计算机、意义与意识：解码难题对神经计算功能主义的挑战及其对意识理论的启示

《Neuroscience of Consciousness》：Computers, meaning, and consciousness

本文针对“计算机能否拥有意识”这一核心问题，通过分析信息在物理设备（书籍、计算机、大脑）中的编码与解码本质，论证了纯粹基于计算的神经功能主义（Computational Functionalism）无法解释意识现象。研究得出结论：大脑若仅被视为神经计算机，则其内部编码信息无法独立产生关于外部事物的有意义的意识体验，这挑战了当前主流意识理论的基础，并提出了基于空间模拟模型（Analogue Model）的替代路径。该研究为理解意识的神经基础提供了新的批判性视角，具有重要的理论与哲学意义。

　　

在当代认知科学和神经科学领域，一个主流假设是大脑本质上是一台复杂的神经计算机，意识（Consciousness）——特别是现象意识（Phenomenal Consciousness），即主观体验的“感受质”（what it is like）——被广泛认为是由大脑内的特定计算过程所产生的。这一观点，即计算功能主义（Computational Functionalism），认为执行适当类型的计算是产生意识的充分必要条件。然而，这一看似稳固的基石正面临着一场来自信息本质的深刻挑战。如果意识确实源于计算，那么计算机理论上也应能拥有意识，但这与我们的直觉和许多哲学思考相悖。问题的核心在于：信息在物理系统中究竟是如何获得“意义”（Meaning）的？它如何能够“关于”（About）外部世界？Robert Worden的这篇发表在《Neuroscience of Consciousness》上的论文，正是通过一系列简洁而有力的论证，对“计算机能否意识”这一问题给出了否定的答案，并由此对当前意识研究的理论基础提出了颠覆性质疑。

为了回答“计算机能否拥有意识”这一根本问题，研究人员并未采用复杂的实验技术，而是运用了概念分析与逻辑论证这一哲学与理论科学的核心方法。其论证建立在三个典型的物理设备比较之上：书籍、数字计算机和被视为计算机的大脑。研究的关键在于严格区分设备内部的“固有信息”（Intrinsic Information, I）——即物理编码的数据（如墨水形状、电压、神经放电序列），与需要通过外部“解码信息”（Decoding Information, D）进行解释后才能获得的“解释信息”（Interpreted Information）。整个论证过程如同抽丝剥茧，逐步揭示编码信息在没有外部解码的情况下其意义的无限不确定性（Indeterminacy）。

信息在物理设备中

文章首先确立了基本框架。任何物理设备中的信息，无论是书籍中的字符、计算机中的电压，还是大脑中的神经脉冲，都是以某种物理形式编码的。这些编码信息本身并无固有意义。其意义完全依赖于外部的解码过程。例如，一本书中的字符序列，在没有语言知识（解码信息D）的人看来，只是一堆无意义的形状。同样，计算机中的电压波动，在没有将电压范围解释为比特（bit），将比特序列解释为数字，将数字运算解释为代数方程求解，最终将方程解释为特定物理情境的这一长链解码信息D的情况下，仅仅是在遵循电磁学定律的物理过程，而非“计算”。计算并非物理过程本身，而是对物理过程的一种解释（Interpretation）或解码（Decoding）。

书籍中的信息

以书籍为例，其内部信息是印刷在纸上的字符。当我们阅读时，我们利用头脑中已有的语言知识（解码信息D，存在于书籍外部），将字符解释为字母、单词、句子、叙事，最终获得关于外部事物和事件的意义。书籍本身并不“知道”或“意识”到其内容的意义，它只包含物理的墨水形状。

数字计算机中的信息

数字计算机的情况更为复杂，但原理相通。计算机内部的电子活动（电压、电流）可以被我们解释为多层次的计算过程：电压作为比特、比特作为数字、数字作为代数方程的解、方程作为物理情境的模型。关键在于，在解释链的每一个环节都存在大量甚至无限的选择。例如，相同的比特序列可以被解释为不同的数字（如N或10^N），相同的物理操作可以被解释为加法或乘法，相同的数学结果可以对应无数不同的物理情境。因此，在没有外部解码信息D的情况下，计算机内部的物理活动本身并不能定义它在“计算”什么。它可能是在模拟世界，也可能是在下棋，或者根本没有任何我们所能理解的意义。这意味着，人工智能（AI）计算机的“智能”和“意识”并非存在于计算机内部，而是存在于人类对其输出的解释之中。论文据此反驳了“我们生活在模拟中”以及“超级智能（Superintelligence）AI”的可能性，认为这些概念都依赖于不被内部物理过程所定义的外部解释。

作为计算机的大脑

将大脑视为神经计算机（Neural Computer）是当前神经科学的主流观点。感觉数据被编码为神经放电序列传入大脑，大脑内的神经活动被我们解释为计算（如贝叶斯推理），其结果被解码为运动指令，通过肌肉动作影响生存繁衍。根据Horsman等人的理论，这个“表征实体”（Representational Entity）——即进行编码和解码的主体——是动物的身体（感觉器官和肌肉）。然而，这种基于生存选择的解码（通过动作和繁殖成功）并不能等同于产生关于外部事物的有意识的体验。大脑内部的神经信息同样是高度编码的，并且其解码所需的元数据（Metadata）可能极其复杂，远超人造计算机。大脑作为嵌入式计算机，其意义的确定严重依赖于外部的身体和生存环境。

意识作为关于大脑的证据

论文转而将意识本身视为证据，来反推大脑的工作机制。两个经验事实是：1. 意识源于大脑内的物理事件；2. 意识包含关于外部事物的有意义信息。如果大脑仅仅是计算机，那么其内部关于外部事物的信息是编码的，在没有外部解码的情况下，其意义是不确定的（Indeterminate）。因此，大脑内部不存在明确关于某一特定事物（如一个咖啡杯）的信息。若要将大脑内的编码事件转化为关于咖啡杯的意识体验，就需要一个“意识桥接定律”（Bridging Law for Consciousness）能够获取大脑外部的解码信息，但这将导致科学上不可检验的非定域性（Non-locality）问题。因此，论文得出结论：如果大脑仅仅是神经计算机，它不可能是意识（特别是关于外部事物的意识）的源泉。大脑中必然还发生着“别的东西”。

对意识理论的影响

这一结论直接挑战了计算充足性（Computational Sufficiency）或计算功能主义。当前许多主流意识理论，如全局 workspace 理论（Global Workspace Theory）、整合信息理论（Integrated Information Theory, IIT）、高阶理论（Higher-Order Theory）、预测处理（Predictive Processing）等，都预设了特定神经计算过程（P1, P2, P3...）足以产生意识。然而，论文指出，这些计算过程（P）并非大脑的物理属性，而是我们作为外部观察者对其物理事件的解释。同一个大脑物理活动可以被解释为不同的计算过程集合（P或Q）。因此，依赖于任何特定计算过程来产生意识的理论，其基础是脆弱的。信息在纯粹计算性大脑中的意义不确定性，使得它无法支撑起关于确定外部事物的现象意识。

哲学含义

论文的结论与一些哲学立场（如Searle的中文屋论证）有相似之处，但论证路径不同。它不依赖于类比，而是基于信息编码的物理事实。论文采取了多元主义（Pluralist）立场，认为其结论与基于哥德尔定理（G?del's Theorems）等对计算功能主义的反驳是互补的。论文也讨论了Chalmers关于计算可由“因果拓扑结构”（Causal Topology）内在定义的观点，但质疑这种“句法”层面甚至无法确定所计算的数学本身，更不用说其表征的物理情境了。

为计算功能主义辩护

论文探讨了可能反驳其结论的几种途径，即拒绝论证链条中的某一步骤，但认为这些选择都需要付出高昂的代价，例如接受非定域性、否认意识内容关于世界、或陷入元解码的无限递归（Infinite Regress）等。相比之下，放弃计算功能主义可能是更简单的选择。

现实的模拟模型

作为替代方案，论文提出大脑可能包含一个对局部空间的模拟模型（Analogue Model），作为意识的可能来源。模拟模型（如玩具车、地图、透镜成像）的关键特征是其与所模拟对象之间存在结构对应关系（Spatial Binding），特别是拓扑连续性（Topological Continuity）：模型中相邻的点对应于现实中相邻的点。这种结构对应意味着模型中的某些信息（如区域边界）不需要或只需要极少的解码信息就能获得意义，从而绕过了编码-解码障碍。意识体验到的空间具有这种“空间绑定”特性，因此它本身就像一个三维空间的模拟模型。论文推测，大脑中可能存在实现这种模拟模型的生物物理基质，例如玻色-爱因斯坦凝聚体（Bose-Einstein Condensate, BEC），这种宏观量子态具有不可分性、信息容量大、相干时间长等特性，可能与意识的统一性和丰富性相匹配。但这只是一个有待进一步研究的可能性，并非论文核心结论的必要部分。

结论

本研究的核心结论是否定性的：计算机无法拥有关于外部事物的意识。这一结论源于对信息在物理系统中编码与解码本质的分析。其意义深远，不仅挑战了我们对人造计算机（如AI）的拟人化理解，更重要的是，它动摇了当前大多数意识理论赖以生存的计算功能主义基石。这为意识研究扫清了障碍，指明了新的探索方向，即大脑中可能存在的、超越纯粹计算的非编码信息处理机制，例如模拟表征。正如哥德尔不完备定理深刻影响了数学基础，这一关于计算与意识关系的否定性结论，或许将同样深刻地重塑我们探寻意识奥秘的科学图景。