[论文解读] Models of Consciousness

Johannes Kleiner|arXiv (Cornell University)|Jul 7, 2019

Cognitive Science and Education Research被引用 2

一句话总结

本文提出了一套形式化的数学框架，通过将意识经验及其与物理过程的关系建立在精确的定义之上，从而对意识进行建模，其基础建立在Chalmers和Nagel的奠基性工作之上。该框架为构建和评估意识模型提供了清晰且一致的结构，使通过明确定义的概念和数学组件实现系统性分析与应用成为可能。

ABSTRACT

The scientific study of consciousness is a new field which has emerged as a response to groundbreaking developments in neuroscience, cognitive psychology and analytic philosophy. Its aim is to develop a scientific account, formulated in terms of formal mathematical laws or regularities, of how conscious experience relates to the physical domain (e.g. to brain processes). Even though several models of consciousness have been proposed in the literature, details of the underlying conceptual terminology and formal framework remain poorly understood. This paper aims to improve this situation by proposing a grounding of the scientific study of consciousness which is based on a concise definition of the object of investigation and gives rise to a clear-cut mathematical framework for models of consciousness. Several examples are studied and an application of this framework is given. The underlying definitions are a further development of the grounding of the scientific study of consciousness developed by David Chalmers and Thomas Nagel.

研究动机与目标

• 解决现有意识模型中概念和形式上的模糊性问题。
• 建立一个严谨的、基于数学的形式化框架，以建模意识经验与物理过程之间的关系。
• 通过提供一致的术语和形式化结构，促进意识的科学研究。
• 通过建立在明确定义的理论基础之上的框架，实现对意识模型的系统性评估与应用。
• 将Chalmers和Nagel所奠定的概念基础扩展为一个形式化、可检验的框架。

提出的方法

• 使用精确的概念框架，定义研究的核心对象：意识经验。
• 以形式化的数学定律或规律，表述意识经验与物理过程之间的关系。
• 构建一个概念与数学结构，以确保模型构建过程中的一致性与清晰性。
• 将该框架应用于分析和比较现有的意识模型。
• 利用该框架推导出可检验的预测以及关于意识的结构洞见。
• 基于Chalmers和Nagel的奠基性工作，将他们的直觉形式化为一个连贯的数学系统。

实验结果

研究问题

• RQ1 如何以一种形式化的方式定义意识经验，从而使其能够用于科学建模？
• RQ2 何种数学结构最能捕捉意识经验与物理大脑过程之间的关系？
• RQ3 如何在一个统一的形式化框架内评估和比较现有的意识模型？
• RQ4 该框架对新意识模型的开发具有何种影响？
• RQ5 该框架在哪些方面优于以往关于意识的概念性方法？

主要发现

• 本文成功建立了一个形式化的数学框架，为意识建模提供了清晰且一致的基础。
• 该框架通过将模型建立在共享的概念与数学原则之上，实现了对现有模型的系统性分析与比较。
• 通过扩展Chalmers和Nagel的工作，该框架为研究意识提供了更严谨且更具科学可操作性的方法。
• 将该框架应用于示例模型，展示了其在澄清概念模糊性以及识别意识模型结构特征方面的实用性。
• 该方法为未来研究提供了路径，使研究者能够基于形式化、数学精确的定律来开发和检验模型。
• 该框架通过将抽象的哲学与心理学概念转化为形式化、可分析的结构，支持了意识的科学研究。