意識問題的科學與哲學研究

最近在 Time 上看到的一篇介紹「意識」的文章＜The Mystery of Consciousness＞，作者是 Steven Pinker（在前文＜嬰兒手語和語言本能＞中有稍微介紹過他）。

這篇文章簡明扼要的介紹了意識研究的科學面和哲學面，很適合對意識問題有興趣的初學者，想要對這個領域多了解的話可以瞧一瞧。

同一論與讀心機

感謝 Yoshi 相當精采的評論！歧見深才好啊，扯起來才有趣（不過歧見也沒有真的那麼深，你前文的評論中有很多都是我贊同的，就不再討論了）！事實上，之前為了讓討論精簡所以避開了一些哲學上的問題像是懷疑論和心物問題等，所以談的有點畏首畏尾，有些關鍵用詞也就用有點模糊，結果不但還是無法避談這些問題，反而越談越複雜。以下我從一般認知科學家會採用的立場，來論證讀心機是可行的，我以論證的形式來寫，讓大家比較好攻擊一點。（記得先參考一下前兩篇文章＜心靈狀態的內容與讀心機的未來＞、＜心靈內容、內在論、外在論、與讀心機＞、和文章底下的評論）

讀心機是可行的，我們可以根據以下四前提來做推論：

1. 外在世界存在。

2. 外在世界的資訊被腦所表徵。我們把這種表徵著外在世界資訊的腦狀態稱為「表徵狀態」（representational state）。

3. 當兩個不同的外在資訊（infoX 和 infoY）之間的差異夠大時，這兩個不同的外在資訊就會被兩個差異夠大的腦狀態（brainX 和 brainY）所表徵。換句話說，這兩個差異夠大的外在資訊會對應到兩個差異夠大的表徵狀態（或腦狀態、或物理狀態）。

4. 上述的表徵狀態既然是具備客觀物理性質的腦狀態，那麼原則上以機器去讀這些表徵狀態（或腦狀態、或物理狀態）就是可行的。只要兩個表徵狀態（或腦狀態、或物理狀態）之間的差異夠大、只要讀心機的算程夠強，那麼這兩個狀態即可被成功的區別開來。

根據上述四點，我們可以推論出：在已知的對應關係下（infoX 對應到 brainX；infoY 對應到 brainY；這個對應關係可以透過前文的第一點得知），當我們測量出某未知的腦狀態比較接近 brainX 這個腦狀態時，該未知的腦狀態就會有比較大的機率會對應到外在資訊 infoX。

我想上述的論證算是相當保守的論述。有爭議的地方如下（分別針對每個前提做質疑）：

1. 外在世界是否存在？

2. 表徵理論、或是「預設外在世界存在」的「表徵實在論」是否正確？

3. 有沒有可能存在兩個差異夠大的外在資訊（水平線和垂直線），卻會被同一個腦狀態所表徵（例如看到水平線和看到垂直線時有完全相同的腦狀態）？ 或者反之，有沒有可能同一個腦狀態，卻可以表徵兩種不同的外在資訊？又，有沒有可能同一個外在資訊，卻可以產生截然不同的兩種腦狀態？或者反之，有沒有可能兩種不同的腦狀態，卻可以表徵同一個外在資訊？

4. 技術上真的可行嗎？

以上四點都是可攻擊之處（當然不只四點），不過擁護讀心機者當然也可以反駁，我等有人攻擊了再幫忙反駁好了。以下只討論我認為最重要的一點。

心靈再哪裡？

如果各位仔細看看論證中的四個前提，就可以發現這個前提中完全沒有提到「心靈狀態」（mental state）這個詞，其中關鍵的第三前提把焦點完全放在「外在資訊」與「腦狀態」之間的對應關係。這裡沒有明說的一點是：究竟一個「腦狀態」（或表徵狀態、或物理狀態）會不會有一個相對應的「心靈狀態」存在？

這一點其實是相當重要的一點，因為它關係到讀心機究竟在讀的是什麼？如果完全避開「心靈狀態」不談，而只談「外在資訊」與「腦狀態」之間的對應關係，那讀心機在讀的其實就是刺激（外在資訊）與反應（腦狀態）罷了，Yoshi 描述的很貼切：這與行為主義差不了多少（不過其實很多保守的、不願意多談心靈狀態和意識現象的科學家就是這個立場）。

如果想要更大膽一點、如果讀心機真的要號稱能「讀心」，就得要做以下的假設：腦狀態（或表徵狀態、或物理狀態）和心靈狀態之間要有某種程度的對應關係、或同一關係。我個人認為，讀心機擁護者可以從較弱版本的同一論出發：先預設一種「存在於單獨個體中」的「個別心靈狀態對個別腦狀態的同一關係」（token-token identity），也就是說，先預設 token-token identity 在每個人的身上都為真，並找尋經驗證據（現已有不少證據）。

接下來，他們可以以此為基礎來逐漸擴展，看看經驗證據是否足夠強到讓他們可以進一步的主張較強烈版的、但仍限制在單一個體中的同一論：類別心靈狀態對類別腦狀態的同一關係（type-type identity within subjects），也就是說，除了在甲受試者身上找到個別對個別（token-token identity）的對應關係之外，也看看能不能在甲身上找到類別對類別（type-type identity）的對應關係（目前也已有不少證據）。

再接下來，他們可以更進一步的主張最強烈版的、跨個體間都能成立的同一論：類別心靈狀態對類別腦狀態的同一關係（type-type identity across subjects），舉例來說，就是看看甲在痛時的腦狀態跟乙在痛時的腦狀態是不是同類型的腦狀態（目前也已有不少證據）。最後，如果真的不適用，換成主張功能論（functionalism）也罷（這部分有機會再談）。

我的看法是，或許實驗科學家的策略可以是一種且戰且走的策略，不需要一開始就跳進多空交戰的哲學戰場中，而可以先選擇一個比較保守、素僕的立場，然後在經驗證據的支持下逐漸修正即可。

延伸閱讀：

＜心靈狀態的內容與讀心機的未來＞
＜心靈內容、內在論、外在論、與讀心機＞
＜Philosophy of Mind - Identity Theory＞（對同一論等心靈哲學概念的簡單介紹）
＜The Identity Theory of Mind＞（對同一論的較深入介紹）

心靈內容、內在論、外在論、與讀心機

Yoshi 在前文＜心靈狀態的內容與讀心機的未來＞中有一些有趣的評論，以下一一回應。

一、讀心機的運作不必然需要依賴受試者的主觀口頭報告

首先，設計實驗的時候，我們可以利用「樣式辨識」（pattern recognition）的方法來辨識這些機器所測量到的不同的血氧濃度變化模式。當需要辨別的對象只有兩種時，就更簡單了，例如，先呈現100次垂直線段給受試者看，並收集100次的血氧濃度變化模式，然後再呈現100次的水平垂直線段給受試者看，再收集100次的血氧濃度變化模式，接著弄個算程（algorithm）出來，把這一共200組的資料做線性的區分（非線性也無妨），分成Ａ跟Ｂ兩群就可以了。那麼以後只要腦中再出現Ａ類型的血氧濃度變化模式，我們則可以推測出受試看到的是垂直線段，出現Ｂ類型的血氧濃度變化模式時，我們則可以推測出受試看到的是水平線段。

依照上述或類似的方法，我們可以完全無需依賴受事者的主觀口頭報告。我們只需要先收集一堆腦反應（一堆對應到不同外界刺激的不同血氧濃度變化模式），接著餵給機器去找出線性區分的算程，以後只要套用這個算程，就可以知道某個未知的血氧濃度變化模式會對應到哪一種外界刺激了（跟訓練神經網路的方式一樣）。

二、讀心機的運作不必然需要預設強烈的內在論

另外，我個人是認為，即使大腦沒有乘載「完整」的心理內容也沒關係，只要乘載了「部分」的心理內容或許就足夠讓讀心機運作了。例如，人類有辦法從部分的有限資訊中，推測出完整的資訊來，像是看到部分的人臉就知道是哪個人的臉、瞄到鈔票的某些部分就知道是哪個面額的鈔票。同樣的，讀心機可能只需要讀到腦中某部分的資訊，就足以判斷原本的完整資訊是什麼了。即使讀到的資訊試殘缺的部分資訊，在上述的線性區分算程下，也有可能成功的劃分和辨識。

因此，讀心機的運作有可能並不需要預設強烈的內在論（給不清楚內在論的讀者：簡而言之，內在論（internalism）就是主張心理內容完整地被大腦乘載著）。但是，如果真的不預設內在論，有沒有可能最後的結果是出現功能不夠強、預測不夠準的讀心機，若真是如此，那讀心機的意義恐怕就不大了。不過我想這部分是經驗命題，遲早會有人發現的，因此爭論的空間不大。

三、內在論或外在論？

我想你真正會質疑的，應該是「究竟心理內容是否完整地被大腦乘載著」，也就是內在論究竟正不正確，這部分應該可以和讀心機分開來談。我之前讀了一些外在論的論證，但始終沒有被說服過，現在那些論證都有點忘了，如果你有時間的話，可以提醒我一下有哪些論證，我很有興趣討論看看（給不清楚外在論的讀者：簡而言之，外在論（externalism）就是內在論的相反立場，主張心理內容不完全在大腦中）。

先描述一下我的內在論立場，讓我們先把討論限制在知覺（perception）這個領域，暫且先不討論行動（action）、信念（belief）等較複雜的領域，我認為在知覺這個領域中，如果我們同意「任何一個知覺意識經驗都必須有一個腦狀態與之對應」，那麼假設「腦狀態就是資訊狀態」，我們就可以推導出：「任何一個意識經驗都有某個資訊狀態與之對應」。也就是說，用來實現知覺意識經驗的資訊是以某種方式被儲存在腦中的。

如果讀心機可以讀到這個資訊狀態，那麼要解讀它所對應到的意識狀態，就只是技術上的問題而已。至於發生這個意識狀態時，外在物理世界究竟是怎麼回事，這應該是另一個問題，請見下一段。

四、外在論和讀心機並不互斥

上面已說明過讀心機的運作不必然需要預設強烈的內在論，除此之外，我想更進一歩的說明：儘管假設外在論是正確的，讀心機仍有可能可以正常運作。怎麼說呢？

我的想法是（同樣先把討論限制在知覺這個領域），讀心機的主要目標可以分為兩個，其中第二個目標事實上是根本做不到的假目標。 這兩個目標，第一個是要解讀「心靈狀態（知覺意識經驗）的內容是什麼」，第二個是要解讀「心靈狀態（知覺意識經驗）所正在對應的外在物理世界是什麼」。

其中這第二個目標才是和外在論密切相關的。因為第二個目標想要知道的是「心靈狀態（知覺意識經驗）所正在對應的外在物理世界是什麼」，或者其實可以理解成「心靈狀態（知覺意識經驗）所指涉或蘊含的意義是什麼」。

在我看來，讀心機最主要的目標應該是第一個，而不是第二個。

如果我們只問第一個目標，那麼外在論和讀心機並不互斥，因為就算真的有一個桶中之腦，只要拿來給讀心機讀一讀，我們也能讀出這個腦現在正在體驗的知覺意識經驗內容是什麼。至於外在的真實物理世界是什麼？這不是讀心機的真正目的、也不會是讀心機所能知道的，畢竟，從表徵理論（representationalism）的角度來看，連人本身都不知道外在的真實物理世界是什麼了，人類只是透過感官所產生的電生理資訊來表徵、詮釋外在世界罷了。

心靈狀態的內容與讀心機的未來

人類想要透過機器來得知其他人的心靈狀態，已經不是一天兩天的事了，不過始終沒有成功過。以早期的測謊器而來說，充其量只能利用一些生裡的反應來分辨受測者是否在說謊，至於成功分辨率，那就更別提了。

不過，近代的功能性磁振造影（functional magnetic resonance imaging，簡稱fMRI）技術，似乎讓讀心機的未來露出了一點曙光。這個技術主要是在測量受試者腦中的血氧濃度（血液中的含氧濃度）變化，簡而言之，就是當我們測量到某腦區的血氧濃度產生變化時，我們就可以合理推測該腦區正在被使用中。

這個技術在認知心理學和認知神經科學上已被廣泛運用，主要是被用來劃分、區別出各個腦區的不同功能，或者反過來說，它可以被用來找出某個認知功能是在哪一個腦區中被執行。

靠著這個技術，科學家已經發現不少專化的腦區，例如有些腦區專門負責處理人臉辨識、有些負責處理色彩、有些腦區則負責處理視覺上的動態資訊。透過這些發現，目前已經能夠在實驗室中輕易的判斷究竟受試者是否正在觀看某些物體、特徵、或特質（例如人臉、色彩、或動態畫面等等）。也就是說，研究者只要觀察受試者腦中的血氧濃度變化、看看那些專化的腦區有沒有被激發，就可以輕易的知道究竟受試者是否正在觀看一張人臉、色彩、或者是一個動態畫面。

這些發現已經不是什麼新聞了，很多批評者認為這項技術也僅能告訴我們這些而已，充其量不過一種是新的顱相學（New Phrenology）罷了＜註一＞，他們質疑，這個技術只能告訴我們哪個腦區在做些什麼事，僅此而已，至於「細部的機制」與「心靈狀態的內容」（mental content）是不可能透過這個技術得知的。

換句話說，這些反對者認為，這個技術只能告訴我們受試者所看到的事物是哪一個粗略的「類別」（人臉、顏色、或視覺動態），但對於詳細內容卻是無法得知的（哪一個人的臉、哪一種顏色、或往哪一個方向運動的視覺動態），因此，讀心機？還早的很。

雖然這個說法有其道理，但對這個技術的擁護者則不以為然。例如，最近一系列的研究又有了一些新的突破。一些認知科學家發現，我們可以利用「腦區中的血氧濃度變化『模式』」來判斷究竟受試著看到的視覺內容是什麼。舉例來說，這些科學家發現，當我們看到「線段」時，第一視覺皮質（primary visual cortex，又稱 V1）中的血氧濃度會產生變化，而且，血氧濃度的變化模式會因為線段的角度不同而跟著稍有不同。也就是說，看到垂直線段和看到水平線段會產生兩種稍微不同血氧濃度變化模式。

根據這個發現，科學家們可以清楚的利用某個腦區中的「血氧濃度變化『模式』」來判斷究竟受試者的心靈狀態內容。例如，看到的線段是哪個角度、看到的顏色是哪一種、物體的運動是哪個方向等等。

雖然這個發現與完整的解讀心靈內容仍有著一段遙遠的距離，更不用說要在實驗室之外解讀那些複雜、動態的心靈內容，不過這個發現顯然是讓讀心機的發展又向前邁進了一步。利用機器來分析和解讀心靈狀態，對於一些科學家來說，只有技術上的困難，沒有理論上困難。＜註二＞

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＜註一＞、顱相學這個名稱主要是由一位奧地利醫生高爾（Franz Joseph Gall）於兩百年前所提出，他認為大腦可以區分成許多不同的部位，各自負責不同的認知功能，且各個腦區上方的頭顱上方會隆起並有些微差異，因此從顱骨的外型可以判斷一個人的心理、人格、與認知差異。

＜註二＞、延伸閱讀可以參考：Haynes, J.-D. and Rees, G. (2006). Decoding mental states from brain activity in humans. Nature Review Neuroscience. 7, 523-34.

雙語、大腦、與雙語失語症

回答一下學習第二外語和大腦的關係。

◎ 一般來說，早期的研究發現，如果幼兒時期（早期）就學習第二外語，處理兩種語言的腦區大致上重疊。但如果是成年時期（晚期）才學習第二外語，處理兩種語言的腦區大致上重疊的部分比較少。＜註一＞

◎ 不過法國一位認知科學家 Stanislas Dehaene 發現，其實導致上述情況的主因可能不在於學習時間的早晚，而可能是由第二外語的流利程度決定。因為他發現，在眾多類似上述的研究中，那些成年時期（晚期）才學習第二外語的人多半說的不太流利。當他找來一些成年時期（晚期）才學習第二外語、但卻說的極為流利的人，他發現這些人處理兩種語言的腦區大致上和幼兒時期（早期）就學習第二外語沒有差別。＜註二＞

◎ 關於雙語（bilingual）或多語（multilingual）的學習和使用機制，我認為最有趣的現象之一，就是雙語失語症了（bilingual aphasia）。在少部分出現這種病徵的病人中發現，某些腦區受損後，雙語病人只會喪失兩種語言的其中一種，而不會兩種都喪失。有些人認為，這個現象顯示出，兩種語言的學習和使用並不是由同一個腦區負責，因為如果真是由同一個腦區負責，那麼受損後應該會兩種語言能力一起喪失。

◎ 不過，關於雙語失語症的另一個更有趣的現象是，有些病人在某幾天只喪失其中一種語言，而另外幾天則喪失另外一種語言。因此有些人則認為，可能這些病人受損的腦區和「語言的使用」本身無關，而可能只是和「語言的選擇」有關。＜註三＞

更新的研究有機會在幫大家介紹。
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＜註一＞ 相關研究很多，大家可參考多年前的 CNN 簡單報導：Study sheds light on how brain processes languages。
＜註二＞ Perani et al. (1998). The bilingual brain. Proficiency and age of acquisition of the second language. Brain. 121, 1841-52.
＜註三＞ Dehaene (1999). Fitting two languages into one brain. Brain. 122, 2207-08。

嬰兒手語和語言本能

看來好像不少朋友的週遭都開始出現嬰兒了？那就談些你們可能會有興趣的嬰兒語言習得（language acquisition）好了。

我們系上一位教授（Laura Ann Petitto）在前些年觀察暴露在手語環境的嬰兒，發現了一個有趣的現象。她發現，正常嬰兒和那些暴露在手語環境的嬰兒（雙親失聰或無法言語而僅使用手語）比較起來，約略七個月左右，正常嬰兒會開始運動口腔和發聲器官來發出類似語言的聲音（babbling），有趣的是，暴露在手語環境的嬰兒則會開始運動手部來產生類似手語的姿勢。

這個現象是一個很關鍵的發現。第一，它解決了一個爭議已久的問題：究竟嬰兒的牙牙學語（babbling）和語言習得之間有沒有直接關聯？在這項研究發表前，贊同者認為，babbling 直接反映了嬰兒正在學習語言。反對者則認為，babbling 和學習語言並沒有直接關聯，而只是和盲目的揮動手腳、轉頭、動眼等一樣，都僅是嬰兒探索性的運作所有可運動器官的其中一種表現。

Petitto 的這項發現推翻了後者，因為如果後者是正確的，暴露在手語環境的嬰兒沒有理由會出現類似手語的揮動姿勢，她認為，合理的解釋是，這些類似手語的揮動姿勢和嬰兒的語言習得有關。

這項發現的第二個重要性是，它提供了一些新的線索，可能有助於釐清另一個爭議更久的問題：「語言習得」這個現象對人類來說，究竟是先天的（innate）天生本能？還是透過後天的經驗學習而來？

第二個爭論中最大的兩個極端派別，一派以 MIT 的 Noam Chomsky 和 Steven Pinker（前陣子被挖到 Harvard）等人為首，主張嬰兒擁有與生俱來的本能，他們認為嬰兒俱有一種天生的、抽象的語言規則或普遍語法（universal grammar），透過這樣的普遍語法，嬰兒能夠在暴露於特定一種語言的環境之後，從所接觸到的「有限的」語言資訊中「正確的」學會該語言的語法。

另外一學派則主張，嬰兒並不需要具有任何「天生的」本能來幫助他們學習語言。對這一學派來說，嬰兒的心靈如同白紙一般，不存有任何先天的、專門用來學習語言的特殊結構、知識、或概念。他們認為，只要讓嬰兒暴露於足夠、適當的語言刺激下，他們就可以學會該語言。＜註一＞

Petitto 的這項發現支持了前者，認為天生的、抽象的語言規則或普遍語法（universal grammar）是存在於嬰兒身上（腦中、心靈中）的。這樣的普遍語法，可能可以幫助嬰兒對任何具有語法或有韻律規律的（rhythmic patterns）刺激訊息做出適當的反應和正確的學習。即使這些具有語法或韻律規律的刺激訊息不是聽覺語音而是視覺手部運動，也一樣無妨。

這項研究的第一個重要性是比較沒有爭議的，至於第二個重要性，大家可以再想想。

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＜註一＞關於語言是先天本能還是後天習得的，可以追溯到哲學中理性論（rationalism）與經驗論（empiricism）之爭，有機會再多做介紹。
＜註二＞有興趣閱讀原論文的請參閱 Petitto et al. (2001). Language rhythms in babies' hand movements. Nature, 413, 35-36.
＜註三＞另一篇相關論文請見 Petitto & Marentette (1991). Babbling in the manual mode: Evidence for the ontogeny of language. Science, 251, 1483-96.
＜註四＞想看書的話，可以參考 Steven Pinker 的《The Language Instincts》，有中文版，翻成《語言本能》。

朝四暮三的猴子與行為決策的演化

《莊子》齊物論：「 狙公賦茅曰：『朝三而暮四』。眾狙皆怒。 曰：『然則朝四而暮三』。眾狙皆悅。」

-- Image (left one) by Lazette Gifford

偏好「朝四暮三」甚於「朝三暮四」的行為是靈長類間（包括人類）常見的一個現象。簡而言之，就是我們會傾向於認為「立即可得到的較小額利益」勝過「未來才可得到的較大額利益」。例如，如果要我們在「立刻得到100元」與「一年後得到200元」做選擇，多數人會選擇前者。＜註一＞

是什麼原因導致不同的個體或物種間會在這個決策傾向上有差異呢？有研究顯示，不同物種間「覓食行為」的不同，可能是導致這種決策上的傾向差異重要原因之一。

哈佛大學的 Marc Hauser 曾利用兩種在演化層級上非常類似的新世界猴（New World monkeys）做研究（就是前文「厭惡音樂的猴子與音樂認知」中的那兩種可愛小猴子），發現 Marmoset 這種猴子和 Tamarin 這種猴子比起來，前者願意花較久的時間來等待較大額的利益。

由於這兩種猴子不僅在演化層級上非常接近，連體型、社會結構、交配育子等種種行為上都類似，因此，何以兩種非常相近的物種會在心靈特質（如決策行為）上出現這樣的差異就成了研究的好題材。

最後他們在研究中發現，一個非常可能的原因是因為 Tamarin 的主食之一是昆蟲，而 Marmoset 的主食之一是樹脂。對昆蟲的覓食偏好導致 Tamarin 學會必須好好把握眼前立即可得的利益，而對樹脂的覓食偏好導致 Marmoset 學會了必須在挖破樹皮後耐心等待。 因此，在演化過程中，對食物的偏好和覓食行為可能對塑造心靈特質（如決策行為）有著關鍵性的影響力。＜註二＞

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＜註一＞、當然利潤大小和時間長短等其他因素都會影響決策。
＜註二＞、婚姻狀態（一夫一妻或一夫多妻等）對性行為機會的決策行為（就是該不該好好把握每一次性行為的機會）也有著類似的影響力，有機會再和大家討論。
＜註三＞、To Loti：這有回答到妳之前的問題嗎？有興趣閱讀原文者請見＜The ecology and evolution of patience in two New World monkeys＞