意识是从大脑的导航系统里出现的—AI的意识会不会也这样出现的？

人类意识是从我们大脑的导航系统里出现的——AI的意识会不会也是这么出现的？
Rick Mammone

科幻电影《机械姬》里，由艾丽西亚·维坎德扮演的科幻人形机器人艾娃。图片来源：电影剧照
那句很有名的话，
“我思，故我在”，
是笛卡尔说的。简单来说，就是说，如果我有足够的自我意识去问“我存在吗？”这个问题，那答案就是个响亮的“是的！”——因为是“我”问了这个问题。
动物的大脑，用一个内部的自我和世界的表征模型来帮助它活下去。意识，就是你对“你存在”和“世界存在”的觉知。最基本层面的意识，就是知道你的身体和这个世界是分开的。这个对身体和世界分离的觉知，还有好几层，有时候叫做身体自我。这包括你知道你在空间里的位置，知道你可以控制你的身体和身体的各个部分，知道你只能从你自己在空间里的这个视角看世界。我们马上就会看到，世界的内部模型里其实有一张用来导航的认知地图。这个世界模型里，还包括“心理理论”（ToM），让我们能把其他动物和人类看成是有自己思维的生物。所以，我们就会预测它们的行动会和无生命的东西不一样。这种对其他动物有“心”的觉知，反过来也让我们觉察到，我们自己也被看作是有“心”的。
意识，经过很多年的演化，走了一条跟智慧演化差不多的路。智慧和意识不一样，但是两个有关联，都是心灵的一部分。智慧更多是关于你怎么跟世界互动，通过学策略去解决问题。说来也奇怪，大家对智慧这东西的神秘感，远远比不上对意识的神秘感。所以我们先聊聊，智慧到底是怎么来的。包括我们自己在内，动物的智慧，随着时间进化，是为了提升我们在世界里导航的能力，既能躲避掠食者，又能找到食物和配偶。一本非常棒的书，叫《智慧简史》（A Brief History of Intelligence），是Max Bennett写的。他把智慧的演化分成五个阶段：操控、强化、模拟、心理化和语言化。

生物智慧的进化和机器智慧的进化对比。图片来源：The Quantastic Journal，基于作者信息和Max Bennett的《智慧简史》的概念
大概5.5亿年前，“操控”进化出来，帮动物决定要继续往前还是退回去，这取决于是可能的奖励大，还是可能的惩罚大。接着是“强化学习”，帮动物根据过去的经验，做出下一个动作，好增加未来拿到奖励的机会。“模拟”，是动物想象未来动作和可能后果的能力，提前想好哪个是“最优动作”。“最优动作”通常就是那个被认为最可能带来最大未来奖励的动作。“心理化”，就是能想象自己和其他生物都有心和个性。这是ToM的能力，就是能在模拟里把自己和别人的心理也一起建模进去。这个能力让动物在合作和竞争里都有更高成功率。智慧进化的最后阶段，Bennett叫它“语言化”，也就是语言的使用，能让知识快速从一个头脑传到另一个头脑，不需要每个人都再用强化学习去反复试错了。
在智慧进化的整个过程中，动物都被认为有某种“主动性”，它们可以根据世界的当前输入和自己的历史经历，随时选择自己的动作。这种主动性可以看成是一种“自我”的模型，经过几百万年的进化，慢慢变得越来越多层次、越来越自觉。人类（也许还有其他动物）现在这种自我觉知状态，就是我们说的“自我意识”。咱们来回顾一下，动物的这种自我觉知是怎么进化的，AI以后会不会也进化出这样的东西。
AI的进化，和动物智慧的进化，其实走了很多相似的路。随着AI的不断进化，AI的“意识”可能也会跟人类一样，以类似的方式慢慢浮现出来。
你家还是我家
1971年，O’Keefe和Dostrovsky发现了老鼠海马体里的“位置细胞”。位置细胞在动物到达环境里的某个特定位置时，放电频率就会增加。比如说迷宫的一个岔路口，某个位置细胞只在老鼠到这个岔路口时放电，另外一个位置细胞则负责另一个位置。所有位置细胞覆盖整个环境的所有位置，就形成了一张认知地图。

海马体位置细胞在导航时有目标导向的矢量场。ConSinks和矢量场在蜂巢迷宫中组织位置细胞的活动。放电模式由指向特定位置的矢量场很好地描述，研究者Jake Ormond和John O’Keefe把这个点叫做“汇聚点”，简称ConSink。（a）显示3号老鼠所有起点平台和目标平台。虚线框是b的部分。（b）试验1的四个选择示意图。动物被困在“子试验起点”，直到两个相邻平台升起，然后它通过移动到“选定平台”来做选择。（c）动物的朝向相对于参考点（ConSink）计算，是正前方0°和自我空间里目标点方向之间的角度。（d）一个ConSink位置细胞的代表例子。左边两个图是两个独立试验中的路径（白色）和放电点（红色）。目标平台边界黑色。中间两个图是位置场热图（右上角最大放电率），全部路径（灰色）和放电点（红色）。右二是矢量场，显示不同位置的平均头部方向。ConSink是红色实心圆。最右是极坐标图，显示相对于ConSink的头部方向分布（来源：lacense CC）。
大概5.2亿年前，脊椎动物在寒武纪大爆发时第一次出现。所有脊椎动物，包括哺乳动物，都有海马体，而且大部分被认为都有位置细胞。位置细胞的功能，代表了一种非常原始的意识。动物知道自己在世界的某个特定位置。这是一种身体自我意识，知道“我”有一个有限的身体，正处在世界里的一个特定点上。在世界上无数的物体里，能有这个独特能力的东西，其实真不多。

上面：一个飞行蝙蝠身上的遥测系统，按比例绘制；左边：从飞行蝙蝠的海马体记录到的3D位置细胞的例子。神经元的空间放电的3D图。左上：放电点（红点）叠加在蝙蝠位置轨迹（灰线）上；还展示了四个电极通道上的放电波形（平均±标准差）。右上：3D颜色编码的放电率地图，右上角标注了最大放电率。下面：包围神经元位置场的凸包（红色多边形）和蝙蝠飞行时覆盖的空间（灰色多边形）；右边：3D空间在飞行蝙蝠的海马体里是均匀编码的，几乎是各向同性的。（A到D）是从四只蝙蝠海马体记录到的所有位置场（不同颜色代表不同神经元）。蝙蝠1到3（A到C）测试于长方体飞行房，蝙蝠4（D）测试于立方体房间。（来源，感谢Nicholas M. Dotson和Michael M. Yartsev，2013年）
2005年，Edvard Moser和May-Britt Moser发现了内嗅皮层（EC）里的网格细胞。内嗅皮层是跟海马体（位置细胞的老家）和新皮层（决策者）交流的。网格细胞会在环境里的固定间隔放电，形成一种类似笛卡尔坐标系或者网格的东西，叠加在认知地图上，帮助动物在空间里导航。网格细胞，还有其他一些细胞，比如头方向细胞和边界细胞，一起构成我们和其他动物用来导航世界的完整认知地图。O’Keefe和Moser夫妇因为发现了大脑的导航系统，2014年获得了诺贝尔生理学或医学奖。这个导航系统里，因为位置细胞的存在，环境里的一些地标也被标注出来了。

这个世界的内部模型，是我们所觉知（意识到）的真实世界的第一层近似版。这个阶段的自我模型，就是认知地图上代表我们当前所在位置的一个有限区域。有点像你在商场地图上看到的那个“你在这里
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