1.大脑与神经网络的相似性
从上图可能看不出任何相似性,图2的 x 相当于图1的 Synaptic terninals(突触终端),x 指向 f 的箭头相当于 Axon(轴突),f 可以看作整个神经细胞,y 可以看作 Dendrite(树突)。参考生物神经系统中神经元的排布,铺出人工神经网络(ANN)。
图3是一种相当广泛的基本神经网络的结构,但与实际的人的神经系统还是有差别:
·这种一层一层的连接是人为设计的,神经系统并不存在明显的一层一层的概念,实际的神经元是可以跨层的(ResNet有这种设计)。
·神经系统没有明显的输出层(output),其中间的隐藏层(hidden)的输出随时也可以作为输入来进行分析。(上一条与这一条实际是相同的,但还是应该点出来)。
而人工神经网络最大的成功之处,就是完成了对人脑的功能的仿真,而其广泛运用还要在成熟的训练方法和大量的数据基础之上。
·成熟的训练方法:目前使用的都是梯度法,人脑的具体训练过程可能与梯度法类似,但具体过程我仍不清楚。
·大量的数据:这是一个自然的道理,不同的(有效的)数据越多,对未知关系的刻画就越清晰,这个可以用投针实验的次数对 pi(3.1415926535...)的估计来类比。
到此,你是否同意如下观点:
人工神经网络是对人脑形成功能的具体过程的刻画,可以利用人工神经网络对大脑的具体功能做出解释。
2. 意识的客观性
我们的“意识”可以“主观”操控,所以我们觉得意识是主观的,但其实不然(注意没有被验证)。为了让你意识到“意识”是客观的,我只是提出以下两件事。
A. “意识”在被你意识到之前就已经产生了。
B. 毒品可以影响到你的意识,你的意识可以被“操控”。
A :你在看到快乐或者悲伤的视频,你会产生快乐或者悲伤的情绪以及相关的表现,在此过程中监测大脑的反应。发现大脑在你表现出快乐或悲伤之前就已经发生了变化,这意味着意识在你表现出来之前就已经产生了。但这还不能说明你在意识到“意识”之前,意识是否产生,但有一定的依据。上述中大脑的变化是物理的,可以被测量的。
B. 毒品的成瘾机制是操作神经元之间的信号素(各种用作信号的物质,如苯丙胺),使你产生舒适、安心等正面的情绪。这从一个侧面说明你的情绪(意识的一部分)是可以被操控的。(但毒品所造成的正面情绪是基于干预正常过程形成的,会降低脑中对信号素的敏感度,这种伤害是透支的,永久性的,因此毒品不能尝试,因为尝试哪怕一次都是不可逆的过程,就像死亡一样)
从以上两个事例中可以有如下观点:
意识在脑中形成,且你的意识是可控的,只是精确的控制方法仍然未知。
3. 我是谁
在 意识是客观的 基础之上,再来认识一下自己。所谓的情感、认知、思考、推理假设都算作意识的一种,这就意味着你不过是被你大脑所驱使的一台机器,而从大脑的实际功能实现过程来说,与人工神经网络没有区别,你我意识的不同只是网络中参数的不同而已。
但这还是不能解释为什么我们会觉得:
我们训练出来的神经网络没有意识
但这是真的吗?并不是。你不能代替神经网络说他没有意识,正如庄子所说:子非鱼,安知鱼之乐;子非我,安知我不知鱼之乐。
思考以下实验:
自动控制原理中很普遍的例子:烧水时控制水温为50摄氏度,高了它会让自己降下来,低了它会让自己升上去,它有意识吗?
上述实验中有一个很重要的点,那就是反馈,就是它自己必须时刻知道自己的温度,在这样的描述下,你是不是觉得它有了意识。
由于在现实生活中,这种感受只出现在有生命的东西上,所以你会觉得那就是意识。
而我们意识给我们的很虚幻的感觉,就是因为在现实中找不到对应。此时就应该思考:什么是虚,什么是实。
我们是参数不同的神经网络,我现在说我是个机器人,你会相信吗?
4. 虚与实
在此,我需要提出我的观点:没有虚与实,只有实。
我们所有的感受,都是一种大脑状态的对应关系。虚和实都是感受,他是有物质基础的,因此它都对应了一种大脑的状态。如果你人为大脑是一个神经网络,那就是不同输入时的输出。
房子是实的,因为输入的是你的眼睛;高兴是虚的,因为输入的是中间状态,这种中间状态是大脑的一个状态,这是两种不同层次的感受,都是实际存在的,所以只有实。
我们的感受是对一种状态的定义,用人工神经网络来解释:对于某一个输入 X,经过 N 层网络后有一个输出 Y,我们把 Y 这个状态称作感觉 A,而 Y 还可以作为输入,经过 M 层网络后输出 Z,我们把 Y 这个状态称作感觉 B。
A就相当于看房子的感受,B就相当于高兴时的感受。
其中,N 层网络和 M 层网络只是方便理解,在神经系统中,并不存在层这个概念。
其实,上述内容已经是在用人工神经网络来解释主观感受了,这就必须保证人工神经网络对神经系统功能的刻画是正确的。
而我们要形成感受,最重要的就是要形成反馈,反馈一旦建立,其他东西的形成只是时间问题。
了解神经网络的人都知道,训练神经网络的依据是损失,而损失来自于对实际数据的对比,这个过程实质上就是反馈。
于是,我们要思考反馈到底在自然界中自发的形成的。
5. 反馈的形成 —— 生物简史
要思考反馈的形成,就是我们要知道大脑是如何形成的;要知道大脑是如何形成的,我们要知道细胞是如何形成的;
目前普遍接受的观点是:自然界首先有自然形成的水、有机物、油脂。由于油脂有疏水性而把一些有机物包裹起来形成一碗有机汤,这碗有机汤演化成了细胞。
但有机汤离形成细胞还有十万八千里,在思考细胞如何形成,我们需要思考遗传物质(RNA或DNA)是如何形成的,因为是它决定了细胞能够保持稳定的功能。DNA 是 RNA 的替代产物(RNA 不稳定,后期生物把 RNA 淘汰了,用 DNA 作为遗传物质),因此我们只思考 RNA 的形成以及RNA 遗传机制是如何形成的。
因为就算自然界由于随机,自然形成了 RNA,若 RNA 没有形成遗传的机制,那它就算昙花一现,很快就会淹没在历史的长河中了。
而自然界为什么会自己产生遗传这种机制的呢?我用以下例子加以说明:
Step1. 自然界由于随机的各种反应(物理反应、化学反应)产生了一种能够吸附某些特定有机物 C 的物质 X。
Step2. X 化学性质稳定,不易分解,且容易吸附有机物 C,C包含了有机物 c1,有机物 c2,有机物 c3。
Step3. C 中的某种特定有机物 c2 能够吸附物质 y,而 y 刚好是 X 的组成部分。
Step4. c2 吸附了足够多的 y 又恰巧形成了 X。
至此,物质 X 和有机物 c2 形成了特定的关系,从表现上来看 X 与 c2 在资源足够的情况下能够无限的复制下去。
我说完了上述例子,你是不是觉得有点熟悉?没错,其中 X 就是 RNA,c2 就是蛋白质。(以上都是我的个人猜想)
无限复制的关系形成以后,由于 X 还可以吸附其他有机物,在自然选择的作用下,X越来越趋向于形成对自己复制有利的环境。
X 和 C 在有机汤的环境中形成了细胞的雏形,且由于吸附东西越多,本身的特性也就越多,导致能够吸附的东西更多,该雏形会越来越复杂,但此时仍然没形成反馈机制。
复制机制的形成,保证了细胞雏形的数量,但不存在反馈机制。
6.反馈的形成——临门一脚
在众多的细胞雏形中,其中某一个雏形 B0 吸附了某一种物质 F1,F1 的特性决定了其会从温度相对较高的地方向温度较低的地方自发的移动,而温度相对较低的地方又恰好具有更多 B0 复制时需要的物质,B0 相对其他的细胞雏形来说有更优越的生活条件(温度想对较低),因此拼命自我复制,产生了 1000 个B1。
B1 在新的环境中,又结识了新的物质 F2,F2 与 F1 相同,可以使 B1 向更优越的地方迁移,B1 产生了新的后代 B2,B2 此时同时具有 F1 和 F2,但此时仍然没有形成我们心目中“测量”的概念。
在反馈中,整个过程如下:
测量 ------> 比较 ------> 调整 ------> 测量 ------> ......
而事实上,F1 已经完成了某种意义上的测量,因为它使 B1 会从温度高的地方向温度低的地方移动,只是这是它自发的行为,并没有告诉你多少度。
在不断的类似 F1 的物质被吸附利用以后,B0 的后代会越来越向有优越的生活条件的地方靠拢,此时反馈正式形成,你会发现,细胞越来越会趋利避害。
由于功能越来越多,生活条件就越来越好,细胞的数量再一次爆炸式增长。
此时细胞雏形有了更多功能,形成了早期细胞。
但此时细胞不能控制自己,比如我想往东,但我不能,我只能由外部因素觉得我往西。
7.我命由我不由天
在早期细胞的族群中,某天有一个幸运的小伙子 A 吸附了一种特殊物质 G,G 能对 F1 在高温和低温状态下表现出的不同特性进行反应,此时就有连锁反应产生了。如:
F1 在温度高的地方会变轻,在温度低的地方会变重。G 贴在 F1 身上,当 F1 变轻时 G 也会有一个变化 x1,当 F1 变重时 G 会有另外一个变化 x2,x1 与 x2 就是 G 的两种状态,也就是说 G 能感受 F1 的状态。
当物质 G 不同状态(x1 和 x2)也会对细胞本身 A 产生影响,这时可以把 G 看作一个神经元了。它能感知信号,并给出相应的反应。
随着类似 G 的物质不断的累积,细胞 A 对外界很多信号都能产生 "感知", 而这些物质 G 构成的结构也可以称为一个网络,但它是一个没训练好的网络,称为网络 K0 好了。
K0 在自然界中由于自然选择会不断的进行训练,所能完成的功能也越来越复杂。
当 K0 复杂到一定层度,意识就产生了。(意识可以认为类似于高兴,在 4 虚与实中已经解释)
到此,大脑如何由来就讲完了。
若以上生物史的过程是正确的,那么有如下结论:
>> 我们的产生完全是自发的,不需要任何外部依赖。因此不能证明有外星人推动我们发展。
>> 任意具有上述过程中的要素,都可以产生"智慧"和"意识","智慧"和"意识"并不一定依赖于物质。
>> 自然界产生我们是必然的结果。
8."意识"产生的详细过程
看完第 7 点,你可能仍然不明白为什么 K0 复杂到一定程度,意识就产生了。
因为 K0 已经可以看作一个神经网络了,因此我们的疑问就是,神经网络会不会产生出意识。
我觉得答案是会的。
K0 具有以下性质:
K0 的结构随着物质累积,其结构不断在变复杂。
具有这个性质的网络可以解决所有的问题。
而人活着,就是一个输入输出的过程。
比如:假设 SIRI 能够对你所有的问话做出合乎常理的回答,你认为他有意识吗?
所以说复杂的网络是有"意识"的。
9.用人工神经网络反过来解释主观现象
如果承认人工神经网络是对大脑行使功能正确的刻画,那么神经网络将可以解释所有心理上"玄化"的问题。
你为什么能思考?
思考是一个基于结果的过程,类似于输入 X 经过网络 N 后输出 Y,再以 Y 输入网络 M 后输出 Z,则 X 到 Z 就是一个推理的过程。
你为什么有情感?
情感是任意输入后,网络 N 的一种特定的中间输出,这种中间可以拿出来继续作为输入,而情感只是这种中间状态的定义。
不论你看视频,听故事,看文章,这只是输入的不同,你可以都会产生高兴的情绪,它对应一种大脑特定的状态,而你就把它定义为高兴。
潜意识与意识
潜意识是不可以拿来做为输入的一种大脑状态,而意识可以。
这说明潜意识是大脑真正的输出层。
诸如此类,诸多现象,均可解释。