意識的科學在研究甚麼 ?

作者：李嗣涔

我參加了2018年4月2-7日在美國亞利桑那州土桑市舉行的《意識的科學國際會議》，這讓我有機會去了解現在國際上對意識的科學研究到底包含了哪些領域 ? 經過統計大致分成下面六個主題：量子生物學、泛靈主義、麻醉及迷幻藥、做夢與靜坐、内在談話、以及人工智慧 AI。

一、分子及量子生物學
1994年起意識的物理開始萌芽，英國的物理學家羅傑·潘若斯 (Roger Penrose)與美國亞歷桑納大學的骨科醫師史都爾特·漢默若夫(Stuart Hameroff)共同提出意識的物理，認為意識的基礎不在神經活動電位上，而是發生在神經元內擔任骨架功能之微管束(microtubule)的物質進入有序的量子狀態。

腦神經細胞壁是由許多可形成量子狀態的奈米維管束(~14 奈米)組成，當感官刺激輸入大腦神經網路時便會產生有序的量子狀態，是不同量子狀態的疊加態 (superposition)，當時間流逝，外在環境如重力會影響這些量子態之演化，不同狀態之物質分布不同時空所導致引力能量差 E等於兩狀態的時空間隔 S (物理常數如光速、萬有引力常數令其為1)，則疊加狀態會崩潰顯現唯一確定的狀態，意識就在客觀縮陷 (objective Reduction OR)時產生，也就是當量子態擴散到重力之變化滿足某些策畫(orchestrated)的條件下，宏觀的量子波會客觀的陷縮簡稱為 “Orch OR”機制如圖1所示，宏觀量子態崩潰的一瞬間大腦的意識就產生了，接著小部分微管束又開始進入量子態，意識就逐漸消失了等待下一次的”Orch OR”機制再產生新的意識，因此大腦的念頭是一波接一波，周而復始。

Panrose和他的Orch OR意識模型

我認為他們的模型已經接近意識的本質，不過相反的是意識的產生是形成疊加的量子狀態時產生，客觀縮陷時消失。因為疊加的量子狀態是複數狀態，這時虛數意識掃描進入量子狀態的神經網路架構，產生意識的內容如記憶、思想、判斷、行動。有時埋藏在神經網路的經驗會產生抑制力，不要衝動、給於建議限制行動。有時量子波會此鑽入虛空，遨遊宇宙時空獲得靈感，產生創新的思想(請參考複數時空一文)。 量子波客觀縮陷以後又恢復實數空間運作，等待下一次維管束的有序量子狀態出現也就是意識出現。這個模型經過20多年的推展及實驗的探討，有越來越多的學者開始接受這個模型，就在這次會議上也有不少論文從生理上哲學上甚至維管束分子實驗上呼應量子意識模型，當然也有一些反對的學者，比如紐約大學的哲學家戴維斯·喬莫斯 (Davis Chalmers)在這次會議上以簡單的邏輯挑戰”Orch OR”機制，認為它用來解釋意識並不完備需要修正。這正合乎我推出的意識理論，進入量子狀態才會產生意識，量子縮陷將導致意識消失，因此會後我寫了一封信支持他的推論，並介紹我的模型。

二、 泛靈主義 (Panpsychism)
愈來愈多的神經科學家及哲學家不相信唯物論的觀點，認為物質的大腦是第一性的，意識是由複雜神經網路運作所湧現出來的性質，屬於第二性的。而開始相信主觀的感覺(feeling)、明瞭(awareness)等特性是任何物體本身的基本性質，給它取了一個名字叫做 「qualia」，這種觀點稱為泛靈主義，但是泛靈主義也碰到三大困難 :

(1) 基本粒子夸克、電子、原子、分子有 qualia嗎 ? (2)這些微小的原子、分子的「qualia」要聚集起來複雜到甚麼程度才會出現可以經驗到的意識 ? 這個問題又叫做組合問題 (combination problem) ;(3) 大腦是如何組合這些原始qualia形成每個人所經驗到的意識 ?

三、麻醉及迷幻藥所改變的意識
某些藥品注入人體後會改變人的意識，比如麻醉藥會讓人喪失意識，吃迷幻藥如 DMT 等會改變人的意識狀態產生幻覺，因此研究這些藥物分子如何影響大腦神經傳導，與那些神經受體結合？影響大腦那一部位對了解意識如何產生以及在大腦的哪裡產生都有很大的助益。初步的結論是藥物會打斷神經網路間的一些長距離的信息聯繫，本來大腦是以模組方式處裡輸入的信息，並有回饋網路連結不同模組，因此意識就是模組功能組合的結果，麻醉讓人失去意識主要就是回饋網路被切斷，幻覺則比較複雜。

四、做夢及靜坐的研究
睡眠時意識喪失，但是做夢時似乎意識又活躍起來，同樣的靜坐時意識比較不活躍，因此分析這些狀態時的腦波或是大腦核磁共振圖譜休閒狀態網路的變化對意識的本質可以有比較深入的了解。

五、語言學及內在談話
對一般人而言是左腦顳葉在操控語言，也是左腦運動區在操控右手，只有百分之一點五的人是右腦操控語言。由於擅長用右手的人是多數，運動與操控語言競爭左腦神經區的結果，有小部分的人語言區會被迫散開到數個零散區域甚至移往右腦，這導致有些人會聽到內在聲音好像有人跟自己講話，被診斷為精神病患，這是人類發展語言的代價。

六、AI是否會發展出意識
人工智慧的發展一日千里，Alpha go已經在圍棋上所向無敵，打敗世界棋王，很多例行性的工作也將被機器人取代，一般人更擔心的是機器人是否會發展出像人類一樣的意識，而讓人類的生存受到威脅。英國的物理學家羅傑·潘若斯 (Roger Penrose)如圖1所示，他也是1994年最初提出意識的物理的兩位科學家之一，他用一個下西洋棋的例子來說明認為不會，這一棋局是一個和局，稍有一點下西洋棋經驗的人一看就知道結果，但是他請發展西洋棋軟體最厲害的程式例如深藍輸入棋局卻得不出結論，因為程式設計沒有考慮過這種和局狀況。也就是程式不會自我判斷，由此他下結論AI不會自行發展產生意識，當然根據我的意識模型，AI沒有進入複數的量子狀態，沒有虛數出現也不會產生意識。