适应性表征：意识生成的内在机制和解释框架

收稿日期： 2023-07-18
基金项目：国家社会科学基金重大项目“人工认知对自然认知挑战的哲学研究”（21&ZD061）
作者简介： 魏屹东, 山西大学哲学学院教授, 博士, 主要从事科学哲学、 认知哲学、 人工智能哲学研究。

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摘 要：意识问题如何破解本身就是个难题。

虽然各种科学的和哲学的意识理论
给出了某方面的说明，但还没有一个普遍认可的理论出现。

意识问题既是哲学问
题也是科学问题，二者的联合才有可能破解此难题。

适应性表征作为架构自然认知
和人工认知的概念范畴，不仅可作为意识发生的内在机制，也可作为解释框架，是一
种可能且可行的解决方案。

因此，意识的发生机制可从物理系统的复制子比特、生
物系统的复制子基因、认知系统的复制子智能体以及文化系统的复制子模因的适应
性表征来考察，解释机制可从进化趋向性、内在世界建构、意向内驱力和意会认知来
说明。

这是从科学和哲学视角共同考察和论证的，最终得出适应性表征是一切精神
现象的发生机制和解释框架，可作为认知理性的适应性控制工具来应用。

关键词：意识问题；复制子；进化趋向性；意会认知；适应性表征
中图分类号：N031文献标识码：A 文章编号：1006-2815（2023）05-0032-18
DOI ： 10.19946/j.issn.1006-2815.2023.05.004
适应性表征：意识生成的内在机制和
解释框架
魏屹东
意识现象或意识经验的存在，几乎没有人否认，且大多承认意识源于大脑，因为它时时刻刻发生在每个人身上。

然而，意识如何产生于物质的脑，的确是一个难以回答，甚至不能回答的谜题。

由此形成了关于意识的种种学说，诸如生物自然主义、涌现论、物理属性论，包括量子现象论、整合信息论、大脑活动论、泛心论、超自然论等①。

与意识密切相关的心身问题、自由意志问题、人格同一问题等也形成了各种哲学学说，如心身同一论、附随论、副现象论、二元论以及各种功能主义和物理主义②，这方面的文献可谓汗牛充栋。

① 拜伦·瑞希：《人工智能哲学》，王菲译，上海：文汇出版社2020年版，第234-248页。

② Ned Block, Owen Flanagan, Güven Güzeldere (eds.), The Nature of Consciousness: Philosophical Debates , Cam-bridge, Mass: MIT Press, 1977, Chapert 1.
SCIENCE · ECONOMY ·
SOCIETY 第41卷 总第176期Vol.41, Total No.1762023年第5 期No.5, 2023
魏屹东适应性表征：意识生成的内在机制和解释框架
虽然这些意识学说和心身理论对意识给予了方方面面的说明，但离揭示其秘密还相去甚远，一种被广泛接受的意识理论还没有出现。

这恰恰说明意识的确是个谜，限于哲学上的思辨和分析不可能解决意识问题。

科学的介入虽然取得了重要进展，如脑科学和脑机接口（BMI），但仍不能说明意识发生于何处的问题，因为生物—化学过程和物理信号并不是意识本身，更不是心智或智能这种高级意识行为，至多是意识发生的物理—化学—生物学基础。

因此，人们怀疑意识是否是科学不能解释的，是否超越了人类的认知能力。

同时，人们也怀疑像意识、心灵、自由意志这些大众心理学和传统哲学的概念是否成立，于是就出现了认知科学中的排除主义。

然而，只要我们承认意识现象或心理活动的存在，名称叫什么并不重要，这涉及概念的指称和真值问题。

如果从适应性表征①审视意识现象，包括心智、认知和智能等高级意识行为或精神事件，可能会给出一种合理的解释。

这里我们假设适应性表征是意识等心理属性产生的内在机制和解释框架，因为适应性表征是宇宙中各个不同层次系统都具有的现象，可作为宇宙的遗传密码或复制子。

基于此，我们将论证，适应性表征不仅可解释物理、生物层次上的属性“呈现”（一阶表征），也可解释意识的“涌现”（二阶表征）和认知层次上的“指号过程”（高阶表征）。

可以说，适应性表征既是物理属性显现和被解读的机制，也是生命和意识的发生和解释机制，因而是连接不同层次包括物质与意识之间的内在环节。

接下来笔者将围绕作为一切精神现象之核心的意识展开讨论，多维度地审视和探讨认知、心智和智能这些整体意识现象的适应性表征机制及其作为解释框架的依据。

一、意识是科学问题也是哲学问题
意识这种精神现象是宇宙中本来就存在的，还是从物质世界中涌现出来的？如果是前者，问题就简单了，意识原本就存在，就像电磁波的存在一样，这就是宇宙意识，哲学上是唯心论、唯物论还是泛心论并不重要。

然而这里所关注的问题是，如果坚持意识或心智产生于物质，那么意识又是如何从物质世界产生的呢？这就是纽威尔认为的最根本的科学问题——人的心智是如何能够出现于物理世界中的②。

在他看来，宇宙为什么会存在，宇宙是什么时候开始的，生命的本质是什么，这些问题都是关于我们宇宙本质的深层次问题，但最根本的问题是——人类心智是如何出现在物理世界的，然而“这一问题不是心身问题。

心身问题是哲学家的问题。

他们目前可能有相同的答案。

有可能，我的问题的答案和他们的问题的答案是相同的。

然而事实上，我的问题当然是一个简单的科学问题。

这个问题或许是一个最根本的问题并且难以回答，但它确实是一个科学问题。

而心身问题不是科学问题。

它是一个哲学问题。

并且，事实上，如果心身问题被归为一个科学问题，那么哲学家们要做的事情将与现在他
① 魏屹东：《适应性表征：架构自然认知与人工认知的统一范畴》，《哲学研究》2019年第9期，第114-124页。

② 约翰 R 安德森：《人脑认知体系结构及其计算模型——人类心智是如何能够出现在物理世界中的》，王春慧、刘
雁飞等译，北京：国防工业出版社2019年版，第1页。

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们做的事情完全不同。

例如，他们将走进实验室。

”①这就需要深入细节，就像我们必须知道一个机械装置中的齿轮是如何运转的、活塞是如何往复运动的那样。

显然，科学与哲学的不同主要在于是否做实验，是否运用数学方法。

哲学家不做科学实验，但做思想实验，如普特南的“缸中之脑”，塞尔的“中文屋论证”。

一般来说，意识的科学研究大多依赖于客观对象，而且这种对象被假定为独立于意识。

这是朴素唯物主义的意识观。

但意识可能是基本的存在，不仅依赖于客观对象，也依赖于他人，即意识是主体间性的，可从数学的范畴论进行研究，其中的形态表征了纯意识过程，这些形态是一组生成器的组合，每个生成器都是由它与其他生成器的关系规定的，因此是共同依赖的②。

这是关于意识的组合模型，据称可解决意识经验的组合问题，避免意识的难问题。

在我们看来，这种形态组合就是适应性表征，只不过是以数学术语精确描述的。

然而，这并不能说明意识的感受性特征。

一个科学问题同时也可能是一个哲学问题，如宇宙的起源，哲学家康德也做过研究，不仅仅是宇宙学家和天文学家的事情。

同样，科学家也做哲学思考，如牛顿和爱因斯坦就是哲人科学家。

所以，有时候科学问题和哲学问题并不是泾渭分明的，只是方法上有所不同。

近代科学从自然哲学中分化出来就说明，科学与哲学同根同源，在解决问题上着眼点和手段不同。

比如，安德森从科学视角探讨心智的细节，认为人类认知构架由一组与不同脑区相关联的基本独立的模块组成，人的自我认同是通过陈述性模块实现的，因为这个模块时刻都在为每个人提供一个最合适的窗口来描述他或她的过去。

在这里，安德森将生物进化论与哲学式心理模块论相结合，认为每个模块由中枢生产式系统负责协调，努力建立一套生产式系统对各个模块的各种状态最适应的响应。

进化论表明，人类的心智由灵长类动物的心智进化而来，在进化过程中，人类心智获得了执行认知的抽象控制能力和处理复杂关系模式的能力。

因此，关于意识或心智如何产生的问题，既是哲学问题，也是科学问题。

哲学的思辨、洞见和内省对考察复杂的意识问题不可或缺，但哲学仅通过思想实验的做法并不能弄清意识发生的细节，尽管哲学家提出了各种有启发性的假设。

科学的介入是必不可少的，因为意识发生的细节需要实证科学，例如脑科学和认知神经科学通过简化方法——计算表征主义（忽略脑活动）、联结主义（忽略心智功能）和功能主义（忽略脑结构）——建立计算模型并进行实验，其中既有科学技术手段，也有哲学思考。

二、适应性表征作为意识生成的内在机制
笔者坚持意识源于物质的科学唯物论，并将宇宙事件从低级到高级、从简单到复杂分为物理的、生物的、自然认知和人工认知（机器智能）四个层次或系统。

若从适应性表征考察，相应地就有物理适应性表征（物理属性呈现）、生物适应性表征（行为表现）、意识或认知适应性
① 约翰 R 安德森：《人脑认知体系结构及其计算模型——人类心智是如何能够出现在物理世界中的》，第188页。

②Camilo Miguel Signorelli, Quanlong Wang, Ilyas Khan, “A Compositional Model of Consciousness Based on
Consciousness-Only”, Entropy, 2021, Vol.23, No.3, p.308.
魏屹东适应性表征：意识生成的内在机制和解释框架
表征（意向内容、命题态度）、机器智能适应性表征（知识表征、问题解决），各自遵循着物理学、化学、生物学和神经科学、计算机科学的规律，各个层次间也是通过适应性表征相连接并相互作用的。

这样一来，适应性表征就有了同层次和跨层次之分。

问题在于，适应性表征如何在不同层次或系统间发挥作用的？这需要从信息系统的自复制或自繁殖功能来考察。

适应性表征在不同层次的系统中有不同的复制子（replicator）。

物理系统的复制子是比特（bit），生物系统的复制子是基因（gene），认知（意识）系统的复制子是模因（meme），人工智能系统的复制子是行为体或智能体（agent）。

这些复制子通过携带信息起到传递意义的作用。

对于物理系统，比特是测量信息的基本单位，万物由比特构成，也因此源于比特。

根据信息论，信息是物理的，它既不是能量，也不是物质，而是信息熵，一个由信源发出的所有信息中的概率。

在热力学中，信息熵是物理系统的微观状态（如原子状态）不确定程度的度量，它是处于所有可能微观状态的概率。

无论是热力学还是信息论，都认为信息表征秩序，因而是负熵，如知识作为信息集，一定是有序的，无序会导致语义模糊。

因此，所谓信息就是不确定性或混乱度的减少，有序度的增加，如激光就是原子有序排列进行适应性表征的结果。

在量子力学中，量子比特是最小的非平凡量子系统，有两个可能值1和0，它们是两个能彼此区分的状态，也称正交态。

然而，海森堡的不确定性原理表明，这种区分又是不确定的，测量其中一个另一个则不能确定。

所以，量子比特是一种叠加态，以不同的概率线性地组合，既是确定的又存在不确定性，也就是处于量子纠缠态。

量子力学表明，量子纠缠遵循叠加原理，其适用对象是一对空间中相对遥远的量子比特。

相纠缠的量子比特作为整体具有确定的量子态，而单个量子态则是不确定的。

这种定域性和非定域性的统一在描述方面就是量子物理系统的适应性表征。

对于生物系统，生物体的基因封装信息，允许信息的读取和转录，生命就是通过基因信息网络扩散的。

也就是说，生物体就是一个信息处理器，信息作为记忆不仅储存在大脑中，也储存在细胞里。

根据遗传学，DNA是细胞层次的信息处理器，一种处理大量比特信息的编码，因此DNA就是生物比特单位。

生物体中的每个细胞都是生物信息网络中的一个节点，一刻不停地传递和接收信息，不停地编码和解码。

在这个意义上，生物进化就是生物体与其环境之间持续不断的信息交互过程，一种适应性表征行为。

这意味着，我们的基因给予我们感觉和心智，感觉和心智在基因被选择的环境中具有了适应性，而表征的形成（意义）则与文化进化有关。

正如平克认为的，“几百年来，基因从身体传送到身体，通过自然选择，使生物具有适应性。

但在人类出现后，文化单位被从心智传输到心智，通过选择，使文化具有适应性”，而且“文化进化已经接替了生物进化”①。

这种文化进化被道金斯②称为模因，一种文化基因或文化比特单位。

对于认知系统，根据自然主义，其认知能力是通过自然选择而与客观世界中那些对生物
① 斯蒂芬·平克：《心智探源：人类心智的起源与进化》，郝耀伟译，杭州：浙江人民出版社2016年版，第209页。

② 理查德·道金斯：《自私的基因》，卢允中等译，北京：中信出版集团2018年版，第221-222页。

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体特别重要的方面达成协调一致的，在不断进化过程中，认知能力适应了外部世界的稳定结构，外部世界参与塑造了生物体的认知感官系统，所以我们的认知器官时时刻刻都处于与外部世界的关联中。

正是这种实时关联性让道金斯在《自私的基因》中通过与生物基因的类比，提出“模因”的概念，一种不同于生物学基因的新复制子，用于衡量一种文化传播或模仿的单位。

一个想法就如同一个基因，可作为复制子在一个群里传播，如进化思想的传播。

在传播和自复制的意义上，文化不外乎人类基因的一种扩展，或者说文化进化的能力植根于生物学的基因之中，受生物基因的制约。

所以，模因也是基因的表现型效应，就像鸟会筑巢、蜘蛛会织网一样，人会制造人工制品和非物质的文化。

一种模因一旦形成，就会进行自复制，如流行歌曲和意识形态的传播，也即：模因通过将自己储存到人类的记忆中保留下来，然后通过人类的行为繁殖。

可以说，是基因与模因的复杂互动和结合造就了人类的心智、理性甚至自由意志。

如果说是基因塑造了我们的身体，那么是模因塑造了我们的心智和行为，二者的相互作用让人类更加智慧和聪明！
显然，从基因到模因的适应性表征过程，反映了人类的进步和知识的增长。

但是，“我们必须记住，一旦模因引起了我们的注意，它就会设法繁殖，不管对人类是否有好处……模因无论是技术制品还是抽象概念，都像基因一样指示我们行动。

我们大部分的精力都用于选择后者繁殖它们。

”①现在的互联网，包括新的通讯技术，会不断制造出复制子，如电脑病毒、APP 等，这些复制子似乎懂得利用超自然的信息传播信息，似乎是有智能的。

依笔者看，它们都是人造的假装智能。

这种人造智能②，其复制子是“智能体”，智能体作为复制子是通过交换信息达到传播意义之目的的，如计算机和人工智能系统，其最显著特征是通过操作符号来解决问题。

而且，不同的智能体可以组合成更大、功能更强的智能组，就像明斯基在《心智社会》中所描述的那样，心智社会是积木的世界，一个智能体就是其中的一块积木，一个“建设者”，大量积木组合起来形成整体的心智社会③。

积木的组合就像基因的自复制一样，思维、心智、自我、记忆等精神现象，都是通过积木式组合形成的。

人工智能的认知行为很大程度上就是通过这种适应性组合实现的，如大型自然语言模型chatGPT-4、社交机器人，它们通过人机交互共同进化。

概言之，上述四类复制子都是内部机制的施动者，如化学中的试剂，生物学中的DNA，新闻学中的媒介，人工智能中的智能体，社会学中的人等。

这些复制子形成了一个自然—生命—意识—心智—智能连续链，不同系统之间是通过适应性表征无缝连接的，比如生物体，既是物理—生物系统，也是认知—智能系统，它是一个多层或多系统交互的复杂综合体，一种多层预测加工系统，“这类系统具有强大的学习能力，它们的加工形式丰富多样、对情境极为敏感，并能高度灵活地在多层级联中整合自下而上和自上而下的信息”④。

而且，这些复制子本
① 米哈里·契克森米哈赖：《自我的进化：第三千年心理学》，朱蓉蓉译，北京：世界图书出版公司2019年版，第174页。

② 这里强调“人造的”是因为，这类智能是基于人类智能的，或者是由人类智能衍生的，不是自然界本来就有的，如
机器人。

③ 马文·明斯基《心智社会》，任楠译，北京：机械工业出版社2016年版，第7-10页。

④ 安迪·克拉克：《预测算法：具身智能如何应对不确定性》，刘林澍译，北京：机械工业出版社2020年版，第29页。

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身都具有适应性和表征特征，所以适应性表征作为内在因果力将这些不同层次的复制子整合起来，形成一个具有感受性的认知统一体。

三、适应性表征作为感受性实现
然而，从感受性来看，这些复制子还不具有意识这一特性。

我们知道，就人的意识来说，它是感受性的，如疼痛，与生命系统相关且形式多样，“这个宇宙有多少种生命，就有多少种不同的感知世界的方式。

我们所谈论的现实只是人类观看和感知物质世界的特定方式而已。

”①从适应性表征来看，这些不同的感知方式均是适应性表征的展现。

根据皮亚杰的生物认识论，生物体是对环境开放的，其开放性规定了其对环境的适应性，意识或认知是通过同化与顺应之间的渐进平衡来实现的，而渐进平衡意味着适应性，其标准就是适应的成功②。

生命是不可逆的（从生到死），意识的发生也是不可逆的（从感知到思想），而且意识的不可逆性源于生命的不可逆性。

生命和意识的不可逆性源于其内在适应性表征的不可逆性，因为适应性表征是从源到目标或原因到结果的单向过程。

如果适应性表征是反映生命和意识的内在机制和表现形式，那么它就可解释生命和意识的不可还原性。

进一步讲，适应性表征蕴涵的意义与我们的身体相关，这就是当代认知科学强调的“具身性”（embodiment）。

对我们来说，我们是通过身体感知自己和世界的，比如只有当我们感到疼痛时，我们才能意识到身体疼痛的部位，才能将我们与外部世界区分开来。

实际上，每当我们有意或无意地经验一个外部事物时，我们都是以感觉我们身体的方式感知它的，这意味着我们通过身体将外部事物内化到我们的身体之中，或者说，我们内居于我们经验到的事物之中。

用波兰尼的术语说，这就是“意会认知”，意义就是在意会认知整合中产生的。

“意义的产生或者是通过整合我们身体内部的线索，或者是通过整合身体外部的线索，所有从外部知道的意义都是源自我们以看待自己身体的那种方式而附带地看到外部事物。

我们可以被说成是‘内化了这些事物’或者是‘将我们自己投入到它们之中’。

正是通过内居于它们，我们才使得它们意指我们注意力所关注的东西”③。

语言的产生使得一部分意会认知成为可言明的知识，使得词语能够意指某个东西，而词语与其所指对象之间的联系，正是通过一个意会整合建立起来的，而这种意会整合就是指向目标的适应性表征。

意识的具身性意味着意识是居于身体的，而身体是物质的，这就是被普遍接受的意识产生于物质的观点。

然而，意识无论在功能上还是性质上，都不能还原为产生于它的物质，这是查尔莫斯主张的自然主义二元论，也称性质二元论，即存在着一个世界的物理特征又存在着一个世界的非物理特征④。

这就是说，意识经验是自然的一部分，但不能还原为基本物质事实，如原子，甚至神经元。

事实上，我们承认意识源于物质的大脑，但并不知道它的物质组成
① 彼得·罗素：《从科学到神：一位物理学家的意识探秘之旅》，舒恩译，深圳：深圳报业集团出版社2012年版，第65页。

② 皮亚杰：《生物学与认识论》，尚建新译，北京：生活·读书·新知三联书店1989年版，第174页。

③ 迈克尔·波兰尼：《认知与存在：迈克尔·波兰尼文集》，李白鸽译，南京：南京大学出版社2017年版，第161页。

④ 大卫 J 查莫斯：《有意识的心灵：一种基础理论研究》，朱建平译，北京：中国人民大学出版社2013年版，第153页。

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是什么，在大脑的哪里发生，只知道它是一种宏观的主观感受现象。

这与水由H和O原子组成，但其湿性不能还原为H和O的性质相似。

这种不可还原的特征可称之为“化学反应式耦合性”，不同于“物理组分的加合性”。

从神经科学看，意识就是神经系统的生物—化学反应式耦合的结果，可称为生物的适应性表征。

因此，生物意识是适应性与表征的结合，适应性表征就是意识涌现的内在机制，这个机制也能解释与意识密切相关的生命、心智和智能的生成问题。

如果意识现象包括生物意识和机器意识是一种适应性表征行为，那就可通过适应性表征来实现。

这是自然形态多层次相互作用的结果，具体说是物理层次、生物层次、意识或认知层次和人工智能层次通过同层次和跨层次的适应性表征实现的。

物理层次是指基本粒子组成的系统，生物层次是指大分子、基因、蛋白质组成的系统，意识或认知层次是指神经系统特别是大脑组成的身体系统，其中包括社会文化层次的人与人之间的交流互动，人工智能层次特指机器智能系统①。

如果我们进一步将复制子看作某些行为反应的实现者，那么不同层次的适应性表征就是相应于物理、感知、认知和智能层次的实现者。

在呈现或表征的意义上，适应性表征是一种客观实现，物理的或心理的。

从物理主义的实现观点看，适应性表征是一种多层实现——物理的、感知的、认知的和智能的。

这是不同层次的实现性，具体说是物理实现的自发性，生物实现的感受性和意向性，认知实现的目的性和语义性，智能实现的计算表征性。

在所有四个层次上，无论是物理的还是非物理的，实现的机制都是适应性表征。

这种不同层次的实现可称为“多层实现性”。

“实现”（realization）的含义是“使……成真”，如愿望得以实现，梦想成真。

在这个意义上，“实现一个愿望的事物就是使该愿望的意向客体成真的事物”②。

而在心灵哲学中，实现是指一种心理状态的神经实现，即意向状态在大脑中的某个物理状态，而不是某个实际事物或实体。

因此，哲学中的实现是舒梅克所说的“性质实现”，即一个性质通过另一个性质来实现，而不是通过实体来实现。

在物理层次，如果物理主义是正确的，实现对于心理现象或事件的例示也应该是真的，即实现是某种属性在某个事物或实体上的显现，其中的事物或实体就是实现者。

也就是说，一个物理装置是一个物理性质的实现者，如灯泡是对电发光性质的实现者，眼睛是对可见物的实现者，耳朵是对声音的实现者。

这种可见的或可观察的实现是一种“宏观实现”。

相对于“宏观实现”是“微观实现”——世界上所有事实在构成上都是由微观事实决定的③。

这是物理主义还原论意义上的实现。

根据微观物理学，世界上的所有事物都是由基本粒子组成的，如激光是原子微观状态的宏观实现。

从适应性表征来看，所有物体，无论是宏观的还是微观的，都是适应性物理实现，这里的实现就是属性的呈现或表征。

在感知层次，感知的实现者是某种生物体，感受性是生物体特有的。

打狗它会叫，杀猪它会嚎，这表明动物会感到疼痛，更不用说人了。

疼痛感作为一种感受性，用舒梅克的话说
① 在这里，意识和智能是有差异的，不同在于：意识表现为生物感知能力或感受性，智能表现为符号操作和推理
能力。

②③ 西德尼·舒梅克：《物理实现》，王佳、管清风译，北京：商务印书馆2015年版，第6页，第49页。