5月下旬，國(guó)際頂刊《美國(guó)國(guó)家科學(xué)院院刊》（PNAS）發(fā)表了一篇其于去年10月接收審核的工作，研究非常扎實(shí)：受圖靈的計(jì)算模型圖靈機(jī)（TM）與有意識(shí)的全局工作空間理論（GWT）影響，作者等人從理論計(jì)算機(jī)的角度出發(fā)，結(jié)合計(jì)算復(fù)雜性理論與機(jī)器學(xué)習(xí)知識(shí)，提出了一個(gè)形式化的理論計(jì)算機(jī)模型，將其命名為「有意識(shí)的圖靈機(jī)」（Conscious Turing Machine，CTM），有助于幫助我們進(jìn)一步理解「意識(shí)」。

論文鏈接：https://www.pnas.org/doi/epdf/10.1073/pnas.2115934119例如，作者團(tuán)隊(duì)提到一個(gè)觀點(diǎn)：計(jì)算需要時(shí)間。從這個(gè)角度看，理論計(jì)算機(jī)的觀點(diǎn)可以改變我們對(duì)「自由意志」的定義，即：自由意志是計(jì)算不同行動(dòng)路線的后果的自由，或在可用資源（時(shí)間、空間、計(jì)算能力和信息）范圍內(nèi)盡可能多地計(jì)算這些后果，并從中選題最適合自己目標(biāo)的行動(dòng)路線。?

作者的觀點(diǎn)是：無(wú)論計(jì)算系統(tǒng)是由血肉組成的，還是由金屬和硅組成的，意識(shí)都是所有合理組織的計(jì)算系統(tǒng)屬性。從這點(diǎn)出發(fā)，CTM不是為大腦建模，也不是暗示意識(shí)的神經(jīng)關(guān)聯(lián)，而是一個(gè)簡(jiǎn)單抽象的意識(shí)計(jì)算模型，試圖理解意識(shí)及其相關(guān)現(xiàn)象。論文篇幅較長(zhǎng)，AI科技評(píng)論作了精簡(jiǎn)的要點(diǎn)整理如下：從理論計(jì)算機(jī)的視角看「意識(shí)」

1 從理論計(jì)算機(jī)的視角看「意識(shí)」

1.1. 理論計(jì)算機(jī)科學(xué)?

艾倫·圖靈的開創(chuàng)性論文“On computable numbers, with an application to the Entscheidungsproblem”可以說(shuō)是理論計(jì)算機(jī)的起源。這篇論文給出了“計(jì)算機(jī)器”的數(shù)學(xué)定義，這個(gè)機(jī)器現(xiàn)在被稱為圖靈機(jī)（TM）。在圖靈的定義中，這個(gè)計(jì)算機(jī)器可以計(jì)算任何計(jì)算機(jī)或超級(jí)計(jì)算機(jī)可以計(jì)算的函數(shù)。定理是數(shù)學(xué)理論存在的理由，圖靈證明了所謂的理論計(jì)算機(jī)的第一個(gè)定理，即停機(jī)問(wèn)題的不可解性。

用現(xiàn)代的說(shuō)法，這個(gè)定理證明不可能有通用的（調(diào)試）程序能確定哪些計(jì)算機(jī)程序會(huì)停止，哪些不會(huì)停止，想要構(gòu)造一個(gè)這樣的程序也是不可能的。停機(jī)問(wèn)題的不可解性等同于初等數(shù)論的不可判定性，并隱含了哥德爾的第一個(gè)不完備定理的弱形式。在哥德爾和圖靈之后，數(shù)理邏輯學(xué)家們開始對(duì)哪些問(wèn)題是可解決的、哪些是不可解決的進(jìn)行分類，并開始研究不可解決問(wèn)題的深?yuàn)W層次。

隨著計(jì)算機(jī)器在1960年代的出現(xiàn)并變得廣泛可用，我們很快地了解到，許多在原則上可以解決的重要問(wèn)題實(shí)際上不可能得到解決，甚至用最快的電腦也不可能解決，這不是一個(gè)技術(shù)的問(wèn)題，而是更深層次的問(wèn)題。理論計(jì)算機(jī)新興領(lǐng)域的研究人員（特別是Jack Edmonds， Stephen Cook， Richard Karp和Leonid Levin）意識(shí)到，在自然有限（因此是可解的）問(wèn)題中，似乎存在一種可解的問(wèn)題和不可解的問(wèn)題之間的二分類，反映了之前可解和不可解的二分法。有可行的方法解決的問(wèn)題在數(shù)學(xué)上可以形式化為在多項(xiàng)式時(shí)間P內(nèi)通過(guò)某些計(jì)算機(jī)程序可解。

此外，實(shí)現(xiàn)在多項(xiàng)式時(shí)間內(nèi)可解的問(wèn)題和在多項(xiàng)式時(shí)間NP內(nèi)可檢查的問(wèn)題可能不是等價(jià)的。事實(shí)上，如果能確定等價(jià)性，就能回答著名的百萬(wàn)美元P=?NP問(wèn)題。除了定義串行快（多時(shí)間）計(jì)算復(fù)雜度類的層次結(jié)構(gòu)外，理論計(jì)算機(jī)還定義了并行超快（多時(shí)間）計(jì)算復(fù)雜度類的層次結(jié)構(gòu)。這兩個(gè)層次結(jié)構(gòu)都提供了模型中使用的定義和選擇。對(duì)簡(jiǎn)單與困難、快速與緩慢之間的二分法的理解及含義，以豐富的理論、思想的重構(gòu)、新穎的概念和驚人的應(yīng)用，掀起了一場(chǎng)復(fù)雜性革命。事實(shí)上，在過(guò)去的40年里，計(jì)算復(fù)雜性的發(fā)展已經(jīng)展示了如何利用困難來(lái)處理看似不可能的問(wèn)題。我們用計(jì)算機(jī)生成的隨機(jī)序列來(lái)說(shuō)明，這個(gè)序列我們稱為「?jìng)坞S機(jī)序列」。

從表面上看，偽隨機(jī)序列的概念是如此的不和諧，以至于馮·諾伊曼開玩笑說(shuō)：“一個(gè)考慮用算術(shù)方法產(chǎn)生隨機(jī)數(shù)字的人，當(dāng)然是有罪的。”更準(zhǔn)確地說(shuō)，偽隨機(jī)序列生成器是一種可行的（多項(xiàng)式時(shí)間）計(jì)算機(jī)程序，用于生成無(wú)法與任何可行計(jì)算機(jī)程序所生成的真正隨機(jī)序列（比如由獨(dú)立投擲一枚公平的硬幣產(chǎn)生的序列）區(qū)分開來(lái)的序列。因此，在人類生活的多項(xiàng)式時(shí)間世界里，偽隨機(jī)序列實(shí)際上是真正隨機(jī)的。如果沒(méi)有理論計(jì)算機(jī)對(duì)多項(xiàng)式和超多項(xiàng)式復(fù)雜性之間區(qū)別的說(shuō)明，這種理解是不可能做到的。上述思想的一個(gè)應(yīng)用是用提供（短）隨機(jī)種子的偽隨機(jī)發(fā)生器產(chǎn)生的序列來(lái)取代概率型CTM中的隨機(jī)序列。特別是，如果概率型CTM具有“自由意志”，那么確定型的CTM也具有“自由意志”。這種確定型的CTM的自由意志與某些（也許是大部分）決定論的思想是相悖的。

1.2. 現(xiàn)在我們來(lái)談?wù)勔庾R(shí)?

CTM的定義采用了理論計(jì)算機(jī)的視角。CTM是一種簡(jiǎn)單的機(jī)器，它在數(shù)學(xué)上形成（并通過(guò)動(dòng)力學(xué)進(jìn)行修正）有意識(shí)的GWT，有意識(shí)的GWT概念起源于認(rèn)知神經(jīng)科學(xué)家Bernard Baars，并由Dehaene和Mashour等人在他們的全局神經(jīng)元工作空間理論（GNWT）中加以擴(kuò)展。在《Theater of Consciousness》中，Baars將意識(shí)比喻為戲劇演員在工作記憶的舞臺(tái)上的表演，他們的表演是在一群坐在黑暗中的觀眾（或者說(shuō)是無(wú)意識(shí)處理器）的觀察下進(jìn)行的。在CTM中，GWT的舞臺(tái)以在任何時(shí)刻都包含著CTM意識(shí)內(nèi)容的短時(shí)存儲(chǔ)器（short-term memory ，STM）為代表。

觀眾則由強(qiáng)大的處理器（processor）代表，每個(gè)處理器都有自己的專業(yè)知識(shí)，這些處理器組成了CTM的長(zhǎng)期存儲(chǔ)器（long-term memory ，LTM）。這些LTM處理器進(jìn)行預(yù)測(cè)，并從CTM的世界獲得反饋。每個(gè)處理器內(nèi)部的學(xué)習(xí)算法會(huì)基于這個(gè)反饋改進(jìn)處理器的行為。每個(gè)LTM處理器都有自己的專長(zhǎng)，并且之間相互競(jìng)爭(zhēng)，以便在舞臺(tái)上以塊（chunk）的形式獲得它們的問(wèn)題、回答和信息，然后立即把這些內(nèi)容傳遞給觀眾。

自覺意識(shí)（Conscious awareness），有時(shí)也被稱為注意力，在CTM中被正式定義為L(zhǎng)TM處理器對(duì)CTM有意識(shí)內(nèi)容廣播的接收。隨著時(shí)間的推移，一些處理器通過(guò)鏈接（links）連接起來(lái)，這些LTM處理器之間從通過(guò)STM的有意識(shí)通信變成通過(guò)鏈接的無(wú)意識(shí)通信。通過(guò)鏈接對(duì)塊進(jìn)行傳播，可以強(qiáng)化其自覺意識(shí)，這一過(guò)程被Dehaene和Changeux稱為點(diǎn)火（ignition）。受到Baars的GWT架構(gòu)的啟發(fā)，CTM還集成了一些對(duì)意識(shí)感至關(guān)重要的附加功能。其中包括其動(dòng)態(tài)，其豐富的多模態(tài)內(nèi)部語(yǔ)言（我們稱之為腦語(yǔ)（Brainish）），以及特殊的LTM處理器，使CTM能夠創(chuàng)建世界的模型。

1.3. 復(fù)雜性的考慮?

有限資源的后果在我們對(duì)與意識(shí)相關(guān)的現(xiàn)象（如變化盲視和自由意志）的高層次解釋中發(fā)揮著至關(guān)重要的作用。這些后果也修正了CTM的詳細(xì)定義。其中細(xì)節(jié)包括：

塊的正式定義：塊是每個(gè)LTM處理器在時(shí)鐘每一次滴答聲中投入到意識(shí)競(jìng)爭(zhēng)中的信息；

選擇其中一個(gè)競(jìng)爭(zhēng)塊到達(dá)意識(shí)的快速概率競(jìng)爭(zhēng)算法；

每個(gè)處理器中的機(jī)器學(xué)習(xí)算法，這個(gè)算法利用來(lái)自全球廣播、其他處理器和外部世界的反饋來(lái)提升處理器的競(jìng)爭(zhēng)力和可靠性。

盡管受到圖靈的計(jì)算機(jī)模型的啟發(fā)，但CTM并不是標(biāo)準(zhǔn)的圖靈機(jī)。這是因?yàn)橘x予CTM“意識(shí)感”的不是它的計(jì)算能力，也不是它的輸入-輸出映射，而是它的全局工作空間架構(gòu)、預(yù)測(cè)動(dòng)力學(xué)（預(yù)測(cè)、反饋和學(xué)習(xí)的循環(huán)）、其豐富的多模態(tài)內(nèi)部語(yǔ)言，以及某些特殊的LTM處理器，如世界模型處理器。如前所述，我們不是在尋找大腦的模型，而是在尋找意識(shí)的簡(jiǎn)單模型。

2 CTM 模型綜述

2.1 CTM的基本結(jié)構(gòu)及CTM中意識(shí)的定義

假設(shè)CTM有一個(gè)有限的生命周期t。時(shí)間是用離散的時(shí)鐘節(jié)拍測(cè)量的，t= 0,1,2，…T～10 ^ 10。(大約每秒10次，即阿爾法腦波節(jié)奏)。CTM誕生于時(shí)間0。CTM是一個(gè)七元組，包括<STM, LTM, Up Tree, Down Tree, Links, Input, Output>等組件。

2.1.1. STM和LTM處理器?

在CTM中，STM是一種能夠保存單個(gè)塊的小內(nèi)存，定義見2.2節(jié)。LTM是N個(gè)處理器（N>10^7）的大規(guī)模集合，每個(gè)處理器是一個(gè)隨機(jī)訪問(wèn)機(jī)器，其隨機(jī)訪問(wèn)內(nèi)存大到足以容納T個(gè)塊的一小倍。處理器只在LTM中，而不是在STM中，所以當(dāng)文中說(shuō)到處理器時(shí)，所指的是LTM處理器。某些特殊的LTM處理器特別負(fù)責(zé)CTM的意識(shí)感覺。這些特別的處理器包括世界處理器的模型、內(nèi)部語(yǔ)音處理器和用于處理內(nèi)部視覺、內(nèi)部觸覺等的其他內(nèi)部通用語(yǔ)音處理器。

2.1.2. 上行樹競(jìng)爭(zhēng)與下行樹競(jìng)爭(zhēng)?

下行樹（ Down Tree）是一棵高度為1的簡(jiǎn)單下向樹，STM中有一個(gè)根，有N條從根指向葉的邊，每個(gè)LTM處理器中有一個(gè)葉。上行樹是一個(gè)向上的二叉樹，高度為h，有N個(gè)葉子，每個(gè)LTM處理器有一個(gè)葉子，STM中有一個(gè)（單個(gè)）根。每個(gè)LTM處理器都有自己的專長(zhǎng)，通過(guò)上行樹競(jìng)爭(zhēng)把屬于自己的問(wèn)題、答案和信息獲取到STM，并通過(guò)下行樹立即廣播給所有LTM處理器的觀眾。為了讓CTM簡(jiǎn)單運(yùn)行，所有LTM處理器向STM的競(jìng)爭(zhēng)提交信息，所有處理器接收來(lái)自STM的所有廣播。然而在人類身上，視覺的背側(cè)通路從來(lái)沒(méi)有意識(shí)（從來(lái)沒(méi)有達(dá)到STM），只有腹側(cè)通路是有意識(shí)的。這種自下而上/自上而下的循環(huán)類似于全局神經(jīng)元工作空間（global neuronal workspace，GNW）假說(shuō)，即“有意識(shí)的訪問(wèn)在兩個(gè)連續(xù)的階段進(jìn)行……在第一個(gè)階段，從約100毫秒到約300毫秒，刺激以一種自下而上、無(wú)意識(shí)的方式在處理器的皮層層次上上升；在第二階段，如果刺激被認(rèn)為滿足當(dāng)前的目標(biāo)和注意力狀態(tài)，就會(huì)以自上而下的方式被放大，并由一小部分GNW神經(jīng)元的持續(xù)活動(dòng)維持，其余的則被抑制。整個(gè)工作空間是全局連接的，在任何給定的時(shí)間，只有一個(gè)這樣的意識(shí)表征是活躍的?！?/p>

2.1.3. 塊，有意識(shí)的內(nèi)容，自覺意識(shí)，和意識(shí)流

問(wèn)題、答案和信息以塊的形式傳遞。在上行樹競(jìng)爭(zhēng)中勝出進(jìn)入STM的塊被稱為CTM的有意識(shí)內(nèi)容。在CTM中，與Baars的劇場(chǎng)比喻不同，STM（舞臺(tái)）中總是有一個(gè)完全相同的演員。在每一個(gè)及時(shí)的步驟中，演員都會(huì)得到一個(gè)勝出的塊，這個(gè)塊就是通過(guò)下行樹即時(shí)播放的腳本。我們認(rèn)為，當(dāng)所有LTM處理器通過(guò)這個(gè)廣播接收到這些內(nèi)容時(shí)，CTM就會(huì)有意識(shí)地意識(shí)到這些內(nèi)容。我們將自覺意識(shí)定義為所有LTM處理器對(duì)STM廣播的接收，而不是在STM中出現(xiàn)獲勝塊，這么定義是為了強(qiáng)調(diào)意識(shí)的感覺是出現(xiàn)在處理器之后，尤其是世界模型和內(nèi)部語(yǔ)音模型接收到廣播后產(chǎn)生的。在CTM中，我們對(duì)意識(shí)的定義大致與認(rèn)知神經(jīng)學(xué)家所說(shuō)的“注意力”一致。我們?cè)贑TM中所稱的意識(shí)感覺（the feeling of consciousness）大致與認(rèn)知神經(jīng)學(xué)家所說(shuō)的“意識(shí)”或“主觀意識(shí)”一致。CTM中不斷冒泡的塊競(jìng)爭(zhēng)著STM，其中的獲勝塊會(huì)不斷地從STM被廣播到LTM處理器中。從STM傳播到LTM的時(shí)間有序塊形成了一個(gè)意識(shí)流。如第3節(jié)所述，這種流是意識(shí)的主觀感覺的一部分。

2.1.4. 鏈接，無(wú)意識(shí)的溝通，全局點(diǎn)火

處理器之間的所有溝通最初都是通過(guò)STM進(jìn)行的。例如，處理器A可以向上行樹競(jìng)爭(zhēng)向STM提交問(wèn)題。如果這個(gè)問(wèn)題在競(jìng)爭(zhēng)中勝出，就會(huì)被廣播到所有LTM處理器。然后處理器B可以通過(guò)競(jìng)爭(zhēng)提交答案，如果處理器B贏了，就會(huì)被廣播，以此類推。如果A認(rèn)為B的答案是足夠有用的，那么A和B之間就會(huì)形成雙向聯(lián)系。這種聯(lián)系讓人想起Hebbian原理，即“一起放電的神經(jīng)元會(huì)連接在一起”。除了向上行樹競(jìng)爭(zhēng)發(fā)送塊，處理器還通過(guò)鏈接發(fā)送塊。這樣，A和B之間（通過(guò)STM的）有意識(shí)交流就可以通過(guò)A和B之間（通過(guò)鏈接）發(fā)送的塊，變成直接的無(wú)意識(shí)交流。A和B之間形成了額外的鏈接，用我們的話來(lái)說(shuō)就是A和B之間的鏈接加強(qiáng)了。鏈接是處理器之間傳輸信息的通道。隨著CTM有意識(shí)內(nèi)容的廣播，那些在鏈接處理器之間發(fā)送的塊可以加強(qiáng)和維持自覺意識(shí)。這種強(qiáng)化與Dehaene和Changeux在他們的GNWT中所稱的“全局點(diǎn)火”有關(guān)。正如Dehaene所寫的那樣，“全局點(diǎn)火出現(xiàn)在……當(dāng)廣播超過(guò)某個(gè)閾值，并進(jìn)行了自我強(qiáng)化，一些神經(jīng)元刺激其他神經(jīng)元，然后這種刺激又反過(guò)來(lái)回傳興奮的時(shí)候。連接在一起的（細(xì)胞）突然進(jìn)入一種自我維持的高水平活動(dòng)狀態(tài)，正如Hebb所說(shuō)的，這是一種回響的‘細(xì)胞集合（Cell assembly)）’?！?/p>

2.1.5. 輸入和輸出映射：傳感器和驅(qū)動(dòng)器?

CTM的環(huán)境(Env)是Rm(t)的一個(gè)子集，其中R表示實(shí)數(shù)，m是正整數(shù)維度，t（非負(fù)整數(shù)）是時(shí)間。輸入映射將CTM的傳感器獲取的、時(shí)變的環(huán)境信息發(fā)送給指定的LTM處理器（為了簡(jiǎn)單起見，這里假設(shè)這些傳感器是輸入映射的一部分)，后者將環(huán)境信息轉(zhuǎn)換為塊。輸出映射將命令信息從LTM處理器傳遞到執(zhí)行器（這里假定執(zhí)行器是輸出映射的一部分），來(lái)對(duì)環(huán)境進(jìn)行操作。

2.1.6. 對(duì)連接的總結(jié)?

在CTM中，一共有五種連接為信息傳輸提供路徑和機(jī)制。下圖顯示了CTM與LTM處理器之間的這五種連接，它們分別是：

• Env-LTM：來(lái)自環(huán)境的定向邊通過(guò)傳感器與感覺數(shù)據(jù)的處理器之間的連接；
• LTM—STM：通過(guò)上行樹；
• STM—LTM：通過(guò)下行樹；
• LTM——LTM：處理器之間的雙向邊；
• LTM—Env：特定處理器通過(guò)執(zhí)行器將定向邊傳遞給環(huán)境，執(zhí)行器作用于環(huán)境（特定處理器指的是比如生成手指運(yùn)動(dòng)指令的處理器，執(zhí)行器如接收這些處理器指令的手指，執(zhí)行器通過(guò)這些處理器的手指動(dòng)作對(duì)環(huán)境進(jìn)行操作）。

圖注：CTM中與LTM處理器之間的連接

2.2. 腦語(yǔ)（CTM的多模型內(nèi)部語(yǔ)言），要點(diǎn)和塊

腦語(yǔ)（Brainish）是CTM的內(nèi)部語(yǔ)言，用于處理器之間的通信，通過(guò)競(jìng)爭(zhēng)和廣播或直接通過(guò)鏈接來(lái)實(shí)現(xiàn)通信。另一方面，處理器內(nèi)部使用的語(yǔ)言通常因處理器而異，除了腦語(yǔ)還有其他語(yǔ)言。腦語(yǔ)是用來(lái)表達(dá)內(nèi)部語(yǔ)言、內(nèi)部視覺、內(nèi)部感覺、想象和夢(mèng)境的語(yǔ)言。腦語(yǔ)包括輸入和輸出的編碼表示，這些編碼表示都是用簡(jiǎn)潔的多模態(tài)腦語(yǔ)單詞和短語(yǔ)來(lái)表示，稱為“gists”（要點(diǎn)）。要點(diǎn)可以包含一個(gè)場(chǎng)景的本質(zhì)，或關(guān)于一個(gè)證明的高度可擴(kuò)展的思想。要點(diǎn)還可以是一個(gè)問(wèn)題的答案，某種洞察，一個(gè)夢(mèng)的圖像，一種痛苦（的描述），等等。比起外部語(yǔ)言如英語(yǔ)、漢語(yǔ)或狗語(yǔ)（Doggish），腦語(yǔ)能夠更好地表達(dá)和操控圖像、聲音、觸覺和思想——包括非符號(hào)化的思想。作者認(rèn)為，具有表現(xiàn)力的內(nèi)在語(yǔ)言是意識(shí)感覺的重要組成部分（詳見第3節(jié)）。信息在所有邊上以塊的形式進(jìn)行傳輸，其在處理器之間傳輸，在STM和LTM之間傳輸，從輸入到LTM之間傳輸，也從LTM到輸出之間傳輸。一個(gè)塊就是一個(gè)六元組：<address, t, gist, weight, intensity, mood> 。其中，address（地址）是LTM處理器產(chǎn)生的地址塊，t是塊產(chǎn)生的時(shí)間，gist（要點(diǎn)）是腦語(yǔ)中被“簡(jiǎn)明表示”的信息，該信息是處理器計(jì)劃所要通信的內(nèi)容。weight（權(quán)重）是處理器提供給要點(diǎn)的一個(gè)假數(shù)，intensity（強(qiáng)度）和mood（情緒）在時(shí)間t分別以 |weight|和weight開始。研究者注意到，塊的大?。ㄒ约八慕M件的大小，包括要點(diǎn)）必然會(huì)受到計(jì)算復(fù)雜性考慮的限制。

2.3. 概率性質(zhì)的上行樹競(jìng)爭(zhēng)：coin-flip神經(jīng)元和競(jìng)爭(zhēng)函數(shù)

上行樹競(jìng)爭(zhēng)是決定哪個(gè)LTM處理器能夠?qū)⒆约旱膲K放入STM的機(jī)制。在每個(gè)計(jì)時(shí)點(diǎn)t= 0,1,…,T，第t個(gè)競(jìng)爭(zhēng)開始時(shí)，每個(gè)處理器p將其塊放入上行樹的處理器葉節(jié)點(diǎn)中。在一個(gè)塊被送入上行樹競(jìng)爭(zhēng)之后，當(dāng)它在競(jìng)爭(zhēng)樹上向上移動(dòng)時(shí)，它的address、t、gist和weight保持不變，但其ntensity和mood會(huì)發(fā)生變化，以納入更多的全局信息。

2.4. 有意識(shí)感知的計(jì)算復(fù)雜性和時(shí)間延遲

對(duì)于t>0和s>0，更新上行樹競(jìng)爭(zhēng)中節(jié)點(diǎn)vs處的塊，所需的計(jì)算包括：1） 兩次快速計(jì)算f，對(duì)其值進(jìn)行求和和除法運(yùn)算，以及一次快速的概率選擇；2） 將所選塊的地址、要點(diǎn)和權(quán)重放入節(jié)點(diǎn)vs；3） 對(duì)與vs的子節(jié)點(diǎn)相關(guān)的塊的強(qiáng)度和情緒進(jìn)行求和，并將這些總和設(shè)置為塊在vs節(jié)點(diǎn)處的強(qiáng)度和情緒。這些計(jì)算都必須在1個(gè)時(shí)間單位內(nèi)完成，這對(duì)節(jié)點(diǎn)上塊的大小和可以在該節(jié)點(diǎn)執(zhí)行的計(jì)算量設(shè)置了一個(gè)界限。

2.5. 內(nèi)存和高層存儲(chǔ)

我們假設(shè)每個(gè)處理器p在其內(nèi)部?jī)?nèi)存中存儲(chǔ)元組的序列，這些序列按時(shí)間t排序，包括處理器送到競(jìng)爭(zhēng)中的塊p、t、0，和處理器通過(guò)STM的廣播所接收到的塊，以及處理器在時(shí)間t從鏈接或輸入映射中接收到的塊的選擇子集。這些序列是CTM存儲(chǔ)的重要組成部分?！笟v史」提供了一個(gè)p所看到和做過(guò)的高層存儲(chǔ)。高層存儲(chǔ)在很大程度上解釋了CTM在意識(shí)感受中的自我感知。CTM需要高層存儲(chǔ)結(jié)合預(yù)測(cè)算法來(lái)創(chuàng)造夢(mèng)（詳見第4.5節(jié)）。這些存儲(chǔ)的信息可能會(huì)定期被修剪，因此只剩下「顯著」的塊，最顯著的是那些代表可怕、美妙或意外事件的塊。通常而言，每個(gè)處理器都會(huì)對(duì)它生成、修改和存儲(chǔ)的塊進(jìn)行預(yù)測(cè)。

2.6. 預(yù)測(cè)動(dòng)力學(xué)=預(yù)測(cè)+反饋+學(xué)習(xí)（睡眠專家算法）(Sleeping Experts Algorithm，SEAs)

處理器需要反饋來(lái)評(píng)估其預(yù)測(cè)的正確性和檢測(cè)錯(cuò)誤，并學(xué)習(xí)如何提高正確性和減少并糾正錯(cuò)誤。?無(wú)論是提交給STM競(jìng)爭(zhēng)、通過(guò)鏈接提交給其他處理器，還是提交給影響環(huán)境的執(zhí)行器，LTM處理器都會(huì)對(duì)所有塊進(jìn)行CTM預(yù)測(cè)。?反饋從STM廣播中接收的塊、通過(guò)鏈接接收的塊以及通過(guò)輸入映射從環(huán)境接收的塊。?所有CTM學(xué)習(xí)和糾錯(cuò)都在處理器中進(jìn)行。在CTM中，預(yù)測(cè)、反饋和學(xué)習(xí)不斷循環(huán)。CTM需要警惕任何不尋常的事情和任何形式的意外，以便在必要時(shí)處理這些事情，并始終提高對(duì)世界的理解。通過(guò)這種循環(huán)，預(yù)測(cè)的誤差（例如「意外」）被最小化。處理器尤其需要知道自己在設(shè)置權(quán)重時(shí)是過(guò)于保守還是過(guò)于大膽，這樣才能修正權(quán)重分配算法。睡眠專家算法（SEAs）是LTM處理器用來(lái)實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)的一類學(xué)習(xí)算法。這里所展示的是SEAs最簡(jiǎn)單的版本之一。當(dāng)出現(xiàn)以下情況時(shí)，鼓動(dòng)處理器（提高其賦給塊的強(qiáng)度）：

1. 它的塊未進(jìn)入STM，并且
2. 它的信息（在SEA看來(lái)）比進(jìn)入STM的信息更有價(jià)值。

當(dāng)出現(xiàn)以下情況時(shí)，抑制處理器（降低其賦給塊的強(qiáng)度）：

1. 它的塊進(jìn)入了STM
2. 它的信息被發(fā)現(xiàn)（可能是之后被發(fā)現(xiàn)）不如某些未能進(jìn)入STM的塊的信息有價(jià)值。

SEAs在處理器是否將它們的塊放入STM方面起作用。SEAs也對(duì)處理器是否會(huì)「注意」那些通過(guò)鏈接發(fā)送給它們的塊中的要點(diǎn)有影響。塊的權(quán)重絕對(duì)值顯示生成塊的處理器認(rèn)為其要點(diǎn)是否重要，這將影響接收塊的處理器是否會(huì)注意到它。

2.7. CTM與GWT模型的比較

研究者比較了CTM和Baars的GWT模型，見下圖。

圖注：模型草圖:Baars的GWT模型（左）和CTM模型（右）為了簡(jiǎn)單起見，此圖簡(jiǎn)化了許多功能。例如，CTM在舞臺(tái)上只有一個(gè)「演員」，這個(gè)「演員」一次只持有一個(gè)塊。此外，CTM中的所有處理器都在LTM中。在這里，中央執(zhí)行器被取消，因?yàn)槠涔δ芸梢杂商幚砥鞔鷦?。在CTM中，輸入和輸出直接進(jìn)出LTM處理器，而不是直接通過(guò)STM。在CTM中，塊在定義明確的競(jìng)爭(zhēng)中展開競(jìng)賽，以登上舞臺(tái)（STM）。

自覺意識(shí)（注意力）是所有LTM處理器對(duì)所廣播的獲勝塊（即CTM的意識(shí)內(nèi)容）的接收，而不是發(fā)生在輸入和STM之間的事件。Baddeley和Hitch的口頭排練和視覺空間畫板的角色由LTM處理器承擔(dān)。預(yù)測(cè)動(dòng)力學(xué)（預(yù)測(cè)、反饋和學(xué)習(xí)的循環(huán)）和多模態(tài)內(nèi)部語(yǔ)言（腦語(yǔ)）以及計(jì)算和復(fù)雜性考慮是顯著的、關(guān)鍵的CTM特性。

最后，正如「擴(kuò)展心智理論」所述，CTM可以LTM處理器的形式訪問(wèn)現(xiàn)有技術(shù)，如Google、Wikipedia、WolframAlpha、AlphaGo等，LTM處理器的任務(wù)就是去使用這些應(yīng)用程序。這是確保CTM在其生命周期開始時(shí)（t=0）擁有大量功能強(qiáng)大的處理器集合的一種方法，該集合在其整個(gè)生命周期中都是可擴(kuò)充的。

CTM模型及其動(dòng)力學(xué)的關(guān)鍵特征與Dennett概述的意識(shí)特性之間具有異曲同工之處：控制我們意識(shí)思維的轉(zhuǎn)變的既不是主調(diào)度器，也不是Boss神經(jīng)元，更不是Homunculus或Res Cogitans。在實(shí)施控制的必定是一個(gè)動(dòng)態(tài)的、有些競(jìng)爭(zhēng)性的過(guò)程。究竟是什么決定了誰(shuí)是贏家？

應(yīng)當(dāng)是類似于伴隨和控制著所有內(nèi)容命運(yùn)的微觀情緒、積極和消極的配價(jià)強(qiáng)度這些因素，不僅是在情感上明顯突出的事件如痛苦、尷尬或欲望的強(qiáng)迫性記憶，而且還有最深?yuàn)W和抽象的理論思考。盡管受到了Baars的GWT架構(gòu)的啟發(fā)，但CTM集成了其意識(shí)感受所必需的功能。這是下一節(jié)的重點(diǎn)。

3 意識(shí)的感覺

雖然根據(jù)STM傳播的意識(shí)內(nèi)容的定義，CTM是有意識(shí)的，但這個(gè)定義并沒(méi)有解釋在CTM中是什么產(chǎn)生了意識(shí)的感覺。作者認(rèn)為，CTM對(duì)意識(shí)的感覺主要是其極富表現(xiàn)力的腦語(yǔ)所帶來(lái)的，再加上CTM的架構(gòu)、特定的特殊處理器和CTM的預(yù)測(cè)動(dòng)態(tài)（預(yù)測(cè)、反饋和學(xué)習(xí)）。

1) 腦語(yǔ)?

多模態(tài)腦語(yǔ)準(zhǔn)確地描述了CTM所感知到的世界。這種知覺是由多模態(tài)語(yǔ)言的感覺所組成的。它的詞匯包括氣（鼻孔聞到的氣味）、疼痛（極度不愉快的疼痛感覺）、臉（看別人臉時(shí)看到的東西）等等。夢(mèng)是很重要的，因?yàn)樗@示了當(dāng)CTM既沒(méi)有輸入也沒(méi)有輸出時(shí)，要點(diǎn)可以表達(dá)什么。

2) 架構(gòu)?

這包括獲得STM訪問(wèn)權(quán)的上行樹競(jìng)爭(zhēng)，以及隨后對(duì)贏家所進(jìn)行的全局的下行樹廣播，尤其是所有在產(chǎn)生意識(shí)感覺中扮演特殊角色的處理器。

3) 特殊的處理器

作者挑選了在誕生時(shí)就內(nèi)置了專門算法的一些處理器。

• 世界模型處理器（Model of The World processor）根據(jù)從環(huán)境中獲得的信息，或從可能被修改過(guò)的內(nèi)部存儲(chǔ)器中獲得的信息，來(lái)構(gòu)建CTM世界的模型。將CTM的內(nèi)部世界定義為世界處理器的模型為CTM創(chuàng)建的稀疏「CTM」模型。將CTM的外部世界定義為它用腦語(yǔ)所注釋的標(biāo)簽和描述，包括它們（可能）擁有的感覺和它們（可能）執(zhí)行的動(dòng)作。
• 內(nèi)部語(yǔ)音處理器提取STM廣播的要點(diǎn)中被編碼的任何語(yǔ)音，并將其發(fā)送到與輸入映射發(fā)送外部語(yǔ)音的要點(diǎn)（由輸入映射創(chuàng)建的要點(diǎn)）相同的位置。這最初是通過(guò)STM發(fā)送的，然后在鏈接形成后，直接通過(guò)鏈接發(fā)送?！竷?nèi)部語(yǔ)音」是由內(nèi)部語(yǔ)音處理器產(chǎn)生的，它使CTM能夠回憶過(guò)去，預(yù)測(cè)未來(lái)，并制定計(jì)劃。內(nèi)在語(yǔ)言的要點(diǎn)（如自言自語(yǔ)或夢(mèng)中所說(shuō)的和所聽到的）與外在語(yǔ)言的要點(diǎn)幾乎沒(méi)有區(qū)別。人類的內(nèi)部語(yǔ)言聽起來(lái)很像外部語(yǔ)言，以至于很難區(qū)分二者，就像精神分裂癥患者的情況一樣。
• 內(nèi)部視覺和內(nèi)部（觸覺）感覺處理器，將STM廣播的任何圖像和感覺都映射到輸入映射發(fā)送到外部場(chǎng)景和外部感覺的任何位置。內(nèi)部視覺和外部視覺（由輸入圖像產(chǎn)生的視覺要點(diǎn)）幾乎沒(méi)有區(qū)別。CTM的記憶和預(yù)測(cè)能力使得CTM能夠創(chuàng)造內(nèi)部圖像和感覺，從而產(chǎn)生想象和夢(mèng)境。為了阻止精神分裂癥的幻覺，人類大腦會(huì)區(qū)分內(nèi)部圖像和外部圖像。大腦有各種各樣的技巧來(lái)做到這一點(diǎn)，其中一個(gè)就是讓夢(mèng)變得難以記憶。

這些處理器通知CTM世界模型中的「眼睛」和「皮膚」，讓它們「看到」CTM從視覺記憶中回憶起來(lái)的任何東西，并「有觸覺地感知」CTM從感官記憶中回憶起的任何東西。這些眼睛和皮膚就是CTM的心靈之眼和心靈之膚。作者認(rèn)為，這些處理器是內(nèi)部通用的語(yǔ)音處理器。

4) 預(yù)測(cè)動(dòng)力學(xué)

?此外，作者認(rèn)為，CTM通過(guò)預(yù)測(cè)、反饋和學(xué)習(xí)的持續(xù)循環(huán)影響了CTM對(duì)意識(shí)的感覺。在CTM的世界處理器模型中，這種感覺通過(guò)（并行的）預(yù)測(cè)動(dòng)力學(xué)進(jìn)一步增強(qiáng)，在該模型中，CTM不斷地進(jìn)行規(guī)劃和測(cè)試。正反饋給CTM一個(gè)信號(hào)，表明它了解正在發(fā)生的事情；負(fù)反饋——除非是關(guān)于一些無(wú)法預(yù)測(cè)的事情，比如一聲意外的巨響——給CTM提供了它不知道或不理解的事情的證據(jù)。CTM的意識(shí)感覺還有另外以下因素：

5) 有基本的（一般的）思考和制定計(jì)劃的能力

6) 制定并實(shí)施計(jì)劃的動(dòng)機(jī)（=能量+動(dòng)力）。

現(xiàn)在回到世界處理器的模型，來(lái)描述一個(gè)中心任務(wù)，即將其模型的各個(gè)組成部分標(biāo)記為self（自我）或非self，或者未知。世界處理器的模型如何決定什么是self，什么不是self？如果在對(duì)一個(gè)塊（CTM的一個(gè)思想）的廣播之后，執(zhí)行器立即在環(huán)境中執(zhí)行一個(gè)動(dòng)作——這個(gè)思想會(huì)導(dǎo)致相同的動(dòng)作持續(xù)不斷地重復(fù)——那么這表明執(zhí)行器是self的一部分。

世界模型的處理器還有其他重要的工作來(lái)賦予CTM以自我意識(shí)，包括創(chuàng)造想象、創(chuàng)造環(huán)境的映射和表達(dá)運(yùn)動(dòng)的環(huán)境，幫助計(jì)劃環(huán)境中的行為，幫助預(yù)測(cè)環(huán)境中的自我和而非自我的行為，糾正對(duì)自我和非自我行為的預(yù)測(cè)。

當(dāng)CTM通過(guò)廣播發(fā)現(xiàn)自己在思考自己的意識(shí)時(shí)，世界模型處理器就會(huì)將模型中的「CTM」標(biāo)記為「有意識(shí)的」?，F(xiàn)在再來(lái)看看，為什么CTM會(huì)認(rèn)為自己是有意識(shí)的。這不可能是因?yàn)槭澜缒Ｐ吞幚砥骰蛉魏纹渌幚砥髡J(rèn)為它是有意識(shí)的，因?yàn)樘幚砥髦皇沁\(yùn)行算法的機(jī)器——而且這樣的機(jī)器并沒(méi)有感覺。

作者認(rèn)為，CTM作為一個(gè)整體是有意識(shí)的，這有一部分是因?yàn)槭澜缒Ｐ吞幚砥鲿?huì)將其世界模型中的「CTM」視為有意識(shí)的，并將這個(gè)觀點(diǎn)傳播給所有的處理器。在這里，「CTM」是對(duì)更復(fù)雜的CTM的簡(jiǎn)單學(xué)習(xí)表示。

4 高層次的解釋

這一節(jié)將探討CTM如何可能經(jīng)歷一般與意識(shí)相關(guān)的各種現(xiàn)象。作者相信從模型中得出的解釋，提供了對(duì)意識(shí)體驗(yàn)如何產(chǎn)生或者可能如何產(chǎn)生的高層次理解，這些解釋與心理學(xué)和神經(jīng)科學(xué)文獻(xiàn)達(dá)成了高度一致。

4.1.盲視

在下文的例子中，盲視說(shuō)明了有意識(shí)和無(wú)意識(shí)意識(shí)之間的區(qū)別。在盲視中，人不會(huì)有意識(shí)地看到外部世界。當(dāng)被要求在一個(gè)雜亂的房間里拿東西時(shí)，實(shí)驗(yàn)參與者會(huì)有一種典型的反應(yīng)：“我看不到東西在哪兒。”但如果謹(jǐn)慎對(duì)待這個(gè)要求，實(shí)驗(yàn)參與者還是能熟練完成這個(gè)任務(wù)的。這中間發(fā)生了什么？在CTM中，視覺輸入直接從視覺傳感器到處理視覺輸入的LTM處理器的一個(gè)子集。然而，在盲視的CTM中，由于某種故障，也許是上行樹的斷裂，或者是視覺處理器無(wú)法有競(jìng)爭(zhēng)性地輸入塊的信息，這些信息無(wú)法上傳到 STM，因此也就無(wú)法得到全局廣播。由于這個(gè)原因，CTM不會(huì)有意識(shí)地意識(shí)到自己能看到。然而，信息仍然可以通過(guò)鏈接在（無(wú)意識(shí)的）處理器之間進(jìn)行交流。因此，視覺處理器收到的視覺信息可以通過(guò)鏈接發(fā)送到控制腿部執(zhí)行器的行走處理器。

4.2. 無(wú)意盲視

當(dāng)一個(gè)人未能察覺到明明就在眼前的視覺刺激時(shí)，就會(huì)出現(xiàn)無(wú)意盲視。無(wú)意盲視是“當(dāng)注意力集中在其他任務(wù)上時(shí)，沒(méi)有注意到一些意外的東西的存在”。例如，在著名的選擇性注意測(cè)試中，實(shí)驗(yàn)者向觀眾播放影片「看不見的大猩猩」，并要求觀眾“數(shù)出穿白襯衫的球員的傳球次數(shù)”。幾乎所有的觀眾都給出了接近正確的數(shù)字，但當(dāng)被問(wèn)及“你看到大猩猩了嗎？”時(shí)，他們卻呆若木雞。這到底是怎么回事？假設(shè)CTM正在觀看大猩猩的影片。

關(guān)于白襯衫球員的輸入查詢獲得了STM的訪問(wèn)權(quán)，然后立即廣播給所有LTM處理器。為了執(zhí)行這個(gè)任務(wù)，CTM的視覺處理器給白襯衫要點(diǎn)分配了高密度（intensity），而給任何黑色的東西分配了非常低的密度，因此有“大猩猩”圖案的塊狀物要點(diǎn)很少有機(jī)會(huì)進(jìn)入STM。

CTM并沒(méi)有有意識(shí)地看到這個(gè)大猩猩。CTM對(duì)無(wú)意盲視的解釋是：對(duì)要點(diǎn)給予不同的密度，對(duì)不相關(guān)的要點(diǎn)給予較低的密度，那么得到較高密度的塊會(huì)有更大的競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)。根據(jù)參考文獻(xiàn)中進(jìn)行的模擬，在某些“點(diǎn)燃”狀態(tài)下，“自發(fā)活動(dòng)可以阻止外部感覺處理”。他們把這種阻斷與無(wú)意盲視的原因聯(lián)系起來(lái)。在我們看來(lái)，阻斷人腦對(duì)黑色物體的“感覺處理”，大致相當(dāng)于CTM大幅降低了塊中黑色要點(diǎn)的密度，從而降低了這些塊進(jìn)入STM的機(jī)會(huì)。CTM中不同密度的影響也符合理論上的含義，即人類的無(wú)意盲視“可以作為不相關(guān)信息的過(guò)濾器，可能過(guò)濾掉意外事件”。

4.3. 變化盲視

當(dāng)人不能注意到圖片或場(chǎng)景中的巨大變化時(shí)，就會(huì)出現(xiàn)變化盲視，它是“未能注意到某些東西從一個(gè)時(shí)刻到另一個(gè)時(shí)刻的變化”。

一個(gè)頗具啟發(fā)性的例子是偵探視頻。一名偵探進(jìn)入了謀殺現(xiàn)場(chǎng)，并說(shuō)“顯然，這個(gè)房間里有人謀殺了斯邁思爵士”，并立即依次審問(wèn)每個(gè)嫌疑人。女仆稱：“我在主臥室里擦拭銅器?！惫芗艺f(shuō)：“我在給老爺?shù)目撅炌奎S油?！倍惯~思夫人說(shuō)：“我在盆景棚里種牽牛花?！边@些信息足以讓聰明的偵探當(dāng)場(chǎng)破解謀殺案。

然而，為什么我們沒(méi)有注意到開頭的屏幕截圖和結(jié)尾之間有許多不協(xié)調(diào)的場(chǎng)景變形？

從CTM的角度來(lái)看，在觀看“偵探”視頻時(shí)，CTM有形成整體的印象，但沒(méi)有注意到風(fēng)衣、花、畫等被其他東西取代后所發(fā)生的變化，這是因?yàn)橐韵略颍?/p>

1）拍攝過(guò)程中，導(dǎo)演巧妙安排了整個(gè)場(chǎng)景乃至于單個(gè)人物的變化，去除了深色風(fēng)衣變成白色風(fēng)衣、熊變成盔甲、搟面杖變成燭臺(tái)、死者換了衣服并抬起了腿等等變化的過(guò)渡。視頻輸入從未向CTM的視覺處理器發(fā)出信號(hào)，表明“場(chǎng)景”已被修改。

2）重要的是，同樣的要點(diǎn)對(duì)開頭和結(jié)尾的場(chǎng)景都有同樣的描述：“一座豪宅的客廳，里面有偵探、管家、女仆、其他人，還有一個(gè)地板上的死者?！?/p>

在這些條件下，CTM就出現(xiàn)了變化盲視。

同樣，CTM 的解釋與關(guān)于人類變化盲視的文獻(xiàn)一致。鑒于變化檢測(cè)需要充分表示變化前和變化后的場(chǎng)景以及比較，任何影響表示的豐富性或比較表示的傾向的任務(wù)特征都應(yīng)該影響檢測(cè)。變化對(duì)象的語(yǔ)義重要性似乎對(duì)受試者關(guān)注并因此注意到變化的可能性有最大影響。

4.4 錯(cuò)覺，不注意的盲目性和變化的盲目性可能被認(rèn)為是幻覺的例子

根據(jù)定義，CTM是有意識(shí)地意識(shí)到從STM廣播的塊中的要點(diǎn)的。（這些要點(diǎn)從LTM處理器到達(dá)STM。LTM處理器是通過(guò)輸入映射從傳感器得到，或者通過(guò)鏈接從其他LTM處理器得到，或者通過(guò)廣播從STM處得到這些要點(diǎn)的）。要點(diǎn)儲(chǔ)存在LTM記憶中的原因很多，其中一個(gè)原因是為處理器提供高層次的故事，如夢(mèng)中發(fā)生的故事。

在CTM中，意識(shí)流是STM播放的要點(diǎn)序列。每個(gè)時(shí)刻的每個(gè)視覺要點(diǎn)都給CTM一種感覺，即它看到了眼前的整個(gè)場(chǎng)景，盡管它最多只看到場(chǎng)景的一小部分。整體的錯(cuò)覺有幾種解釋，其中最主要的是，一個(gè)多模態(tài)的腦語(yǔ)要點(diǎn)可以描述一個(gè)極其復(fù)雜的場(chǎng)景，比如“我站在一個(gè)包含小溪、小路、小橋和樹木的日本風(fēng)格花園前”。這個(gè)要點(diǎn)是否包括了iPhone相機(jī)拍攝的1200萬(wàn)像素照片中的細(xì)節(jié)（就像它感覺我們看到了一樣）？整體的幻覺是要點(diǎn)中高度暗示性（簡(jiǎn)潔）信息的結(jié)果。CTM像變魔術(shù)一樣變出了這個(gè)場(chǎng)景。Keith Frankish 稱這是意識(shí)的幻覺主義理論。

4.5. 夢(mèng)的創(chuàng)造

夢(mèng)是最終的幻覺。有些人聲稱不做夢(mèng)，但大多數(shù)人都是做夢(mèng)的。夢(mèng)可能是視覺的、聽覺的、觸覺的，等等。夢(mèng)往往與情感過(guò)程有關(guān)，可以表達(dá)巨大的痛苦和恐懼（噩夢(mèng)）或巨大的快樂(lè)（如飛行夢(mèng)）。一個(gè)人可以感覺到腿部的殘缺不全的疼痛，醒來(lái)后卻發(fā)現(xiàn)疼痛完全是虛幻的，根本沒(méi)有疼痛，一個(gè)人也可以睡著時(shí)臉朝下，醒來(lái)時(shí)臉朝上。

在CTM中，一個(gè)內(nèi)置的睡眠處理器（Sleep processor）跟蹤時(shí)間、習(xí)慣、日/夜等，并有內(nèi)部算法來(lái)監(jiān)測(cè)睡眠的需要。如果睡眠處理器確定需要睡眠，它就會(huì)通過(guò)提高自己的塊的密度，讓塊能夠進(jìn)入STM，并將其他塊阻擋在STM外。這與降低其他LTM處理器的塊的密度的效果大致相同。這個(gè)處理器還阻止或大大降低各種輸入（所看和所聽）的密度，并阻止激活輸出的信號(hào)（如四肢收到的信號(hào)）。這就是睡眠狀態(tài)。睡眠處理器不斷監(jiān)測(cè)睡眠的需要，并隨著這種需要的減少，按比例減少自己的塊的密度。這最終允許夢(mèng)的要點(diǎn)（以塊為單位）達(dá)到STM。這就是夢(mèng)的狀態(tài)。

最后，當(dāng)睡眠處理器降低其對(duì)輸入和輸出的限制時(shí)，CTM就會(huì)醒來(lái)。在人類中，非快速眼動(dòng)睡眠和快速眼動(dòng)睡眠在覺醒前可以交替進(jìn)行幾次。

當(dāng)CTM處于夢(mèng)境狀態(tài)時(shí)，一個(gè)創(chuàng)造夢(mèng)境的處理器（Dream Creator）便開始活動(dòng)（也就是說(shuō)，這個(gè)處理器開始將它的塊送入STM）。這些塊中的要點(diǎn)包含思想的內(nèi)核（通常基于早期CTM的活動(dòng)、關(guān)注、想象）。當(dāng)這些塊被廣播時(shí)，所有的處理器，包括那些在意識(shí)感覺中起關(guān)鍵作用的處理器，都會(huì)收到這些廣播并競(jìng)相作出反應(yīng)。這使CTM在夢(mèng)境中具有與清醒時(shí)相同的活著的感覺。

造夢(mèng)處理器和其他處理器輪流來(lái)回互動(dòng)。造夢(mèng)處理器和處理器之間的對(duì)話——來(lái)回的互動(dòng)——是構(gòu)成夢(mèng)想的要點(diǎn)序列、這個(gè)序列就是夢(mèng)的意識(shí)流。

夢(mèng)實(shí)質(zhì)上是將這一序列的塊拼接起來(lái)，產(chǎn)生一個(gè)夢(mèng)的意識(shí)流（內(nèi)在電影），1）看到、聽到和感覺到夢(mèng)中的世界，2）影響夢(mèng)中世界出現(xiàn)的東西。這樣一個(gè)（互動(dòng)的）內(nèi)心電影顯示一系列的感覺輸入（圖像、氣味和聲音），并產(chǎn)生一系列的行動(dòng)。

當(dāng)CTM處于睡眠狀態(tài)但不做夢(mèng)時(shí)，大多數(shù)處理器不能將它們的塊送入STM，巨大噪音檢測(cè)器和睡眠處理器本身是例外。睡眠處理器在STM中的塊會(huì)阻止大多數(shù)其他處理器的塊到達(dá)STM。根據(jù)設(shè)計(jì)，睡眠處理器持有一個(gè)空的要點(diǎn)，所以CTM沒(méi)有意識(shí)或幾乎沒(méi)有意識(shí)。

在CTM離開睡眠狀態(tài)進(jìn)入夢(mèng)境后，一部分LTM處理器，如內(nèi)視處理器，可以將它們的塊送入STM。因此，在做夢(mèng)時(shí)，CTM是有意識(shí)的，可以生動(dòng)地體驗(yàn)事件。正如第3節(jié)所討論的，關(guān)鍵的處理器，如內(nèi)在言語(yǔ)、內(nèi)在視覺、內(nèi)在感覺和世界模型的處理器，在產(chǎn)生CTM的意識(shí)感覺方面起著特殊作用。

當(dāng)CTM做夢(mèng)時(shí)，這些處理器也發(fā)揮類似的作用。下面是一些說(shuō)明處理器如何為CTM造夢(mèng)的例子：

• 內(nèi)在語(yǔ)音處理器從STM廣播的多模態(tài)圖形中提取內(nèi)在語(yǔ)音，并將該語(yǔ)音發(fā)送到接收外部語(yǔ)音的同一處理器。這個(gè)過(guò)程使夢(mèng)中的語(yǔ)言聽起來(lái)像外部語(yǔ)言。內(nèi)在視覺和內(nèi)在感覺處理器以類似的方式幫助創(chuàng)造夢(mèng)境。

夢(mèng)境展示了腦語(yǔ)要點(diǎn)的力量。CTM 在夢(mèng)中看到的、聽到的、感覺到的和做的，必然是由能夠回憶、修改和向STM的競(jìng)爭(zhēng)提交創(chuàng)作的處理器編造的。這些編造是現(xiàn)實(shí)的，因?yàn)樗鼈兪褂玫氖乔逍褧r(shí)產(chǎn)生的同樣的要點(diǎn)。

因此，即使 CTM 完全脫離了外部輸入，夢(mèng)也會(huì)產(chǎn)生現(xiàn)實(shí)世界的感覺。因此，夢(mèng)可以顯得如此逼真，以至于CTM可能變得難以區(qū)分夢(mèng)境和現(xiàn)實(shí)（但是人類較難記住夢(mèng)境，所以這個(gè)問(wèn)題在人類中就可以避免）。已有的文獻(xiàn)證明，一個(gè)人看到一張臉后，無(wú)論是從記憶中找回這張臉，還是當(dāng)這張臉出現(xiàn)在夢(mèng)中，都會(huì)出現(xiàn)同樣的神經(jīng)活動(dòng)模式。文獻(xiàn)還指出，在快速眼動(dòng)睡眠中，當(dāng)人有運(yùn)動(dòng)的感覺時(shí)，夢(mèng)中運(yùn)動(dòng)皮層的激活與清醒時(shí)的激活是一樣的。

• 世界模型處理器預(yù)測(cè)CTM的行為將在其（內(nèi)部和外部）世界中產(chǎn)生的影響。它從這些行動(dòng)在其世界模型中的效果來(lái)做這件事。造夢(mèng)處理器可以使用這個(gè)相同的預(yù)測(cè)機(jī)器來(lái)創(chuàng)造夢(mèng)。

夢(mèng)也使CTM能夠在未知和可能的危險(xiǎn)情況下測(cè)試自己。在人類和CTM中，夢(mèng)都可以成為實(shí)驗(yàn)各種可能解決方案的實(shí)驗(yàn)室。然而，與清醒時(shí)的意識(shí)不同，由于CTM在其世界模型處理器中的“一致性檢查器”沒(méi)有得到來(lái)自環(huán)境的輸入，不一致的情況在夢(mèng)中比清醒時(shí)更容易發(fā)生而不被注意。

因此，CTM可以在夢(mèng)中飛行。Zadra和 Stickgold 斷言，在人類中，“夢(mèng)境并不完全重現(xiàn)記憶。夢(mèng)創(chuàng)造了一種敘述，其要點(diǎn)與最近的一些記憶相同，并可能有相同的標(biāo)題?！彼麄冎赋?，“快速眼動(dòng)睡眠提供了一種大腦狀態(tài)，在這種狀態(tài)下，弱的和意外的聯(lián)想比正常的強(qiáng)聯(lián)想更強(qiáng)烈地被激活，這解釋了快速眼動(dòng)睡眠是怎么幫助去尋找一些弱相關(guān)的遙遠(yuǎn)的聯(lián)想，也許解釋了我們快速眼動(dòng)睡眠期的夢(mèng)為什么那么奇怪?！?/p>

4.6.自由意志?

自由意志的問(wèn)題是古老的，早在公元前一世紀(jì)就出現(xiàn)在 Lucretius（De Rerum Natura）?！叭绻械倪\(yùn)動(dòng)總是相互聯(lián)系的，新的產(chǎn)生于舊的，有一個(gè)確定的順序——如果原子從來(lái)沒(méi)有轉(zhuǎn)向從而產(chǎn)生一些新的運(yùn)動(dòng)，打破命運(yùn)的束縛，永恒的因果順序——那么整個(gè)地球上的生物所擁有的自由意志的來(lái)源是什么呢？

”Samuel Johnson博士在1709年至1784年之間的觀察捕捉到了自由意志的悖論：“所有的理論都反對(duì)意志的自由，而所有的經(jīng)驗(yàn)都支持意志的自由?！盨tanislas Dehaen 則發(fā)出了當(dāng)代的聲音：“我們的大腦狀態(tài)顯然不是無(wú)因的，也不能逃脫物理學(xué)定律——沒(méi)有什么可以逃脫。但是，只要我們的決定是基于有意識(shí)的思考，自主地進(jìn)行，沒(méi)有任何障礙，在承諾采取某項(xiàng)行動(dòng)之前仔細(xì)權(quán)衡利弊，就是真正的自由。當(dāng)這種情況發(fā)生時(shí)，我們說(shuō)的自愿決定是正確。當(dāng)然，即使它最終是由我們的基因和環(huán)境造成的。

”本文作者在 Dehaene 的基礎(chǔ)上補(bǔ)充說(shuō)，計(jì)算需要時(shí)間。為了做出決定，CTM在需要時(shí)間的評(píng)估中對(duì)其備選方案進(jìn)行評(píng)估，在這段時(shí)間里，CTM是自由的，事實(shí)上可以感覺到自由，選擇它認(rèn)為（或者說(shuō)計(jì)算出的）最好的一個(gè)結(jié)果。

因此，理論計(jì)算機(jī)的觀點(diǎn)影響了我們對(duì)自由意志的定義。自由意志是計(jì)算不同行動(dòng)路線的后果的自由——或在可用資源（時(shí)間、空間、計(jì)算能力和信息）范圍內(nèi)盡可能多地計(jì)算這些后果——并從中選擇最適合自己目標(biāo)的行動(dòng)路線。

這個(gè)定義同時(shí)包含了預(yù)測(cè)性動(dòng)態(tài)（計(jì)算不同行動(dòng)方案的后果）和資源限制（時(shí)間、空間、計(jì)算能力和信息）。例如，如一個(gè) CTM 被要求在國(guó)際象棋游戲中扮演一個(gè)特定的位置。不同的處理器建議不同的棋步。CTM的主要下棋處理器（假設(shè)存在這樣的處理器，或者可以說(shuō)是一個(gè)對(duì)游戲有“高層次”看法的處理器）通過(guò)在STM中廣播一個(gè)塊來(lái)表示，它認(rèn)識(shí)到它有一個(gè)可以選擇的棋步，并且它認(rèn)為值得仔細(xì)研究每一步的后果。在這一點(diǎn)上，面對(duì)可能的棋步選擇，但尚未評(píng)估這些棋步的后果，CTM可以在時(shí)間限制內(nèi)自由選擇它認(rèn)為最好的棋步。CTM會(huì)不會(huì)覺得自己有自由意志？

1）當(dāng)考慮到CTM會(huì)詢問(wèn)自己 “我應(yīng)該做什么動(dòng)作？”的時(shí)刻，意味著這個(gè)問(wèn)題已經(jīng)上升到STM階段，并通過(guò)廣播到達(dá)LTM處理器端的觀眾處。作為回應(yīng)，一些觀眾會(huì)向活動(dòng)提出自己的建議，而競(jìng)爭(zhēng)的獲勝者則可以登上舞臺(tái)得到廣播。因?yàn)橐c(diǎn)很短，因此像一些比較簡(jiǎn)要的廣播也可以得到合理地闡明。

2）出現(xiàn)在STM并向LTM全局廣播的持續(xù)性反復(fù)的評(píng)論、命令、問(wèn)題、建議和答案，使CTM對(duì)其控制有了認(rèn)知。當(dāng)CTM被問(wèn)及它是如何產(chǎn)生一個(gè)具體建議的（即，在提出那個(gè)建議的過(guò)程中它進(jìn)行了哪些思考），它的處理器將能夠闡明達(dá)到這個(gè)階段的一部分對(duì)話（盡管短期內(nèi)也許不會(huì)超過(guò)這個(gè)階段）。

3）許多LTM處理器通過(guò)競(jìng)爭(zhēng)來(lái)產(chǎn)生CTM的最終決定，但CTM只是有意識(shí)地知道進(jìn)入STM的是什么，而非將所有內(nèi)容都提交到競(jìng)爭(zhēng)當(dāng)中。此外，CTM中絕大部分、即其中大部分的處理器，并不知道處理器間（通過(guò)鏈接）的無(wú)意識(shí)交談。就CTM而言， 當(dāng)有意識(shí)地忽視決策出現(xiàn)的過(guò)程足夠多時(shí)，以至于這個(gè)決策有時(shí)像是憑空得來(lái)的。即便如此，盡管CTM無(wú)法有意識(shí)地知道其建議如何被采納，除了STM所傳播的高層級(jí)內(nèi)容外，它知道建議是來(lái)自其內(nèi)部自身的。對(duì)于CTM提出的建議理應(yīng)得到贊揚(yáng)（畢竟，它們確實(shí)來(lái)自CTM內(nèi)部），并且可以用高層次敘述來(lái)解釋一些內(nèi)容，至于無(wú)法解釋的部分，它可以說(shuō)“我不知道”或是“我不記得”。正是有了那些經(jīng)過(guò)選擇的知識(shí)（CTM對(duì)選擇有了解、也有不理解之處），CTM才生成了自由意識(shí)的感覺。不管確定性與否，這種經(jīng)驗(yàn)上的感覺是自由意志的一種。

隨機(jī)性對(duì)于這種自由意志感覺的解釋有多重要？要注意的是，在CTM中，上述解釋并不需要運(yùn)用到量子物理學(xué)。唯一的隨機(jī)性是在向上樹競(jìng)爭(zhēng)中的coin-flip神經(jīng)元，以及處理器在其概率算法中使用的任何隨機(jī)性。此外，可以證明的是，上述關(guān)于自由意志感覺的論證仍然適用于完全確定的CTM（例如，使用偽隨機(jī)性的CTM）。由此可見（可以預(yù)見這將引起一場(chǎng)激烈的爭(zhēng)論），即使在一個(gè)完全確定的世界中，CTM也會(huì)感覺到它有自由意志。?