[论文解读] Speculations on the emergence of self-awareness in big-brained organisms

Emmanuel Tannenbaum|ArXiv.org|Jan 11, 2007

Plant and Biological Electrophysiology Studies参考文献 3被引用 5

一句话总结

本文提出，自我意识并非与生俱来，而是通过大型脑组织中关联学习与记忆的积累而产生的，其神经基础是持续感官输入形成的‘自我影像’。该机制通过习得的关联解释了自我识别、‘我’的概念以及人类的高阶自我意识，语言与好奇心使复杂的存在性思维成为可能。

ABSTRACT

This paper argues that self-awareness is a learned behavior that emerges in organisms whose brains have a sufficiently integrated, complex ability for associative learning and memory. Continual sensory input of information related to the organism causes the organism's brain to learn the physical characteristics of the organism, in the sense that neural pathways are produced that are reinforced by, and therefore recognize, various features associated with the organism. This results in the formation of a set of associations that may be termed an organismal self-image, which provides a mechanistic basis for the emergence of various behaviors that are associated with self-awareness, such as self-recognition. In humans, self-awareness includes additional behaviors such as recognition of self-awareness, the concept of I, and various existential and religious questions. This paper shows how associative memory and learning, combined with an organismal self-image and, in the case of humans, language, leads to the emergence of these various behaviors. This paper also discusses various tautologies that invariably emerge when discussing self-awareness, that ultimately prevent an unambiguous resolution to the various existential issues that arise. We continue with various speculations on manipulating self-awareness, and discuss how concepts from set and logic may provide a highly useful set of tools in computational neuroscience for understanding the emergence of higher cognitive functions in complex organisms. The existence of other types of awareness, and the role of mirror neurons in the emergence of self-awareness, are also briefly discussed.

研究动机与目标

• 挑战自我意识是先天固有或源于灵魂的观念，主张其为一种涌现的、可习得的行为。
• 解释持续感官输入如何通过关联学习形成神经‘自我影像’。
• 展示关联记忆与学习（尤其在人类中语言的参与下）如何催生复杂的自我意识行为，如自我识别与元认知。
• 解决自我意识讨论中的哲学同义反复问题，并提出集合论与逻辑作为计算神经科学的工具。
• 探讨好奇心作为自我意识涌现的进化与机制基础。

提出的方法

• 将自我意识建模为一种涌现属性，由对生物体自身持续感官输入的关联学习与记忆所引发。
• 将‘自我影像’定义为一组强化的神经关联，将感官输入（如视觉、触觉）与生物体的生理与行为特征相联系。
• 使用集合论与逻辑形式化自我意识中固有的自指与同义反复结构，尤其在存在主义与宗教思想中。
• 提出好奇心——受奖赏-惩罚机制驱动——作为解决认知矛盾的关键推动者，从而引发自我反思行为。
• 将关联学习与基因测序类比，其中部分数据流（感官输入）通过重叠关联连接，以重建完整系统（自我影像）。
• 将大脑的信息处理框架化为数据重建问题，其中关联学习将碎片化的感官输入整合为连贯的自我表征。

实验结果

研究问题

• RQ1 在复杂生物体中，自我意识如何作为可习得行为而非先天特质出现？
• RQ2 关联学习与记忆在形成神经‘自我影像’中的机制作用是什么？
• RQ3 人类的语言与高阶认知如何将自我意识扩展至基本自我识别之外？
• RQ4 为何自我意识讨论中不可避免地出现同义反复结构？它们如何阻碍对存在性问题的明确解答？
• RQ5 在自我意识与认知矛盾解决的语境下，好奇心提供了何种进化优势？

主要发现

• 自我意识并非源于先天程序，而是大脑将感官输入与自身生理与行为特征之间的关联进行形成与强化的结果。
• 通过关联学习形成的稳定‘自我影像’为自我识别提供了机制基础，如在类人猿、海豚与大象中所见。
• ‘我’的概念与元认知——对自己意识的意识——源于人类中自我影像与语言及复杂关联记忆的整合。
• 同义反复，如‘我意识到我在意识到’，在自我意识中不可避免，且阻碍对存在性问题的明确解答，表明自指推理存在根本局限。
• 好奇心通过促使大脑解决内部矛盾（尤其是源于同义反复或悖论性自指）而成为自我意识的关键驱动力。
• 关联学习作为解码复杂系统的基础算法，其作用类似于基因测序，通过将碎片化的感官输入链接为连贯的自我表征。