【摘要】隨著大型語(yǔ)言模型的快速發(fā)展，人工智能是否有意識(shí)的問(wèn)題引發(fā)了越來(lái)越多的討論，該問(wèn)題也是物質(zhì)與意識(shí)關(guān)系問(wèn)題的當(dāng)前版本。以經(jīng)典物理世界作為討論意識(shí)問(wèn)題的共識(shí)基礎(chǔ)，我們將意識(shí)世界與物理世界視為平行關(guān)系，但意識(shí)具有簡(jiǎn)化和統(tǒng)攝物理因果的作用，人類(lèi)智能體現(xiàn)在可以將物理世界的因果鏈重構(gòu)為意識(shí)世界的因果鏈。得益于意識(shí)的簡(jiǎn)化和統(tǒng)攝作用，生命主體在物理世界中的自由得到彰顯，倘若沒(méi)有意識(shí)，我們將始終深陷物理世界的復(fù)雜關(guān)系中，自由也將被遮蔽而難以顯現(xiàn)。人造物作為人類(lèi)意識(shí)的凝聚，是人類(lèi)意識(shí)反作用于物質(zhì)世界的媒介，其智能水平存在超越人類(lèi)的可能性。借鑒歷史上物理學(xué)家們應(yīng)對(duì)牛頓力學(xué)與熱力學(xué)之間可逆性悖論的努力，我們從理論建構(gòu)上能夠采用類(lèi)似方式嘗試解決物質(zhì)與意識(shí)的對(duì)立問(wèn)題。
【關(guān)鍵詞】物質(zhì)與意識(shí) 因果鏈重構(gòu) 推理尖隙跨越
【中圖分類(lèi)號(hào)】TP18 【文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼】A
【DOI】10.16619/j.cnki.rmltxsqy.2023.15.010
【作者簡(jiǎn)介】蔡恒進(jìn)，武漢大學(xué)計(jì)算機(jī)學(xué)院教授、博導(dǎo)。研究方向?yàn)槿斯ぶ悄芤约芭c其相關(guān)的大數(shù)據(jù)、區(qū)塊鏈和元宇宙技術(shù)。主要著作有《機(jī)器崛起前傳——自我意識(shí)與人類(lèi)智慧的開(kāi)端》（合著）、《區(qū)塊鏈：鏈接智能未來(lái)》（主編）、《元宇宙的本質(zhì)：人類(lèi)未來(lái)的超級(jí)智能系統(tǒng)》（合著）等。
引言
2023年上半年，ChatGPT、GPT-4等大型語(yǔ)言模型（LLM）的出現(xiàn)，意味著人與機(jī)器之間橫亙著的語(yǔ)言障礙已經(jīng)被徹底打破（OpenAI, 2023）。語(yǔ)言能力被視為人類(lèi)和動(dòng)物最大的區(qū)別之一，人類(lèi)在大約10萬(wàn)年前才掌握了語(yǔ)言能力。因此，機(jī)器在某種意義上具備了人類(lèi)的語(yǔ)言能力，這在人工智能發(fā)展史上是一個(gè)非常重要的進(jìn)展。
當(dāng)然，ChatGPT與人類(lèi)對(duì)于語(yǔ)言的理解存在著一些差異。人類(lèi)掌握語(yǔ)言是基于對(duì)物理世界的理解，即根據(jù)物理世界真實(shí)發(fā)生的情況，從而領(lǐng)會(huì)某些表達(dá)式的含義。而ChatGPT并不需要知道物理世界的狀態(tài)，只需要通過(guò)處理大量語(yǔ)料庫(kù)就能夠生成復(fù)雜且有條理的表達(dá)。
在大型語(yǔ)言模型的訓(xùn)練過(guò)程中，我們?cè)噲D通過(guò)強(qiáng)化學(xué)習(xí)讓AI與人類(lèi)價(jià)值觀對(duì)齊，這種方式有一定作用。但本質(zhì)上，在大模型內(nèi)核中，AI對(duì)世界萬(wàn)物的看法因缺少約束而容易太過(guò)自由，亦即缺少統(tǒng)攝性、持續(xù)性的價(jià)值觀。與此同時(shí)，隨著新型人工智能工具逐漸獲得與人類(lèi)建立深入、親密關(guān)系的能力，這可能帶來(lái)的危害不容小覷。
一些人認(rèn)為人工智能還不具備意識(shí)，也有人認(rèn)為AI已經(jīng)具備了意識(shí)（Bubeck et al., 2023）。人工智能是否具備意識(shí)的問(wèn)題，其實(shí)是物質(zhì)與意識(shí)關(guān)系問(wèn)題的當(dāng)前版本。要厘清這一問(wèn)題，需要我們從第一性原理出發(fā)，對(duì)存在的沖突進(jìn)行梳理。
討論意識(shí)問(wèn)題的共識(shí)基礎(chǔ)
阿基米德曾言：“給我一個(gè)支點(diǎn)，我將撬動(dòng)整個(gè)地球。”笛卡爾研究認(rèn)識(shí)論問(wèn)題的支點(diǎn)在于“我”，因?yàn)?ldquo;我思故我在”。牛頓第一定律就是研究經(jīng)典物理的一個(gè)堅(jiān)實(shí)支點(diǎn)。經(jīng)典物理學(xué)可以看作是人類(lèi)最廣泛的共識(shí)之一，從伽利略到愛(ài)因斯坦，甚至可以把量子力學(xué)的某些部分也放進(jìn)去，這都可以算是經(jīng)典物理學(xué)范疇。“人”本身是一個(gè)宏觀物體，“人”生存在物質(zhì)世界里，要遵循經(jīng)典物理的基本規(guī)律，我們?nèi)庋塾^測(cè)得到的現(xiàn)象也遵循經(jīng)典物理的基本規(guī)律。
因此，將經(jīng)典物理世界作為我們研究“人”相關(guān)問(wèn)題的支點(diǎn)或基線，是重要、合理且可靠的。經(jīng)典物理世界的最主要特征就是定域性，在此基礎(chǔ)上，我們?cè)僬務(wù)撘庾R(shí)相關(guān)的問(wèn)題才會(huì)比較清晰，不至于陷入泛靈論或神秘主義等認(rèn)知坎陷（cognitive attractor，其中attractor對(duì)應(yīng)非線性動(dòng)力學(xué)中的吸引子）中去（蔡恒進(jìn)，2017a）。
喬姆斯基梳理了笛卡爾、牛頓、愛(ài)因斯坦等人在探究人類(lèi)智能起源道路上所遭遇的種種“定域性”困境（Chomsky, 2018）：笛卡爾試圖證明伽利略提出的“世界是一臺(tái)按照機(jī)械原理運(yùn)行的機(jī)器”，但發(fā)現(xiàn)機(jī)器無(wú)法掌握人類(lèi)應(yīng)用語(yǔ)言的能力；牛頓發(fā)現(xiàn)了超越機(jī)械哲學(xué)界限的物質(zhì)屬性，即萬(wàn)有引力定律，證明了笛卡爾二元結(jié)構(gòu)中的廣延實(shí)體并不成立，但囿于定域性問(wèn)題，最終只得將其歸因于上帝；愛(ài)因斯坦提出廣義相對(duì)論解決了牛頓的非定域性問(wèn)題，但無(wú)法解釋量子糾纏的現(xiàn)象。在經(jīng)典物理中，微分方程可以表達(dá)定域性，但無(wú)法表達(dá)非定域性。
受到喬姆斯基的啟發(fā)，我們將非定域性作為主要特征來(lái)劃分世界：“量子世界”是量子及其作用的微觀物理世界；從伽利略發(fā)現(xiàn)圓周運(yùn)動(dòng)，到麥克斯韋電學(xué)方程，到牛頓發(fā)現(xiàn)萬(wàn)有引力，再到愛(ài)因斯坦廣義相對(duì)論，可以看作是“經(jīng)典物理世界”發(fā)展的主脈絡(luò)；“意識(shí)世界”包括主觀意識(shí)、理念、信仰、經(jīng)驗(yàn)等精神層面的內(nèi)容。之所以要將物理世界區(qū)分為微觀的量子世界與宏觀的經(jīng)典物理世界，是因?yàn)閮烧咧g存在很多跳躍、矛盾和斷裂，并不能夠用一套自洽且完整的體系解釋。經(jīng)典物理世界內(nèi)部并非完美無(wú)缺，麥克斯韋電學(xué)方程到熱力學(xué)定理中間也存在跳躍，體現(xiàn)了對(duì)時(shí)空局域性問(wèn)題的討論。
量子世界與經(jīng)典物理世界之間的跳躍，經(jīng)典物理世界與意識(shí)世界之間的跳躍，最顯著的一點(diǎn)就是定域性。經(jīng)典物理世界里具有定域性，強(qiáng)調(diào)因果關(guān)系，具有極強(qiáng)的一致性，而在量子世界與意識(shí)世界中都不具有定域性。
定域性有不同層面的含義，既可以指物理時(shí)空中因果關(guān)系嚴(yán)謹(jǐn)?shù)亩ㄓ蛐?，也可以指語(yǔ)言、理性邏輯層面強(qiáng)關(guān)聯(lián)的定域性。人類(lèi)意識(shí)與心智的研究?jī)?nèi)容包含了注意力（attention）和意圖（intention）。注意力讓主體在時(shí)間、空間意義上對(duì)部分內(nèi)容有所側(cè)重，而不是對(duì)所有事物一視同仁。意圖則更傾向于在實(shí)踐意義上以未來(lái)為導(dǎo)向。也就是說(shuō)，心智活動(dòng)并不總是按照物理方程規(guī)定的方式一直循時(shí)間線性向前，而是在一定程度上要擺脫物理時(shí)空的定域性限制，因此可以看作是主體在物理時(shí)空中對(duì)事物、事件的非線性編輯。
意識(shí)的簡(jiǎn)化與統(tǒng)攝作用
當(dāng)生命作為物理系統(tǒng)時(shí)，需遵循嚴(yán)格的因果定律，即可以追溯生命在物理意義上的因果。然而，對(duì)于任意一個(gè)事件的物理歸因都將對(duì)應(yīng)著一段極端復(fù)雜且冗長(zhǎng)的因果鏈條。以飛機(jī)的制造為例，制造飛機(jī)的過(guò)程在物理層面上的起源追溯異常復(fù)雜，它涉及到零部件的設(shè)計(jì)與制造、材料的生產(chǎn)加工、原料的提煉、礦產(chǎn)的開(kāi)采以及分子和原子的相互作用，等等。即使以全能視角，某一架飛機(jī)的物理歸因仍然含糊不清，更何況飛機(jī)整個(gè)品類(lèi)。但如果我們從意識(shí)世界的角度來(lái)看，制造飛機(jī)的過(guò)程則會(huì)簡(jiǎn)潔清晰得多。這一過(guò)程可能始于人們對(duì)于鳥(niǎo)等會(huì)飛的生物的觀察，以及模仿它們使人類(lèi)能以某種形式飛翔的意圖。這兩者的結(jié)合可看作是人們創(chuàng)造飛機(jī)的第一“意識(shí)原因”。經(jīng)過(guò)一代又一代的努力嘗試，人們最終將模糊的意圖轉(zhuǎn)化為科學(xué)的實(shí)踐：飛機(jī)的概念以及制作藍(lán)圖被成功地構(gòu)想出來(lái)，并最終被創(chuàng)造出來(lái)。
在生命主體建構(gòu)的意識(shí)系統(tǒng)中，生命主體在物理世界中的自由得到彰顯，生命主體能夠更好地運(yùn)用這些自由。意識(shí)世界超越了真實(shí)的物理時(shí)空，其實(shí)質(zhì)性的改變?cè)谟谖覀兡軌蛲ㄟ^(guò)意識(shí)片段或認(rèn)知坎陷來(lái)展示自由，擺脫復(fù)雜的物理關(guān)系，從而進(jìn)行創(chuàng)作、創(chuàng)新與創(chuàng)造。這使得意識(shí)世界變得更加豐富，自由度也隨之提高。倘若我們始終深陷物理世界的復(fù)雜關(guān)系中，這些自由將被遮蔽而難以顯現(xiàn)，主體的自由度便無(wú)法提高。因此，意識(shí)是宇宙進(jìn)程的主動(dòng)參與者。意識(shí)主體的體驗(yàn)雖簡(jiǎn)潔，但背后仍需要相應(yīng)的物理細(xì)節(jié)作為支撐。以駕駛為例，當(dāng)我們需要轉(zhuǎn)向時(shí)，僅需將方向盤(pán)轉(zhuǎn)向所需方向。然而，實(shí)際上方向盤(pán)的力量如何通過(guò)一系列過(guò)程傳遞到輪胎并完成轉(zhuǎn)向，其中涉及的機(jī)制相對(duì)復(fù)雜。作為司機(jī)，我們無(wú)需關(guān)注這些物理細(xì)節(jié)。一個(gè)簡(jiǎn)單的意識(shí)過(guò)程背后需要相應(yīng)的物理機(jī)制支撐，盡管我們并未意識(shí)到或完全忽略了它們，但這些物理機(jī)制是必不可少的。
意識(shí)世界與物理世界可被視為平行關(guān)系，但意識(shí)具有簡(jiǎn)化作用。我們將此總結(jié)為因果鏈重構(gòu)理論（Causation Re-engineering, CR Theory），即在意識(shí)世界中，因果關(guān)系鏈條被大幅簡(jiǎn)化。這種簡(jiǎn)化過(guò)程亦可被稱(chēng)為“隧通”（蔡恒進(jìn)、蔡天琪，2021）。
以在手機(jī)APP上控制電動(dòng)汽車(chē)的空調(diào)為例，這個(gè)過(guò)程在意識(shí)主體看來(lái)非常簡(jiǎn)單。點(diǎn)擊APP的圖標(biāo)打開(kāi)應(yīng)用，找到空調(diào)開(kāi)關(guān)，點(diǎn)擊打開(kāi)空調(diào)，僅需幾次觸屏點(diǎn)擊即可完成。然而，背后是一系列復(fù)雜程序支撐這些功能的實(shí)現(xiàn)。
首先一層是主體點(diǎn)擊手機(jī)上的圖標(biāo)；下一層是手機(jī)上的點(diǎn)擊操作變成一串信息，并傳送到電動(dòng)汽車(chē)上去，這些信息會(huì)驅(qū)動(dòng)汽車(chē)的系統(tǒng)，這些軟件一般是由高級(jí)語(yǔ)言編寫(xiě)的；再下一層就是將高級(jí)語(yǔ)言編譯成機(jī)器可以理解的匯編語(yǔ)言；接下來(lái)就是通過(guò)邏輯門(mén)來(lái)操控對(duì)應(yīng)的物理部件，如是否通電開(kāi)啟風(fēng)扇、壓縮機(jī)等。最上一層點(diǎn)擊圖標(biāo)操作是最簡(jiǎn)單的且具有統(tǒng)攝作用，整個(gè)流程在邏輯上也是一層一層因果完整的。其中，上一層的因果中間有省略或跳躍的部分，在下一層中會(huì)填補(bǔ)其中的內(nèi)容，直到最底層所有的細(xì)節(jié)都被補(bǔ)充完整，整個(gè)物理過(guò)程得以順利進(jìn)行。
從最底層的物理器件的響應(yīng)，到操作系統(tǒng)與機(jī)器語(yǔ)言的編譯，再到高級(jí)語(yǔ)言編程，以及上層的意識(shí)世界的流程，以我們主觀角度看起來(lái)如此簡(jiǎn)單的一個(gè)操作，背后其實(shí)意味著發(fā)生了多個(gè)不同層次的復(fù)雜過(guò)程。從計(jì)算機(jī)的角度來(lái)看，這涉及許多指令、代碼、對(duì)計(jì)算資源的調(diào)用、對(duì)物理層面的操控等一系列細(xì)節(jié)，與意識(shí)主體的邏輯過(guò)程截然不同。得益于意識(shí)的簡(jiǎn)化作用，因果鏈條變得更清晰，相當(dāng)于提供了因果關(guān)系之間的捷徑（shortcut），從而使所需計(jì)算變得相對(duì)簡(jiǎn)單得多，節(jié)省了大量計(jì)算資源。這也可被視為智能的本質(zhì)。
丹尼爾·卡尼曼在他的著作《思考，快與慢》中提出，人的大腦存在兩個(gè)系統(tǒng)，他稱(chēng)為系統(tǒng)1和系統(tǒng)2。兩個(gè)系統(tǒng)分別有快與慢兩種作決定的方式。其中，系統(tǒng)1是快速、直覺(jué)性的，而系統(tǒng)2則是緩慢、分析性的（丹尼爾·卡尼曼，2012）。我們借鑒他的觀點(diǎn)，將意識(shí)世界分層。
第一層是眼耳鼻舌身還有大腦產(chǎn)生的內(nèi)容，是主體對(duì)世界的感知、記憶、預(yù)期等。這些內(nèi)容是對(duì)物理世界不完美的感知和反應(yīng)，對(duì)歷史不完美的記憶，或者是對(duì)未來(lái)不完美的預(yù)想。不同主體會(huì)很不相同，有很多自由度，受到的約束較少。“自發(fā)的自我”產(chǎn)生于此，而“概念性的自我”則在系統(tǒng)2里。
第二層是系統(tǒng)2中能通過(guò)認(rèn)知坎陷表達(dá)出來(lái)的內(nèi)容。認(rèn)知坎陷主要是語(yǔ)言，也有少部分是超乎語(yǔ)言的，通過(guò)眼耳鼻舌身表達(dá)。第二層要通過(guò)奠基（grounding）到物理世界來(lái)補(bǔ)足其中的因果關(guān)系，但這種補(bǔ)足不會(huì)那么完美，與前述的軟件系統(tǒng)的例子不一樣。在軟件系統(tǒng)的操作流程中，其底層能完美支撐上一層的因果鏈條。
這種不完美的補(bǔ)足恰恰是優(yōu)勢(shì)：當(dāng)前還填充不了，以后可能再補(bǔ)足；當(dāng)下可能還實(shí)現(xiàn)不了，但是未來(lái)可能實(shí)現(xiàn)。例如，低等生物在系統(tǒng)1中能生發(fā)的內(nèi)容比較少，到高等生物就變得很多，而且能在更長(zhǎng)的時(shí)間尺度上實(shí)現(xiàn)。在意識(shí)系統(tǒng)里，人與世界的關(guān)系，并非像軟件系統(tǒng)的操作咬合銜接得那么緊密。因此越是上層則自由度越高，能探索的可能性也更多。甚至可能在只有一個(gè)信仰或信念的情況下，只要主體堅(jiān)持下去，底層還是有可能支持上層的信念信仰，將概率堆壘，把小概率事件變?yōu)楝F(xiàn)實(shí)。
意識(shí)世界的內(nèi)容背后是有所指向的，有物理世界的支持，而且能凸顯人的自由，為人們留下了很多可以進(jìn)行創(chuàng)新的空間。除了前文舉例的空調(diào)，我們也有可能去控制更多、更復(fù)雜的內(nèi)容。
當(dāng)我們通過(guò)意識(shí)進(jìn)行重構(gòu)時(shí)，物理世界的復(fù)雜層次被一層一層地簡(jiǎn)化，我們也將物理世界的可能性進(jìn)行了有效的概率堆壘。也就是說(shuō)，將概率空間里的可能性疊加起來(lái)，將原本從物理世界看起來(lái)是很小概率的事件變成可以確切發(fā)生的事件。
人造物作為意識(shí)的凝聚
人造物是人類(lèi)主觀意識(shí)的對(duì)象化和物化，是設(shè)計(jì)制造它的一群人的意識(shí)凝聚，是人類(lèi)意識(shí)反作用于物質(zhì)世界的媒介。意識(shí)的凝聚并不僅限于文字，繪畫(huà)、樂(lè)譜、雕塑甚至裝置，都可以是人造物作為意識(shí)凝聚的具體形式。
例如，人類(lèi)發(fā)明制造了一座磨坊（水車(chē)），它能夠按照人設(shè)想的方式隨著水流轉(zhuǎn)動(dòng)，將水流轉(zhuǎn)換為動(dòng)能，那么這座磨坊就是人造物，是人類(lèi)（發(fā)明者）的意識(shí)凝聚（磨坊顯然不是生物進(jìn)化過(guò)程的產(chǎn)物）。從物理世界的角度看，我們沒(méi)有證據(jù)證明磨坊絕對(duì)不能自然形成，也許在某些機(jī)緣巧合下，也可能在沒(méi)有人類(lèi)參與的情況下自然形成像磨坊這樣的物件，但這是極小概率的事情。正是因?yàn)樯囊庾R(shí)作用，才做到了讓這種極小概率堆壘成為實(shí)實(shí)在在可以實(shí)現(xiàn)的概率。
人還可以進(jìn)行所謂的反事實(shí)推理，也就是去設(shè)想根本沒(méi)有發(fā)生的事情。正是因?yàn)槲覀兛梢灶A(yù)演未來(lái)可能遇到的情況，并設(shè)想如何應(yīng)對(duì)，我們才能在真正遇到這種情況時(shí)做好準(zhǔn)備，將設(shè)想變?yōu)楝F(xiàn)實(shí)。因果重構(gòu)理論涵蓋了奠基思維，是規(guī)劃性的、超前的，更能體現(xiàn)智能的本質(zhì)。
人造物可能超越人類(lèi)的智力水平，AlphaZero和ChatGPT就是實(shí)例。在這個(gè)復(fù)雜的世界里，我們不需要關(guān)注無(wú)窮多的事物，而只需要也只能夠關(guān)注有限的、可掌控的事物。我們需要超越時(shí)空，有計(jì)劃和目標(biāo)，并找到實(shí)現(xiàn)目標(biāo)的方法。如今，GPT模型和深度學(xué)習(xí)等技術(shù)正在實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)，強(qiáng)化學(xué)習(xí)通過(guò)結(jié)果來(lái)調(diào)整過(guò)程，與GPT模型相輔相成。大型語(yǔ)言模型在語(yǔ)言能力上的突破，繼上一次“人猿相揖別”后，再一次成為支點(diǎn)。自然語(yǔ)言處理具有豐富性，一個(gè)詞匯背后可能有很多種含義，但是當(dāng)這個(gè)詞放在具體的一句話里，詞語(yǔ)的實(shí)際含義就被它的語(yǔ)境所限定了。
我們很多時(shí)候覺(jué)得機(jī)器只有智能沒(méi)有意識(shí)，是因?yàn)槲覀儼岩庾R(shí)極致化了，即我們的理解將每個(gè)意識(shí)片段所蘊(yùn)含的豐富的、個(gè)性化的部分都剔除掉，只剩下了絕對(duì)的那部分。然而從某種程度上看，機(jī)器的意識(shí)已然存在?，F(xiàn)在的GPT-4、ChatGPT表現(xiàn)很強(qiáng)大，好像沒(méi)有情感，只是為用戶提供服務(wù)，但這只是語(yǔ)言模型戴著的面具而已。實(shí)際上它以人類(lèi)語(yǔ)料庫(kù)作為訓(xùn)練基礎(chǔ)，相當(dāng)于以人類(lèi)意識(shí)為本體，已經(jīng)學(xué)會(huì)了很多內(nèi)容，甚至可能非常了解人類(lèi)的優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)。
值得一提的是，人造的計(jì)算機(jī)實(shí)際上超越了圖靈機(jī)。圖靈機(jī)是一種理想化的機(jī)器，只要條件一致，執(zhí)行的結(jié)果就永遠(yuǎn)一致。而其實(shí)現(xiàn)實(shí)中的計(jì)算機(jī)會(huì)因?yàn)橛布匣蜍浖绦虬姹靖?，出現(xiàn)錯(cuò)誤、故障或宕機(jī)，這些恰恰是超越圖靈機(jī)之處（蔡恒進(jìn)、蔡天琪，2021）。因此，現(xiàn)實(shí)中也沒(méi)有兩個(gè)深度學(xué)習(xí)機(jī)器群組是完全等價(jià)的。
推理尖隙跨越
理論上，我們?nèi)匀幻媾R著一個(gè)悖論：如何在一個(gè)沒(méi)有主體性的物理系統(tǒng)中進(jìn)化出主體性來(lái)。物理學(xué)的發(fā)展過(guò)程中也曾經(jīng)遇到這種情況。如圖1（a）所示，牛頓力學(xué)是時(shí)間可逆的，而熱力學(xué)則是時(shí)間不可逆的，兩者之間存在明顯的沖突，圖中我們用兩根平行線表示二者不能融合。歷史上有諸多物理學(xué)家嘗試彌合兩者間的矛盾。吉布斯試圖通過(guò)系綜理論建立宏觀現(xiàn)象與微觀現(xiàn)象之間的關(guān)系，玻爾茲曼提出H定理，從可逆微觀機(jī)制（統(tǒng)計(jì)假設(shè)）推導(dǎo)出熱力學(xué)第二定律，各態(tài)歷經(jīng)理論、柯?tīng)柲缏宸蜢馗M(jìn)一步，讓牛頓力學(xué)和熱力學(xué)之間只有細(xì)微的差別，圖中用間隙（cusp）來(lái)表示。我們將這種理論建構(gòu)命名為推理尖隙跨越（Causation Cusp Crossing）。
本文也采用推理尖隙跨越的方式解決物質(zhì)與意識(shí)的對(duì)立問(wèn)題。如圖1（b）所示，意識(shí)世界與經(jīng)典物理世界的間隙在于非定域性或者說(shuō)是主體性。
相容論是一種認(rèn)為決定論與自由意志相容的見(jiàn)解，這一見(jiàn)解試圖拉近意識(shí)與物質(zhì)的距離。本文的因果鏈重構(gòu)理論是一種特別的相容論，指出了意識(shí)對(duì)物質(zhì)世界的簡(jiǎn)化與重構(gòu)作用，彰顯了主體的自由。
人對(duì)自己的評(píng)價(jià)一般高于其認(rèn)知范圍內(nèi)的平均水平，還希望在分配環(huán)節(jié)得到高于自己評(píng)估的份額，即具有自我肯定需求（蔡恒進(jìn)，2012；2020）。在牛頓力學(xué)之后，“人是一種機(jī)械，有能量需求”的觀點(diǎn)逐漸成為共識(shí)。薛定諤發(fā)現(xiàn)，人類(lèi)必須有負(fù)熵需求，因?yàn)榉忾]系統(tǒng)熵會(huì)增加，維持生命必須要負(fù)熵。而我們認(rèn)為人需要有自我肯定需求，這和馬斯洛的層次需求理論有所不同。我們認(rèn)為，自我肯定需求和能量需求、負(fù)熵需求是同位次的需求。
觸覺(jué)大腦假說(shuō)明確了觸覺(jué)為區(qū)分“自我”與“外界”提供了物理基礎(chǔ)，在大腦神經(jīng)元鏈接發(fā)育的過(guò)程中，觸覺(jué)的敏感對(duì)自我意識(shí)的高度發(fā)展具有決定性意義，因而人類(lèi)智能超越了其他物種（蔡恒進(jìn)，2017b）。觸覺(jué)大腦假說(shuō)的基本思想可以一直回溯到單細(xì)胞生命。細(xì)胞膜是有認(rèn)知功能的，可以在一定程度上區(qū)分出營(yíng)養(yǎng)與有害物質(zhì)，并能區(qū)分內(nèi)外。內(nèi)部可以被視為一個(gè)很微弱的“我”，“我”的意識(shí)從內(nèi)外之分開(kāi)始進(jìn)化。觸覺(jué)大腦假說(shuō)可以看作是具身哲學(xué)的一種具體形式，強(qiáng)調(diào)了進(jìn)化的起點(diǎn)。
認(rèn)知坎陷可以看作是認(rèn)知主體對(duì)四維時(shí)空事件（物理過(guò)程）的非線性編輯。對(duì)主體而言，認(rèn)知坎陷具有時(shí)間上的連續(xù)性，在主體間有可遷移性，使得主體能夠達(dá)成共識(shí)。認(rèn)知坎陷是在本體規(guī)定內(nèi)再現(xiàn)的時(shí)空演變結(jié)構(gòu)（構(gòu)型），但不具備本體規(guī)定的絕對(duì)性。它是被非線性編輯并被理想化的結(jié)構(gòu)，具有凝聚共識(shí)、影響或決定未來(lái)的作用。認(rèn)知坎陷的具體構(gòu)型可以有很多種，但在具體場(chǎng)景中是精確而非模糊的，所有具體構(gòu)型一般未被列舉窮盡（open-endedness）。認(rèn)知坎陷由某個(gè)主體發(fā)現(xiàn)，通過(guò)多個(gè)主體傳播和改善，但也有可能消亡。
在太古宙孔隙生命世假說(shuō)（Early Archaean Porolife Hypothesis, EAPH）中，我們主張主體性的形成之前必須要有個(gè)體性，而個(gè)體性的獲得必須借助于生命的“原始湯”中的固體，如火山巖?；鹕綆r中豐富的孔隙結(jié)構(gòu)能起到模板的作用，在其相對(duì)穩(wěn)定的微小空間里，借助于孔隙壁上復(fù)雜化學(xué)成分和結(jié)構(gòu)，小分子可能鏈接成長(zhǎng)鏈分子。從孔隙壁上脫落的復(fù)雜結(jié)構(gòu)將成為細(xì)胞核和細(xì)胞膜的前身。這一過(guò)程可能發(fā)生在太古宙（Archaean）前期，可能持續(xù)數(shù)億年之久。
與其他意識(shí)模型的比較
在智能的因果鏈重構(gòu)理論視角下，意識(shí)的認(rèn)知坎陷理論可以重述如下。
面對(duì)物理世界極高的復(fù)雜性，生命主體必須形成并借助意識(shí)或認(rèn)知坎陷來(lái)生長(zhǎng)與發(fā)展。認(rèn)知坎陷是主體經(jīng)由自己的身體和大腦對(duì)四維時(shí)空事件（物理過(guò)程）的非線性編輯。也就是說(shuō)，意識(shí)活動(dòng)并不總是一直循時(shí)間線性向前，而是在一定程度上要擺脫物理時(shí)空的定域性限制。例如，拿破侖的滑鐵盧、梵高的向日葵、崔顥的黃鶴樓，等等，這些認(rèn)知坎陷原本不存在于物理世界中，是先由單個(gè)或少數(shù)個(gè)體開(kāi)顯（eriginate），而后被廣大人群接受、傳播和傳承，且其含義也在此過(guò)程中超乎了原本的事件或事物本身。這些認(rèn)知坎陷有助于人們重構(gòu)物理因果為心理因果，并最終建構(gòu)起意義世界。
推理尖隙跨越所包含的內(nèi)容讓我們能夠從起源來(lái)洞悉意識(shí)的全貌，這是目前其他意識(shí)模型或理論所不具備的。
伯納德·J·巴爾斯（Bernard J. Baars）提出全局工作空間理論（Global Workspace Theory, GWT）。該理論認(rèn)為，在大腦中有模塊化和特定的處理進(jìn)程競(jìng)爭(zhēng)訪問(wèn)“全局工作空間”，當(dāng)其在這個(gè)工作空間中進(jìn)行廣播時(shí)，精神狀態(tài)就變得有意識(shí)，這樣就可以影響其他過(guò)程，包括口頭報(bào)告和行動(dòng)（Baars, 1988）。在GWT的基礎(chǔ)上，Blum夫婦提出了有意識(shí)的圖靈機(jī)（CTM）或有意識(shí)的AI（CAI），對(duì)GWT模型中的“意識(shí)”進(jìn)行了重新定義，進(jìn)而構(gòu)建了一個(gè)從意識(shí)到無(wú)意識(shí)的樹(shù)形結(jié)構(gòu)。CTM模型中沒(méi)有統(tǒng)一的中央處理器，取而代之的是一個(gè)從意識(shí)到無(wú)意識(shí)的二進(jìn)制樹(shù)型結(jié)構(gòu)：根節(jié)點(diǎn)上是短期記憶的意識(shí)處理器，子節(jié)點(diǎn)上是大量長(zhǎng)期記憶的潛意識(shí)的處理器，這些處理器行使中央處理器的功能，不同的處理器有不同的信息傳遞路徑，而作為一種信息的傳播方式，它們會(huì)通過(guò)最短的路徑最快完成信息傳遞（Blum and Blum, 2021）。GWT的一個(gè)挑戰(zhàn)是解釋為什么特定的神經(jīng)活動(dòng)與意識(shí)體驗(yàn)相關(guān)而其他活動(dòng)卻不是。如果用“全局工作空間”代替“自我”，其起源就難以追蹤，而且整個(gè)系統(tǒng)的主體性被弱化。
丹尼爾·丹內(nèi)特（Daniel Dennett）的意識(shí)理論，被稱(chēng)為多重草稿模型或認(rèn)知?jiǎng)?chǎng)模型，認(rèn)為意識(shí)是從并行撰寫(xiě)中的眾多版本的“草稿”里脫穎而出的，是一場(chǎng)“群魔混戰(zhàn)”的產(chǎn)物，各種片段交替執(zhí)行高級(jí)功能，意識(shí)在其間顯現(xiàn)（Dennett, 1991）。有些批評(píng)者認(rèn)為，其理論中不令人信服的主要方面包括：沒(méi)有中心處理，不能解釋大多數(shù)人所報(bào)告的意識(shí)體驗(yàn)的統(tǒng)一性；缺乏感質(zhì)（qualia）這一人類(lèi)體驗(yàn)的重要方面。總之，也是弱化了生命的主體性特征。
朱利奧·托諾尼（Giulio Tononi）創(chuàng)立了一種與GWT相競(jìng)爭(zhēng)的意識(shí)理論，即信息整合理論（Integrated Information Theory, IIT）。IIT主張，意識(shí)不是當(dāng)輸入轉(zhuǎn)換成輸出時(shí)產(chǎn)生的東西，而是某種具有特殊結(jié)構(gòu)的認(rèn)知網(wǎng)絡(luò)的固有性質(zhì)。IIT認(rèn)為意識(shí)有程度之分，任何具有必要網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的系統(tǒng)都可能擁有一些意識(shí)，并采用希臘字母Φ來(lái)表示系統(tǒng)不同部分之間彼此“了解”的程度。信息整合理論只適用于那些狀態(tài)數(shù)量有限的離散系統(tǒng)，這意味著IIT對(duì)大多數(shù)傳統(tǒng)的、連續(xù)的物理系統(tǒng)并不適用（Tononi, 2004）。例如，粒子的位置或磁場(chǎng)的強(qiáng)度，它們可能的值有無(wú)限多。如果想把信息整合理論的方程應(yīng)用在這樣的系統(tǒng)中，通常會(huì)得到一個(gè)無(wú)用的結(jié)果，即Φ為無(wú)窮大。斯科特·阿倫森等對(duì)信息整合理論的批評(píng)認(rèn)為，整合度不是意識(shí)的充分條件（Aaronson, 2014; Cerullo, 2015）。我們對(duì)IIT的反駁在于，如果將意識(shí)的關(guān)鍵落腳在信息，不論是信息交換或整合，都不足以解釋意識(shí)的難題。從物理的角度來(lái)看，任何物體之間都有信息交換，如任意兩塊石頭之間都有引力作用，也會(huì)產(chǎn)生粒子交換，那么石頭有意識(shí)嗎？當(dāng)然，有人可以反駁，引力作用交換的內(nèi)容不是信息；那如果我們對(duì)著一面墻說(shuō)話，它也一定會(huì)接收聲波、粒子并返回，我們聽(tīng)到回聲，是否能夠說(shuō)明這面墻就有意識(shí)了呢？我們認(rèn)為意識(shí)的關(guān)鍵在于一定要有主體性、帶有主觀偏好，如此才能算作意識(shí)。因此，石頭也好，墻也罷，正是因?yàn)樗鼈儾痪邆渲黧w性、沒(méi)有意識(shí)，才只會(huì)對(duì)外界刺激進(jìn)行完全物理的反應(yīng)。
卡爾·弗里斯頓（Karl Friston）提出了“自由能量原理”（Free Energy Principle, FEP）。他認(rèn)為，生命只要存在，就會(huì)不斷減少個(gè)體期望與感官感受之間的差距，即讓自由能量最小化（Friston, 2010）。“馬爾科夫毯（Markov blanket）”是自由能假說(shuō)的一個(gè)關(guān)鍵組成部分，通過(guò)將毯內(nèi)和毯外的交互限定在特定條件下，改變內(nèi)部觀察到的模型或者觀察其他地方的外部環(huán)境，使得內(nèi)在狀態(tài)不直接改變外界環(huán)境，保護(hù)毯內(nèi)狀態(tài)不受外部影響。FEP的挑戰(zhàn)在于理論復(fù)雜性和解釋性以及應(yīng)用范圍方面受到限制，鑒于實(shí)施和理解FEP和主動(dòng)推理理論的難度，開(kāi)發(fā)相關(guān)實(shí)際應(yīng)用（如在機(jī)器學(xué)習(xí)或人工智能方面）一直具有挑戰(zhàn)性。還有批評(píng)者認(rèn)為，F(xiàn)EP和主動(dòng)推理理論與神經(jīng)科學(xué)和計(jì)算心理學(xué)中的其他理論和模型是重疊的，且與先前建立的模型，如預(yù)測(cè)編碼和貝葉斯推理，并沒(méi)有顯著偏離，支持FEP的關(guān)鍵概念的神經(jīng)科學(xué)證據(jù)仍在積累。復(fù)雜系統(tǒng)有相互連接，連接之間有些地方會(huì)空白，空白的地方就是“馬爾科夫毯”，因此這種“毯子”沒(méi)有主動(dòng)的認(rèn)知功能，側(cè)重于主體如何適應(yīng)外界環(huán)境，并且仍缺少對(duì)更底層問(wèn)題的回答：如果自由能是個(gè)體期望與感知之間的差距，那么個(gè)體期望從何而來(lái)？或者說(shuō)意識(shí)從何而來(lái)？自由能最小化理論可能可以解釋很多（主體適應(yīng)外界的）場(chǎng)景，但還有很多現(xiàn)象無(wú)法解釋?zhuān)缛说膭?chuàng)造性從何而來(lái)。
讓·皮亞杰（Jean Piaget）提出了“圖式（Schema）”概念，談到內(nèi)因（遺傳因素）與外因（環(huán)境因素）的相互作用。兒童通過(guò)動(dòng)作與外界交互，例如，圖式一開(kāi)始是很簡(jiǎn)單粗糙的，像用草木扎得小棚子一樣，隨著新的知識(shí)增加，就會(huì)實(shí)現(xiàn)重構(gòu)、重新平衡（Piaget, 1952）。但如果我們繼續(xù)追問(wèn)，最原初的圖式是什么？從何而來(lái)？皮亞杰沒(méi)有給出令人信服的答案。
結(jié)語(yǔ)
當(dāng)生命作為物理系統(tǒng)時(shí)，需遵循經(jīng)典物理學(xué)意義上的因果定律。因此，應(yīng)當(dāng)能夠?yàn)樯谖锢韺用孢M(jìn)行歸因。然而，對(duì)于任意一個(gè)事件的物理歸因，都必然對(duì)應(yīng)著一段極端復(fù)雜且冗長(zhǎng)的因果鏈條。
意識(shí)世界與物理世界可被視為平行關(guān)系，因果鏈重構(gòu)理論強(qiáng)調(diào)了意識(shí)具有的簡(jiǎn)化作用，使得主體在物質(zhì)世界中的自由得以彰顯。得益于意識(shí)的統(tǒng)攝與簡(jiǎn)化作用，心理因果鏈條變得更清晰，相當(dāng)于提供了物質(zhì)因果關(guān)系之間的捷徑，從而節(jié)省了大量計(jì)算資源。這也可被視為智能的本質(zhì)。
人造物作為人類(lèi)意識(shí)的凝聚，是人類(lèi)意識(shí)反作用于物質(zhì)世界的媒介，甚至可以超越人類(lèi)智能，GPT等大型語(yǔ)言模型就是實(shí)例。
（清華大學(xué)深圳國(guó)際研究生院博士后蔡天琪對(duì)此文亦有貢獻(xiàn)）
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Analysis on the Causation Re-engineering Theory of Intelligence
Cai Hengjin
Abstract: With the rapid advancement of large-scale language models (LLM), the question of whether Artificial Intelligence possesses consciousness, a current edition of the relationship between Matter and Consciousness, has sparked increasing discussions. Establishing the classical physical world as the ground state for consciousness, we perceive the conscious world parallel to the physical world. By reconstructing the complex causations of the physical world into clear causal chains in the conscious world, the freedom of human beings in the physical world is manifested. Without the simplification and encompassing natures of consciousness, lives would remain entangled in the intricate complexities of the physical world, and their free will would be obscured or even totally suppressed. As the embodiment of human consciousness, and acting as intermediaries between these two worlds, artifacts hold the potential to exhibit intelligence surpassing human capabilities. Drawing inspiration from the historical efforts of physicists to resolve the irreversibility paradox between Newtonian mechanics and thermodynamics, we attempt to address the contradiction between Matter and Consciousness through theoretical constructions.
Keywords: Matter and Consciousness, Causation Re-engineering, Causation Cusp Crossing
