L'origine et la nature des expériences conscientes - parfois appelées le mot latin
qualia - ont été un mystère pour nous depuis la plus haute antiquité jusqu'à récemment. De nombreux philosophes de la conscience, y compris les modernes, considèrent l'existence de la conscience comme une contradiction inacceptable au fait qu'à leur avis, il existe un monde de matière et de vide qu'ils déclarent qu'il s'agit d'une illusion. En d'autres termes, ils nient l'existence de qualia en principe ou affirment qu'ils ne peuvent pas être étudiés de manière significative en utilisant la science.
Si ce jugement était vrai, cet article serait très court. Et sous la coupe, il n'y aurait rien. Mais il y a quelque chose là-dedans ...
Si la conscience ne peut pas être comprise en utilisant les outils de la science, il suffirait d'expliquer pourquoi vous, moi et presque tout le monde sommes si sûrs que nous avons généralement des sentiments. Cependant, une mauvaise dent m'a fait bouger. Un argument sophistiqué pour me convaincre que ma douleur est illusoire ne me sauvera pas un peu de ces tourments. Je ne sympathise pas avec une telle interprétation sans issue de la connexion entre l'âme et le corps, donc je vais probablement continuer.
La conscience est tout ce que vous ressentez (sur la base des informations provenant des organes sensoriels sensoriels), puis que vous ressentez (en raison de la perception et de la compréhension).
Une mélodie coincée dans ma tête, le goût d'un dessert au chocolat, un mal de dents ennuyeux, un amour pour un enfant, une pensée abstraite et la compréhension qu'un jour toutes les sensations prendront fin.
Les scientifiques approchent progressivement de la solution au mystère qui inquiète depuis longtemps les philosophes. Et le point culminant de cette recherche scientifique est attendu - une théorie structurée de travail de la conscience. L'exemple le plus frappant de l'application de cette théorie est une IA à part entière (cela n'exclut pas la possibilité de l'apparition de l'IA sans une théorie de la conscience, mais sur la base des approches empiriques existantes dans le développement de l'IA)
La plupart des scientifiques tiennent la conscience pour acquise et cherchent à comprendre son lien avec le monde objectif décrit par la science. Il y a un quart de siècle, Francis Crick et d'autres neuroscientifiques cognitifs ont décidé de mettre de côté les discussions philosophiques sur la conscience (qui inquiétait les scientifiques depuis au moins le temps d'Aristote) et se sont plutôt mis à la recherche de ses traces physiques.Qu'est-ce qui, dans la partie extrêmement excitable de la substance cérébrale, donne naissance à la conscience? Ayant appris cela, les scientifiques peuvent espérer se rapprocher de la résolution d'un problème plus fondamental.
En particulier, les neuroscientifiques recherchent des corrélats neuronaux de la conscience (NQF) - les
plus petits mécanismes neuronaux qui sont collectivement suffisants pour toute expérience consciente particulière dans les sensations.Que doit-il se passer dans le cerveau pour que vous éprouviez des maux de dents, par exemple? Certaines cellules nerveuses doivent-elles vibrer avec une sorte de fréquence magique? Dois-je activer certains "neurones de conscience" spéciaux? Dans quelles régions du cerveau ces cellules pourraient-elles être situées?
Corrélats neuronaux de la conscience
Pour déterminer le CNC, la clause "minimum" est importante. Après tout, le cerveau dans son ensemble peut être considéré comme NKS - il donne lieu à des sensations chaque jour. Néanmoins, l'emplacement peut être désigné de manière encore plus précise. Prenez la moelle épinière, un tube flexible de 46 cm de tissu nerveux à l'intérieur de la colonne vertébrale qui contient environ un milliard de cellules nerveuses. Si, à la suite d'une blessure, la moelle épinière est complètement endommagée jusqu'à la zone cervicale, les jambes, les bras et le corps de la victime sont paralysés, il ne pourra pas contrôler les intestins et la vessie et sera privé de sensations corporelles. Néanmoins, de tels paralytiques continuent de connaître la vie dans toute sa diversité: ils voient, entendent, sentent, ressentent des émotions et se souviennent aussi bien qu'avant l'incident tragique qui a radicalement changé leur vie.
Ou prenez le cervelet - le "petit cerveau" à l'arrière du cerveau. Ce système cérébral, l'un des plus anciens au sens évolutif, est impliqué dans le contrôle de la motilité, de la position corporelle et de la démarche, et est également responsable de l'exécution intelligente de séquences complexes de mouvements.
Jouer du piano, taper sur le clavier, patiner ou grimper - toutes ces activités impliquent le cervelet. Il est équipé des neurones les plus célèbres appelés cellules de Purkinje, qui ont des antennes, flottant comme un éventail de corail, et cachent une dynamique électrique complexe. Et le cervelet contient le
plus grand nombre de neurones , environ 69 milliards (principalement des mastocytes cérébelleux en forme d'étoile) -
plusieurs fois plus que toutes les autres parties du cerveau combinées (rappelez-vous, c'est un point important).
Qu'advient-il de la conscience si une personne perd partiellement le cervelet à la suite d'un accident vasculaire cérébral ou sous le couteau d'un chirurgien?
Oui, presque rien de critique pour la conscience!
Les patients avec de tels dommages se plaignent de plusieurs problèmes, comme une lecture moins fluide du piano ou une frappe moins agile au clavier, mais jamais la perte complète d'un aspect de leur conscience.
L'étude la plus détaillée sur l'effet des lésions cérébelleuses sur la fonction cognitive a été largement étudiée dans le contexte du syndrome affectif cérébelleux post-AVC . Mais même dans ces cas, en plus des problèmes de coordination spatiale (ci-dessus), seules des violations non critiques des aspects exécutifs de la gestion, caractérisées par la persévérance , la distraction et une légère diminution de la capacité d'apprentissage, ont été établies.
Le vaste appareil cérébelleux n'est pas lié à des expériences subjectives. Pourquoi? Un indice important est son réseau de neurones - il est extrêmement uniforme et parallèle.
Le cervelet est presque complètement une chaîne de distribution directe: une rangée de neurones alimente la suivante, qui, à son tour, affecte le troisième. Il n'y a pas de boucles de rétroaction qui résonnent d'avant en arrière dans le cadre de l'activité électrique. De plus, le cervelet est fonctionnellement divisé en centaines, sinon plus, de modules informatiques indépendants. Chacun d'eux fonctionne en parallèle, avec des entrées et des sorties séparées qui sont séparées et ne se chevauchent pas, qui contrôlent les mouvements ou divers systèmes moteurs ou cognitifs. Ils interagissent à peine entre eux, alors que dans le cas de la conscience, c'est une autre caractéristique indispensable.
Une leçon importante qui peut être tirée de l'analyse de la moelle épinière et du cervelet est que le génie de la conscience ne naît pas si facilement n'importe où dans le tissu nerveux. Il faut autre chose. Ce facteur supplémentaire réside dans la matière grise, qui constitue le cortex cérébral notoire - sa surface extérieure. Toutes les données disponibles indiquent que le tissu
néocortical est impliqué dans la génération de sensations.
Vous pouvez réduire encore plus la zone de concentration de la conscience. Prenons, par exemple, des expériences dans lesquelles les yeux droit et gauche sont exposés à divers stimuli. Imaginez qu'une photographie de Lada Priora ne soit visible qu'à votre œil gauche et qu'une photo de Tesla S ne soit visible qu'à votre droite. On peut supposer que vous verrez une nouvelle voiture des superpositions de Lada et Tesla l'une sur l'autre. En fait, en quelques secondes, vous verrez Lada, après quoi il disparaîtra et Tesla apparaîtra - puis il disparaîtra et Lada réapparaîtra. Deux images se succéderont dans une danse sans fin - les scientifiques appellent cette compétition binoculaire, ou rivalité des rétines. Des informations ambiguës de l'extérieur pénètrent dans le cerveau, et il ne peut pas décider: est-ce Lada ou Tesla?Si, en même temps, vous vous trouvez à l'intérieur d'un tomographe qui enregistre l'activité cérébrale, les scientifiques noteront l'activité dans un large éventail de zones corticales, collectivement appelées «zone chaude postérieure». Ce sont les régions pariétales, occipitales et temporelles de l'arrière du cortex cérébral, et elles jouent le rôle le plus important dans le suivi de ce que nous voyons.
Il est intéressant de noter que le cortex visuel primaire, qui reçoit et transmet les informations des yeux, ne reflète pas ce qu'une personne voit. Une division du travail similaire est également observée dans le cas de l'audition et du toucher: le cortex auditif primaire et le cortex somatosensoriel primaire ne contribuent pas directement au contenu de l'expérience auditive et somatosensorielle. La perception consciente (y compris les images de Lada et Tesla) donne lieu à des étapes ultérieures de traitement - dans la zone chaude arrière.
Il s'avère que les images visuelles, les sons et autres sensations vitales proviennent du cortex cérébral postérieur. Pour autant que les neuroscientifiques puissent en juger, presque toutes les expériences conscientes y prennent naissance.
Compteur de sensibilisation
Pour les opérations, par exemple, les patients sont anesthésiés de manière à ne pas bouger, à maintenir une tension artérielle stable, à ne pas ressentir de douleur et à ne pas avoir de souvenirs traumatisants. Malheureusement, cela n'est pas toujours possible à réaliser: chaque année, des centaines de patients sous anesthésie sont plus ou moins conscients.
Une autre catégorie de patients souffrant de lésions cérébrales graves dues à un traumatisme, une infection ou un empoisonnement grave peut exister pendant des années sans pouvoir parler ou répondre au traitement. Pour prouver qu'ils ressentent la vie est une tâche extrêmement difficile.
Imaginez un astronaute perdu dans l'univers qui écoute les tentatives du centre de contrôle de mission de le contacter. Une radio défaillante ne diffuse pas sa voix, c'est pourquoi le monde le considère comme disparu. Quelque chose comme ça peut décrire la situation désespérée de patients dont le cerveau endommagé les a privés de contact avec le monde - une sorte de forme extrême d'isolement cellulaire.Au début des années 2000, Giulio Tononi de l'Université du Wisconsin à Madison et Marcello Massimini ont d'abord appliqué une méthode appelée
zap et zip pour déterminer si une personne était consciente ou non.
Les scientifiques ont appliqué une bobine avec des fils dans la coquille sur leurs têtes et ont envoyé un choc électrique (zap) - une forte charge d'énergie magnétique qui a provoqué un courant électrique à court terme. Cela a excité et ralenti les cellules partenaires des neurones dans les zones connectées de la chaîne, et l'onde a résonné le long du cortex cérébral jusqu'à ce que l'activité s'éteigne.
Un réseau de capteurs d'électroencéphalogramme montés sur la tête a enregistré des signaux électriques. Au fur et à mesure de la propagation des signaux, leurs traces, chacune correspondant à un certain point en dessous de la surface du crâne, ont été transformées en film.
Les entrées ne montraient pas d'algorithme typique - mais elles n'étaient pas complètement aléatoires.
Fait intéressant, plus les rythmes clignotants et évanouissants étaient prévisibles, plus la probabilité que le cerveau soit inconscient était élevée. Les scientifiques ont mesuré cette hypothèse en compressant les données vidéo à l'aide d'un algorithme qui archive les fichiers informatiques au format ZIP. La compression a permis d'évaluer la complexité de la réponse du cerveau. Les volontaires conscients ont montré un «score de difficulté de perturbation» de 0,31 à 0,70, l'indice tombant en dessous de 0,31 s'ils étaient dans un état de sommeil profond ou sous anesthésie générale.
L'équipe a ensuite testé zap et zip sur 81 patients qui étaient soit peu conscients, soit fous (dans le coma). Dans le premier groupe, qui a montré quelques signes de comportement non réfléchissant, la méthode a correctement montré que 36 sur 38 sont conscients. Sur les 43 patients à l'état «végétal» avec lesquels des proches à la tête du lit d'hôpital n'ont jamais pu établir de communication, 34 ont été classés comme inconscients et neuf autres non. Leur cerveau a réagi de manière similaire à ceux qui étaient conscients, ce qui signifie qu'ils étaient également conscients, mais n'étaient pas en mesure de communiquer avec les membres de la famille.
Les recherches actuelles visent à normaliser et à améliorer la méthodologie pour les patients neurologiques, ainsi qu'à l'étendre aux patients des services psychiatriques et pédiatriques. Au fil du temps, les scientifiques identifieront un ensemble spécifique de mécanismes nerveux qui donnent lieu à des expériences.
Dans l'ensemble, nous avons besoin d'une théorie scientifique de la conscience convaincante qui répondra à la question dans quelles conditions un système physique particulier - qu'il s'agisse d'une chaîne complexe de neurones ou de transistors au silicium - éprouve des sensations. Et pourquoi la qualité des expériences est-elle différente? Pourquoi le ciel bleu clair est-il différent du hochet d'un violon mal réglé? Ces différences de sensations ont-elles une fonction spécifique? Si oui, lequel? La théorie nous permet de prédire quels systèmes seront capables de détecter quelque chose. En l'absence d'une théorie avec des prédictions vérifiables, toute inférence au sujet de la conscience de la machine est basée uniquement sur notre instinct intérieur qui, comme l'histoire de la science l'a montré, doit être utilisé avec prudence.
L'une des principales théories de la conscience est la théorie de l' espace de travail neuronal global (GWT), présentée par le psychologue Bernard Baars et les neuroscientifiques Stanislas Dean et Jean-Pierre Shanzhe.
Pour commencer, ils soutiennent que lorsqu'une personne est consciente de quelque chose, de nombreuses régions différentes du cerveau ont accès à ces informations. Alors que si une personne agit inconsciemment, l'information est localisée dans le système sensori-moteur spécifique (sensori-moteur) impliqué. Par exemple, lorsque vous tapez rapidement, vous le faites automatiquement. Si on vous demande comment vous faites cela, vous ne pourrez pas répondre, car vous avez un accès limité à ces informations, qui sont localisées dans les chaînes nerveuses qui connectent les yeux avec des mouvements rapides des doigts.
L'accessibilité globale ne génère qu'un seul flux de conscience, car si un processus est accessible à tous les autres processus, il est accessible à tous - tout est connecté à tout. C'est ainsi que le mécanisme de suppression des peintures alternatives est mis en œuvre.Une telle théorie explique bien toutes sortes de troubles mentaux, où les dysfonctionnements des centres fonctionnels individuels associés à des modèles d'activité neuronale (ou à toute la zone du cerveau) introduisent des distorsions dans le flux général de «l'espace de travail», déformant ainsi l'image par rapport à l'état «normal» (d'une personne en bonne santé) .
Vers une théorie fondamentale
La théorie GWT prétend que la conscience provient d'un type spécial de traitement de l'information: elle nous est familière depuis le début de l'IA, lorsque les programmes spéciaux avaient accès à un petit entrepôt de données public. Toute information enregistrée sur le «tableau d'affichage» est devenue disponible pour un certain nombre de processus auxiliaires - RAM, langage, module de planification, reconnaissance des visages, des objets, etc. Selon cette théorie, la conscience se produit lorsque les informations sensorielles entrantes enregistrées sur le tableau sont transmises. dans de nombreux systèmes cognitifs - et ils traitent les données pour la reproduction de la parole, le stockage en mémoire ou l'exécution d'actions.
Étant donné que l'espace sur un tel tableau d'affichage est limité, à un moment donné, nous ne pouvons avoir qu'une petite quantité d'informations. Le réseau de neurones qui transmettent ces messages serait situé dans les lobes frontal et pariétal.Dès que ces maigres données (disparates) sont transmises au réseau et deviennent accessibles au public, les informations deviennent conscientes. Autrement dit, le sujet en est conscient. Les machines modernes n'ont pas encore atteint un niveau similaire de complexité cognitive, mais ce n'est qu'une question de temps.
La théorie de GWT affirme que les ordinateurs du futur seront conscients
La théorie de l'information générale de la conscience (IIT), développée par Tononi et ses associés, utilise un point de départ complètement différent - les expériences elles-mêmes. Chaque expérience a ses propres caractéristiques clés. Il est immanent, n'existe que pour le sujet en tant que «maître»; il est structuré (un taxi jaune ralentit tandis qu'un chien brun traverse la rue); et il est concret - différent de toute autre expérience consciente, comme une image séparée dans un film. De plus, il est solide et spécifique. Lorsque vous vous asseyez sur un banc dans un parc par une journée claire et chaude et que vous regardez les enfants jouer, les divers éléments de l'expérience - le vent qui souffle les cheveux, le sentiment de joie du rire des petits - ne peuvent pas être séparés les uns des autres sans que l'expérience cesse d'être ce qu'elle est.
Tononi postule que de telles propriétés - c'est-à-dire un certain niveau de conscience - ont tout mécanisme complexe et conjugué dans la structure duquel un ensemble de relations causales est crypté. Cela ressemblera à quelque chose venant de l'intérieur.
Mais si, comme un cervelet, un mécanisme manque de complexité et de conjugaison, il ne sera au courant de rien. Comme cette théorie va,
la conscience est une capacité aléatoire inhérente associée à des mécanismes aussi complexes que le cerveau humain.
La théorie déduit également de la complexité de la structure interconnectée sous-jacente un seul nombre non négatif Φ (prononcé «fy»), qui quantifie cette conscience. Si est égal à zéro, le système ne se reconnaît pas du tout. Inversement, plus le nombre est grand, plus la puissance aléatoire inhérente inhérente du système est grande et plus il est conscient. Le cerveau, qui se caractérise par une connectivité colossale et très spécifique, a un f très élevé, ce qui implique un niveau élevé de conscience. La théorie explique divers faits: par exemple, pourquoi le cervelet n'est pas impliqué dans la conscience ou pourquoi le compteur zap et zip fonctionne vraiment (les nombres produits par le compteur sont F dans une approximation approximative).
«IIT» , — . , - , . , «Nature» 557, S8-S12 (2018)
IIT — c : .
, , . . . , : , 1,36 , .
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