过去，人们曾认为意识可能与一些特定的大脑区域有关，比如屏状核或视觉皮层，而上述案例里这些人的那些大脑区域往往已经受损，这证明在大脑里很可能没有特定区域专门负责意识。

脑科学家、认知神经科学之父迈克尔·加扎尼加对胼胝体断裂的病人有过深入研究。这些人是被手术切断连接左右脑的神经纤维的癫痫重症病患，他们的两个脑半球出现了物理隔断。他领导的研究团队进行了一系列实验：

向病人的右脑展示照片（向一侧脑半球展示照片的技术是让病人注视屏幕中间，在屏幕的左侧或右侧闪过图片，在左侧闪过的图片只会被病人的右脑接收到，右侧同理），询问病人看到了什么。病人会说“什么都没看到”，因为语言中枢所在的左脑没有收到视觉信号，胼胝体切断导致它无法从右脑半球获得信息，“看见”图片的右脑不具有语言表达的功能，但右脑可以操纵左手画出看到的照片内容或通过触觉指认看到的物体。大量实验证明左脑负责逻辑思考、表达语言，但对人脸识别、触觉识别等迟钝，右脑则能敏锐感知图像和空间，在左脑与右脑被物理隔断后病人的智商不受影响。这些发现推翻了大脑平均分工执行具体功能的传统观念。
另外，即使左脑被物理切除，随着时间延长，右脑可以掌握语言能力，年龄越小，手术对语言功能的影响越小。
同时向病人展示两张照片，让左脑看见一只鸡爪，右脑看见一幅雪景。然后让病人从一系列图片中选出跟刚才看到的画面有关联的，这些图片病人的左右脑都能看到。病人的右手选择了鸡，左手选择了能铲雪的铁锹。然后加扎尼加询问病人为什么这样选择。左脑回答看到了鸡，但左脑没有看到雪景，对铁锹的解释是“铁锹可以用来清理鸡舍”。大量实验证明左脑会在现实的基础上编造出符合逻辑的解释，即使完全不知道右脑在干什么也能说服自己。
除了完全切断，他还研究了部分切断的影响。当时很多胼胝体切断手术是渐进性的，先切断后部结构。对这样的病人的右脑展示可怕的图片，然后询问他感觉如何，左脑会回答自己不知道为什么觉得害怕。对这样的病人的右脑展示骑士的图片，然后让他猜右脑看见了什么，左脑会回答铠甲、武器、骑马、战斗等关于骑士的联想。证明胼胝体前部负责传输抽象的信号而不是精确图片。

在胼胝体断裂手术被放弃后，麻醉一侧脑半球的技术仍然可以支持类似的研究。在一侧脑半球被麻醉后，不再受它影响的另一半有时当即就会产生一整套全新的人格特征，而当另一半球苏醒时，这些突然出现的人格特征就突然消失了。

物理连接可以产生跨个体的信号传输。物理连接可以是皮质融合也可以是神经芯片接口技术。

2013年冬天，北卡罗来纳州的杜克大学的米格尔·派斯·维埃拉和他的同事将两只老鼠的大脑连接起来，刺激一只老鼠的大脑，另一只老鼠就会按压杠杆。
这不需要克隆、记忆复制等手段，也不限于老鼠这样的复杂度。加拿大哥伦比亚省弗农市的克丽丝塔·霍根和塔蒂亚娜·霍根是自然形成的连颅双胞胎，她们不仅有颅骨和血管连在一起，二者的丘脑更融为一体。丘脑有许多功能，其中包括感觉中继器。她们共享感觉输入，挠其中一个人的痒痒，另一个会发笑，她们能够用彼此的眼睛观察世界，食物的滋味也是一人吃两人知，她们一起哭，一起笑。有轶事佐证她们可以共享想法，而且虽然各自有着独特的个性，在提及对方时，她们使用的是“我”这个代词。

又：关于自我意识和自由意志

在科学上，需要证明才能被接受的概念不是“没有自由意志”，而是“有自由意志”。事实上拿不出证明的也是“有自由意志”。

2012 年被吹嘘为“证明了准备电位并不代表没有自由意志”的论文^[22]其实是被媒体曲解了，它证明的是“人脑的决策比过去想象的更加依赖随机激发，它不是决策树，而是骰子堆”，身体的活动仍然发生在意识的参与之前——从这论文里，你找不到任何地方显示出自由意志对活动的影响。

这种程度的随机触发器，你可以在任何家用电脑里制作一个。“意识不可预测”这种笑掉大牙的东西就别提了。你可以用灵长类进行实验：磁或超声轰击前额叶可以操纵猴子对事物的反应；给它两针或者戳几下脑子，没有不能预测的。这类实验在人身上做的时候要选择没有后遗症的手段——包括语言。2008 年，实验证明在谈话中提到“诚实”可以降低对方说谎的概率，在考试前谈到校园里出现了幽灵可以降低学生作弊的概率，谈些比幽灵更现实的惩罚可以进一步改善效果。人脑不是二极管，而是一些二极管和一些摇奖机的组合体。

核磁共振可以用超过 90% 的准确度感知准备电位的变化、预测活动的开始，这不是因为活动还有低于 10% 的自由度存在，而是因为核磁共振机的灵敏度目前就这样。在对运动表现的研究^[23]和高水平运动员·艺术家的反馈中，自我意识被认定妨碍了他们的表现。当运动员或表演者对自己正在做的事情“意识太强烈”时，“想得过于努力”会抑制他们的身体行动和创造力。人对一件事的反应越快、越精准，它就越有可能是无意识直接指挥的。

在一些哲学上，自由意志被当做默认假设。这与我们对大脑工作方式的认识早就不一致了。据我们所知，自我意识、逻辑、情感、知觉和所有一切心理活动都是神经元放电的结果，只在输入强度超过动作电位时发生。意志和知觉不能引起神经元兴奋，它们是神经元兴奋的结果——神经元兴奋的原因可以是化学反应，也可以是彭罗斯提倡的量子广播，但无论如何，你找不出自我意识在这里面有什么特殊的功用。

磁刺激和超声波照射的效果是暂时的、可逆的，不但能在专家指导下体验没有什么自我意识、没有“思想”的感觉，在一些猴子实验中还表现出支配猴子行为的效果，这对人也很可能有效。

就是说，三体系列里幻想的各种未来技术之中最接近现实的可能是思想钢印。

那么你觉得所谓“自我意识”真的有什么神秘的地方吗。

参考

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9. ^ https://www.semanticscholar.org/paper/The-egocentric-spatial-reference-frame-used-in-in-Ma-Hu/3f70026aa154ea60de89a96fd070437f4a9bcb7c
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15. ^ 别忘了老鼠看不懂钟表，在实验室里也并不那么容易看出昼夜变化
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22. ^ https://www.pnas.org/content/109/42/e2904
23. ^ https://rifters.com/real/articles/Science_The_Right_Choice.pdf