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基本信息与信息系统理论

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当一个物理物体与另一个物体相互作用时，就会发生“状态”变化。例如，当一束白光（包含完整的颜色光谱）从蓝色表面反射时，除了蓝色之外的所有颜色都被吸收，光线从白色变为蓝色。当这种蓝光与眼睛相互作用时，它会导致蓝光敏感的锥体发生化学状态变化，这会导致锥体的膜发生电状态变化等等。一个系统可以拥有的可区分状态的数量就是系统可以编码的信息量。

每个可区分状态都是一个信息“位”。二进制符号“1”和“0”有两个状态，可以用来编码两个信息位。

二进制系统很有用，因为它可能是最简单的信息编码方式，任何物体都可以表示一个二进制“1”。在电子数字系统中，一个电脉冲代表“1”，而没有脉冲则代表“0”。这些脉冲可以用来将信息从一个地方传输到另一个地方。将信息从一个地方传输到另一个地方的事物被称为“信号”。

信息通过状态变化进行编码，这些变化可以随着时间的推移而发生，也可以作为空间三个方向上的密度、温度、颜色等的变异而发生。本页上的文字是在空间上编码的。

有趣的是，我们口头交流使用的是狭窄的声波频段。这有利于信息的时域编码，换句话说，语音很大程度上是一维符号流。在视觉、本体感觉、声音定位以及其他一些感官中，大脑使用空间信息编码，以及随时间的编码。

一组信息的重新排列或替换，使部分或全部原始信息以另一组状态的形式编码，被称为“处理”。执行这些操作的设备被称为“信息处理器”。大脑主要是信息处理器。

一般来说，信息系统具有换能器，可以将世界中的信号状态转换为印在另一个载体上的信号，然后将这些信号进行各种处理并存储起来。

大脑中的空间编码通常保留感觉域中相邻事物的关系。这使得可以编码刺激的形式（几何形状）。

大脑中的信息传递沿许多平行的“通道”进行，每个通道内部以及通道之间都会发生处理。任何时刻的现象意识都包含一系列同时（平行）发生的事件。经典过程需要时间，因此现象体验在任何瞬间都可能是过程的同步输出，而不是经典过程本身。

分类、符号、意义、关系、上位性等

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一个符号是一个符号，符号的组合，例如一个词语或词语的组合。一个指称是“…符号所指称的事物，它可以被称为符号的指称”（弗雷格，1892）。陈述和概念通常表达指称之间的关系。

陈述的意义不仅取决于其中的简单指称，例如“启明星是金星”在指称方面是正确的，但在晨星和金星的意义方面却值得怀疑，因为晨星是早上看到的金星，而金星是晚上看到的金星。因此，“晨星”这个表达的意义取决于“金星”和“早上”这两个指称，以及其他联想，如“日出”、“薄雾”等等。

每个符号都与许多其他符号相关联，正是这些关系组构成了一个符号或一组符号的意义。关系是事物之间的关联。可以抽象地理解为“什么在什么旁边”。关系发生在时间和空间中。当球弹起时，球与地板的撞击改变了球的方向，因此“方向”与“撞击”相关，球是圆的，因此“球”与“圆”相关。例如，早晨紧挨着晨星出现，因此“早晨”和“晨星”是相关的。关系是允许分类的连接。

根据信息的物理概念，所有抽象符号都是信号的物理状态，只有当它们与物理事物相关联或只与另一个符号相关联时才被认为是抽象的。将抽象概念视为包含其他具体事物的具体事物的过程被称为实体化。

可以有意义但明显没有指称的陈述。正如弗雷格所说，“距离地球最远的 celestial body”这个词语有意义，但可能没有指称。可以有尚未获得任何成员或没有成员的类别。从物理意义上来说，一个特定的类别是一个指称特定状态或状态集的符号。类别可以是任意的，例如“大物体”是指所有长度超过一米的物体。类别和集合非常相似，有时集合被定义为一个属于另一个类别的类别。自 20 世纪中期以来，“集合”这个词语在学术出版物中基本上取代了“类别”这个词语。

一个集合的内涵是它的描述或定义属性。一个集合的外延是它的成员或内容。在数学中，一个集合仅仅是它的成员或外延。在哲学中，人们对给定描述如何能描述不止一个事物的讨论很多。换句话说，一个内涵可以有几个外延。“桌子”这个词语所指称的事物的集合具有“腿”、“平面”等等的属性。“桌子”的外延是所有物理桌子。“桌子”的内涵也可能包括“凳子”，除非对“桌子”的属性有进一步的澄清。内涵是标识外延（集合的原始成员）的函数，从属性中标识。

分类是由信息系统以及神经系统的 信息处理部分完成的。一个简单的分类是根据一组规则对符号进行排序，例如，一个简单的排序根据字母顺序对词语进行分类。视觉系统中存在许多分类系统，例如，当看到特定方向的线或特定面孔时产生单个输出的神经元排列等等。识别事物属性和特性的过程通常被称为过滤器。

过滤器的输出成为集合的属性，并指定集合之间的关系。这些关系存储在计算机中的地址指针中，或存储在神经系统中的连接中。

内涵使用这些属性和关系来识别世界中属于该集合的事物。显然，过滤器越具体，内涵越准确。

数据库是符号的集合。完全关系型数据库是按相关集合排列的数据库，所有关系都由指针或连接表示。在传统使用中，关系型数据库类似但更复杂，避免了冗余关系和浪费存储空间。传统的 relational databases 遵循“Codd's laws”。层次数据库只包含从分类层次结构的顶部向下指向的指针。事件和持久对象也被称为实体，与实体相关的过滤器输出被称为实体的属性。在实践中，一个系统需要一个事件过滤器来记录一个实体（在计算机系统中，事件过滤器通常是一个单一的数据输入表单，属性使用屏幕上的框来接收输入类型）。

在信息系统设计中，有许多方法来表示分类层次结构，最常见的是实体图，它假设一个实体的属性定义了它，并且与表示该实体的符号一起物理存储。这种相邻存储纯粹是为了方便地管理存储空间，并减少现代计算机检索所需的时间。

过滤器包含不同复杂程度的处理代理，从简单的排序过程到“智能”过程，如程序和神经网络。在信息处理器之外的世界中也可以安排过滤器。例如，一台自动文本阅读机可能会翻阅一本书的页面来获取特定页面。一个人可能会抚摸一个物体以确认其纹理是否与其看起来一样，等等。

科学家经常使用外部传感器和过滤器来进行分类。例如，质谱仪可用于提供有关物品原子组成的详细信息。外部过滤器使我们能够区分在其他方面相同的事物（例如两种水性化合物 XYZ 和 H2O），或获取生物传感器（如眼睛和耳朵）无法观察到的特性。科学家加上他的仪器是一个单一的信息系统。在实践中，一个集合的指示物是通过对世界应用传感器和过滤器并在关系型数据库中查找结果来确定的。如果结果是原始集合，则找到了指示物。一个复杂的系统可能会应用“模糊逻辑”或其他方法来分配一个物体真正属于一个特定集合的概率。

还可以根据时间关系对信息进行分类（即：启动汽车发动机与汽车驶离相关）。在一个信息系统中，来自“启动发动机”过滤器的输出可能先于来自“开始移动”过滤器的输出。在信息系统设计中，涉及事件序列的程序可以像数据一样以分类结构的形式进行排列；这种技术被称为结构化编程（尤其是 Jackson 结构化编程）。

与单个实体相关的层次结构通常一起存储为对象，产生的信息处理被称为面向对象编程。原则上，一个完全关系型数据库将包含结构化信息系统中使用的所有对象。在第三部分，描述了大脑中相关功能的存储和顺序检索。

(McCarthy 和 Hayes (1969)) 指出，一个与环境交互的信息处理器将不断改变其所有分类（如位置等），以及关于世界的理论（预测世界的结构化程序）。在一个串行处理器（如具有单维磁带的图灵机）中，世界上变化的存在会给机器带来沉重的负担。在一个并行处理器（如生物神经网络）中，重新分类应该是直观的。适应信息系统以适应世界变化（其中大部分对系统执行的过程影响很小）的问题被称为框架问题。框架问题通常以如下形式陈述：“如何编写描述行动效果的公式，而无需编写大量伴随公式来描述这些行动的平凡、明显的非效果？”（Shanahan 2004）。

Chalmers(1996) 引入了初级意涵和次级意涵这两个术语。初级意涵是高级描述，其中集合的属性可能不足以在物理世界中指定集合的内容。例如，术语“水性”可能指定几种具有不同成分的液体。次级意涵是特定的，因此它适用于世界中的一种物质（H2O）。在信息系统中，由于过滤和分类不足，初级意涵与次级意涵不同。（有关 Putnam 的孪生地球思想实验的详细信息，请参见下面的注释）。

将关系型数据库中项目的属性和关系与世界中的项目匹配的问题涉及上位性问题。上位性发生在数据库中项目的属性和关系与应用于项目的过滤器的输出相同的时候。换句话说，在一个信息系统中，信息不会直接上位于事物，它上位于从事物中获取的信息。Chalmers 用信息系统方法可以理解的术语描述了上位性。

“如果两个可能的状况在 A 的属性方面相同，而在 B 的属性方面不同，则 A 的属性上位于 B 的属性（引自 Chalmers 1996）。”

就信息处理而言，属性是从传感器获得的状态变化，这些状态变化会受到过滤器的分类。如果一个预测程序正确地识别了始终发现的集合和集合序列，则该程序的属性将上位于应用于对象的传感器的输入。

信息论与物理主义一致。哲学家创造了物理主义这个术语来描述这样的论点：只有物理事物。在标记物理主义中，每个事件都被认为是物理事件，在类型物理主义中，心理事件的每个属性都被认为具有与物理事件相对应的属性。标记物理主义与信息论一致，因为每一位信息都是物理基质的排列的一部分，因此是物理事件。如果认为心理事件也是基质的排列，那么类型物理主义将与信息论一致。有时有人认为抽象的心理实体的存在意味着标记物理主义与类型物理主义不对应。在信息论中，抽象实体将是基质排列的信息派生集合。因此，信息论不区分类型物理主义和标记物理主义。

读者应注意，上位性存在大量文献，这些文献没有强调信息是如何体现和表征的。（删除这些限制将导致非物理的信息理论）。

人们有时会问，包含如蓝色之类的颜色定性的意识体验是如何上位于物理世界的。就信息系统而言，这个问题是颠倒的：蓝色很可能是一个物理大脑中的现象——它肯定与信息系统中存储位的排列不同。这个问题应该改为“什么物理理论上位于与蓝色现象相关的信号中的信息？”

简单的答案是，目前还没有关于蓝色体验的物理性质的公认描述（不过有几种理论）。一个常见的错误是说蓝色的定性的次级意涵是已知的——事实并非如此，电磁辐射或光的吸收的物理基础在一定程度上是已知的，但这些几乎肯定不是体验“蓝色”的物理基础。蓝色定性可能是一种具有状态的特定基质，而不是广义基质上的编码状态。

信息是底层基质或载体的模式和状态，这让我们产生了一些令人兴奋的问题，例如：仅仅作为信息本身，而不是仅仅作为信息所施加的信息，是什么感觉？只有特定的基质才能构成意识体验吗？我们如何将这种体验的属性与关于物理世界的信息联系起来？

信息的基质不属于访问意识的问题，访问意识处理信息从一个地方流向另一个地方的问题。

Frege, G. (1892) On Sense and Reference. http://en.wikisource.org/wiki/On_Sense_and_Reference

Pruss, A.R. (2001) The Actual and the Possible. in Richard M. Gale (ed.), Blackwell Guide to Metaphysics, Oxford: Blackwell. http://www.georgetown.edu/faculty/ap85/papers/ActualAndPossible.html

Menzies, P (2001). Counterfactual Theories of Causation. Stanford Encyclopedia of Philosophy http://plato.stanford.edu/entries/causation-counterfactual/

McCarthy, J. and Hayes, P.J. (1969), "Some Philosophical Problems from the Standpoint of Artificial Intelligence", Machine Intelligence 4, ed. D.Michie and B.Meltzer, Edinburgh: Edinburgh University Press, pp. 463–502.

Shanahan, M. (2004) "The frame problem". Stanford Encyclopedia of Philosophy. http://plato.stanford.edu/entries/frame-problem/

过滤器的构建：贝叶斯和神经网络模型

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这是一个存根，需要扩展

定性和信息

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信息普遍性的问题由几个“思想实验”来解决，这些实验将在下面描述。

“意涵”问题在 Putnam 的孪生地球思想实验中得到了解决，该实验在上面已经讨论过，但将在下面更详细地介绍。

缺失和逐渐消失的定性

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缺失定性

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Block (1978) 认为，许多不同的系统可以执行相同的功能。例如，如果中国的人口配备了通信设备和一套规则，他们可以执行几乎任何功能，但他们会有定性吗？该论点考虑了这样一个事实：处理信息的系统可以用多种材料构建，并询问这些系统是否也会有定性（参见下面的插图）。

这种论点在考虑计算设备的物理结构时也会出现，例如，可以利用滚动的钢珠来构建一台计算机器。钢珠在某一时刻是否会拥有“蓝色”的属性，然后随着一颗钢珠移动到另一个位置而拥有“红色”的属性？钢珠的排列真的可以拥有属性，还是根本没有？功能主义的支持者有责任解释为什么以 O O OOO 方式排列的相同钢珠可以是红色的属性，而以 OOO O O 方式排列的钢珠可以是蓝色的属性。他们还必须考虑到康德的“手性问题”：从后面看， OOO O O 的钢珠看起来像 O O OOO。作为事物排列的红色和蓝色，根据观察点会是相同的。当处理器本身就是钢珠时，它怎么可能有观察点呢？

褪色的属性

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Pylyshyn (1980) 提出了一个思想实验，在这个实验中，人脑逐渐被合成组件替换，并询问在替换大脑的过程中意识会发生什么。

Chalmers (1996) 从功能组织的角度深入探讨了这个问题。(即：考虑用执行相同功能的组件替换生物组件)。论点很简单：如果现象意识是由于功能组织造成的，那么用复制功能的人工部件替换生物部件应该可以让现象意识继续存在。

但是，假设现象意识不是由于功能组织造成的。那么我们应该期待什么呢？

Chalmers 认为，意识不可能在替换大脑的过程中突然消失，因为功能可以分阶段逐步替换，因此除非属性可以存在于大脑中的某个特定的小地方，否则 **消失的属性** 将被排除。

Chalmers 考虑了 **褪色属性** 的另一种想法，在这种情况下，缓慢替换部件会逐渐降低体验。这种“褪色”是用属性从红色褪色到粉红色，以及总体体验越来越与世界脱节来描述的。Chalmers 驳斥了褪色属性的想法，理由是人们除了在病理情况下外，没有非正常体验，比如颜色褪色。更具体地说，他认为，由于直观地认为可以设计出硅植入物来代替大脑的原始物质在任何相关功能角色上的作用，因此我们可以合理地假设，在碳-硅转化过程中，有机体的功能状态，包括其所有注意到和报告其体验的倾向，都可以得到保存。因此，荒谬的结果应该是：一个属性已经明显褪色的生物继续报告它原本的样子；而没有注意到变化。

Crabb (2005) 认为这个论证中存在隐藏的假设，一旦这些假设被揭示，就会发现想要的结论是毫无根据的。因此，让我们考虑一下在硅植入过程中，人的功能状态可以得到任何相关方面的保存这一假设。这种情况很有可能发生。当然，我们没有先验的理由来排除这种可能性；因为技术肯定可以用来实现我们想要的任何功能状态。原则上，那么，我们只需要能够保存诸如注意到和报告原始属性等功能特征。但是，正如 Crabb 所观察到的，在存在 *严重褪色* 的属性的情况下，发出这种报告的荒谬之处取决于另一个假设；即在植入过程中，注意到和报告的功能以这样一种方式得到保存，我们仍然会期望注意到和报告保持相当准确。Chalmers 完全忽略了这一要求。实际上，他是在循环论证。他认为，在原始功能状态存在的情况下，褪色属性的可能性很小，因为有意识的生物往往会相当准确地追踪它自己的意识状态。为什么？因为在植入过程中保存原始功能状态，是保持主体追踪忠诚度所必需的。我们怎么知道这一点？因为总体而言，确实可以说有意识的生物能够在注意到和报告方面追踪自己的意识状态。简而言之，他是在说，在功能状态完好无损的情况下，属性不可能褪色，因为一般情况下，这种情况根本不可能发生。

考虑以下例子。原始的人类主体乔一开始看到红色物体，并体验到鲜艳的红色属性。他报告说它们是红色的。然后，一位邪恶的科学家在乔的视觉皮层和他的语言中枢之间植入了一个设备，该设备有效地覆盖了视觉皮层 *红色区域* 的输出，并确保无论从体验上来说，乔都会报告说他的属性是鲜艳的。我们可以假设在 *注意到中枢* 也进行了类似的干预，无论那是什么。那么，乔可能会继续注意到和报告鲜艳的属性，即使他自己的属性已经严重褪色。现在，Crabb 的问题是：为什么 Chalmers 会假设他设想的一个接一个的硅替换不会允许这种注意到和报告的不忠实？除非他能够提供一个合理的理由，否则他对乔和他褪色属性的思想实验根本行不通。当然，功能状态可以在硅替换过程中得到保存，但我们没有理由认为注意到和报告的忠诚度也能得到保存。因此，没有推断出任何荒谬的情况，因此没有理由拒绝褪色属性的可能性。

在替换过程中的某个阶段，合成部件本身可能拥有足够的数据来识别物体及其属性，因此体验就像盲视一样。主体可能会惊讶地发现主观视觉正在消失。然而，Chalmers 否认新的信念，比如对新状态的惊讶，是可能的。他说：

"物理系统中的任何东西都无法与这种惊讶相对应。没有空间容纳新的信念，比如“我什么也看不见”，新的愿望，比如想要喊出来，以及其他新的认知状态，比如惊讶。物理系统中的任何东西都无法与这种惊讶相对应。"

基于新的信念的可能性，Chalmers 认为褪色属性是不可能的。然而，他又一次没有解释为什么他认为原始的信念集可以得到保留，而且是以保存信念和报告忠诚度的方式保留。

尽管有这些反对意见，但根据 Chalmers 的说法，如果褪色属性没有发生，那么属性也必须存在于“机器人”中，一个完全合成的实体，因此 **不存在的属性** 也不会发生。因此，机器人应该是有意识的。他用褪色属性论证结束，并指出它支持他的理论，即意识来自于 *组织不变性*，即以特定方式组织的特定功能集。

"不变性原则本身与唯我论的论点相一致，即我的组织产生了体验。但是，我们可以想象我对我的组织进行逐渐的改变，就像我们想象对我的身体构成进行逐渐的改变一样，在这期间，我对我的体验的信念基本上会得到保留，我仍然是一个理性的系统，等等。由于与上述类似的原因，似乎很有可能，意识体验会在这种转变中得到保留。"

对此的回应现在应该很明显了。究竟是什么构成了“保持一个理性的系统”？如果它意味着保存注意到和报告的忠诚度，那么随之而来的是，乔的属性不会褪色。但这种蕴含没有独立的支持。假设乔的属性会褪色仍然是完全合理的，因此，他最终会错误地将自己褪色的属性报告为鲜艳的唯一方式是通过 Crabb 所描述的那种忠诚度下降。

Chalmers 指出，如果属性是附带现象，而不是由于功能组织造成的，那么论证将是错误的。这一点相当不幸，因为它使论证成为循环论证：如果假设意识体验是由于功能组织造成的，那么论证表明意识体验是由于功能组织造成的。附带现象意识或看似附带现象意识的作用，将哲学家带回了变化的问题，在这个问题中，意识似乎不是变化（功能）所必需的，但变化似乎不可能没有意识。

与褪色属性论证相关的还有其他有趣的问题，例如：所有有机化学都可以被无机化学所取代吗？如果不能，为什么不能？如果信息总是有物理基质，而意识体验是该基质的排列，那么如果基质被替换，意识体验怎么可能保持相同？在分子和原子相互作用的层面上，几乎所有功能都涉及电磁场，如果在大脑细胞中，在细胞器尺寸以下的尺度上，相同的功能得到实现，那么功能元素，比如电磁场，是否会发生改变？(即：替换是可行的，还是需要使用有机部件在小尺度上替换有机部件？)。

读者可能已经发现，Chalmers 的褪色属性论证与 Dennett 关于属性不存在的论证非常相似。在 Dennett 的论证中，属性被模棱两可地与判断等同起来，然后被认为是不存在的。在 Chalmer 的论证中，试图将属性与关于属性的信念等同起来，以便它们能够被功能主义理论所包含。

读者可能还注意到，该论证通过使用微观的渐进式替换，保留了大脑的形式。替换是 *同构的*，但它没有解释为什么形式需要与功能一起得到保留。为了检验功能主义，论证应该允许每个替换模块具有任何大小，并放置在世界的任何地方。此外，函数应该是异步的。但是，论证并非是对功能主义的简单检验。如果形式很重要，为什么它很重要？硅替换是否一定能够实现与有机原始材料相同的四维形式？

Pylyshyn, Z. (1980) 机器人的“因果力”。行为和脑科学 3:442-444。

Chalmers, D.J. (1996)。有意识的心灵。牛津大学出版社。

Chalmers, D.J. 面对意识问题（以上内容的总结，参见 http://cogprints.org/316/00/consciousness.html）。

Crabb, B.G. (2005) “褪色和跳舞的属性 - 移动和摇动论证”，Deunant 图书

普特南的双胞胎地球思想实验

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哲学家希拉里·普特南在其重要的 1975 年论文《意义的“意义”》中提出了最初的孪生地球思想实验，作为对后来被称为语义外部主义的早期论证。从那时起，哲学家们提出了许多关于这个特定思想实验的变体，这些变体可以统称为孪生地球思想实验。

普特南对该实验的最初表述如下

我们首先假设在宇宙的某个地方存在一个与地球几乎在所有方面都相同的星球，我们称之为“孪生地球”。（我们还应该假设孪生地球的相关环境与地球相同；它围绕着一颗看起来与我们的太阳完全一样的恒星运行，等等。）在孪生地球上，地球上每个人的每个孪生体都存在。这两个星球之间的唯一区别是孪生地球上没有水。取而代之的是一种表面上完全相同但化学性质不同的液体，它不是由 H2O 组成，而是由我们简称为“XYZ”的更复杂的公式组成。孪生地球人称他们的语言为“英语”，他们称 XYZ 为“水”。最后，我们将思想实验的日期设定在几个世纪前，当时地球和孪生地球的居民没有办法知道他们称为“水”的液体分别是 H2O 和 XYZ。地球上的人们对水的体验，以及孪生地球上的人们对 XYZ 的体验将是相同的。

现在问题出现了：当地球人，比如奥斯卡，和他在孪生地球上的孪生兄弟（当然，他在自己的星球上也叫“奥斯卡”。事实上，那个星球的居民必然称他们的星球为“地球”。为了方便起见，我们将这个假设的星球称为“孪生地球”，并将这种命名习惯扩展到居住在这个星球上的物体和人，在这种情况下，我们将奥斯卡的孪生兄弟称为孪生奥斯卡，或托斯卡。）说“水”时，他们指的是同一件事吗？根据假设，他们的大脑在分子水平上是相同的。然而，至少根据普特南的说法，当奥斯卡说“水”时，这个词指的是 H2O，而当托斯卡说“水”时，它指的是 XYZ。这样一来，一个人的大脑内容不足以决定他使用的词语的指称，因为我们还必须检查导致他获得这个词语的因果历史。（例如，奥斯卡在一个充满 H2O 的世界里学会了“水”这个词，而托斯卡在一个充满 XYZ 的世界里学会了“水”这个词。）这就是语义外部主义的基本论点。普特南以“意义不在头脑中”这句话总结了这个结论。

就大脑中出现的物理信息系统而言，这种哲学论证意味着，如果外部过滤器不足，信息系统就会将 XYZ 与 H2O 混淆；它会得出它们是同一件事，在意义上没有区别的结论。对于信息系统而言，意义就在于系统分配的分类结构中。如果系统被提供更好的传感器和过滤器，那么系统内就会出现新的意义。然而，对于信息系统而言，“意义”不过是关系链，因为这是信息的本质（即：任意载体的排列）。其他类型的意义将需要比简单的信息处理之外的现象。

在普特南的思想实验中，世界可能不同，但如果大脑相同，个人的意义也相同。如果存在一种除了关系链之外的意义类型，普特南的实验是否表明这种类型的“意义”是作为大脑中或身体之外世界的现象出现的？

普特南，H. (1975/1985) 意义的“意义”。在哲学论文，第 2 卷：心灵、语言和现实中。剑桥大学出版社。

反转知觉论证

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我们每个人在面对视觉刺激时可能会体验到不同的颜色，这众所周知，约翰·洛克也讨论过这个问题。特别是，光谱反转的想法，即光谱被交换，蓝色变成红色等等，经常被考虑。然后人们会问，这种交换的主题是否会注意到任何差异。不幸的是，事实证明颜色不仅仅取决于光谱，还取决于色调、饱和度和亮度。如果颜色被反转，所有的颜色轴都需要被交换，并且颜色之间的关系实际上仍然可以区分。

一些哲学家试图通过提出关于知觉的问题来避免这种困难，而此时主体没有颜色视觉。例如，人们会问，一个看到事物为黑白的人是否会看到与一个看到事物为白黑的人不同的世界。

这种讨论被用作对行为主义的攻击，认为无论西红柿被看成黑色还是白色，主体对西红柿的行为都是一样的。因此，主体可以拥有独立于行为的心智状态。

布洛克（1990）将这种论证改编成一个反转地球的场景，其中提出，一个主体前往另一个与地球相同的星球，但视觉知觉被反转。他指出，行为会在反转地球上与实际地球上相同。所有功能都相同，但心智状态不同，因此得出结论，心智状态不是过程。

查默斯（1996）通过假设缺失知觉和褪色知觉论证证明了他的组织不变性观点来处理这种论证。然后他引入了意识体验只存在于无持续时间的瞬间的想法，并指出，鉴于这些假设，一个人不会意识到红色知觉被蓝色知觉所取代。

“我的体验正在从红色切换到蓝色，但我没有注意到任何变化。即使我们多次翻转开关，我的知觉来回跳动，我也只会继续我的事情，没有注意到任何异常。”

布洛克，N. (1990)。反转地球，哲学视角，4: 53–79。

另见：布洛克，N. 知觉。 http://www.nyu.edu/gsas/dept/philo/faculty/block/papers/qualiagregory.pdf 伯恩，A. (2004)。反转知觉。斯坦福哲学百科全书。 http://plato.stanford.edu/entries/qualia-inverted/ 舒梅克，S. (2002)。内容、特征和颜色 II：一种更好的表征主义第二怀特海德讲座。 http://web.archive.org/20040306235426/humanities.ucsc.edu/NEH/shoemaker2.htm

知识论证

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关于知觉的大部分哲学文献都围绕着物理主义和非物理主义之间的争论展开。1982 年，弗兰克·杰克逊提出了著名的“知识论证”，以突出说明物理知识可能不足以描述现象体验。

“玛丽是一位才华横溢的科学家，出于某种原因，她被迫通过一台黑白电视机从一个黑白房间里观察世界。她专门研究视觉的神经生理学，并且假设她获得了关于当我们看到成熟的西红柿或天空时所发生的所有物理信息，并使用“红色”、“蓝色”等术语。例如，她发现了哪些波长组合来自天空刺激视网膜，以及这如何通过中枢神经系统产生声带收缩和从肺部排出空气，最终导致说出“天空是蓝色的”这句话。（很难否认，原则上可以通过黑白电视获得所有这些物理信息，否则开放大学就必须使用彩色电视。）

当玛丽从她的黑白房间出来或得到一台彩色电视机时会发生什么？她会学到什么东西吗？这似乎很明显，她会了解关于世界和我们对它的视觉体验的一些东西。但随后不可避免地，她之前的知识是不完整的。但她拥有所有物理信息。因此，还有更多的东西需要拥有，而物理主义是错误的。 杰克逊（1982）。

知识论证是一个范畴错误，因为对宇宙的描述，例如关于科学的信息，是在纸上墨水等特定介质中的一组符号。这些符号提供了进行实验和其他自然操纵的方案，并预测这些操纵的结果。自然操纵与描述如何执行这些操纵的符号集不同。科学信息不是世界本身，物理主义的真假不受知识论证的影响。

如果将知识论证解释为关于关于红色本质的信息是否足以提供我们称为红色的体验的论证，那么它就变得与意识问题更加相关，但它随后就变成关于信息处理器是否能够有意识的辩论，这将在下面讨论。那些对知识论证的全面讨论感兴趣的人应该查阅奥尔特（1998），尤其是与该参考文献相关的链接。

机器和数字意识问题

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信息处理和数字计算机

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信息处理包括将状态（例如图像的几何形状）编码在载体上（例如电子流），然后将这种编码状态提交给一系列由称为程序的一组指令指定的转换。原则上，载体可以是任何东西，甚至是钢球或洋葱，执行指令的机器也不必是电子设备，它可以是机械的或流体的。

数字计算机实现信息处理。从数字计算机的早期开始，人们就认为这些设备有一天可能会变得有意识。艾伦·图灵是最早认真考虑这个想法的人之一。图灵提出了图灵测试，作为一种发现机器是否能够思考的方法。在图灵测试中，一群人会问机器问题，如果他们无法区分机器的回答和人的回答，那么他们会得出结论，该机器确实能够思考。图灵的提议经常与意识测试的概念混淆。然而，现象意识是一种内部状态，因此这种测试最多只能证明数字计算机可以模拟意识。

如果技术人员在创造有意识的实体时仅限于使用数字计算原理，他们将会遇到与“强”人工智能哲学相关的难题。术语强人工智能由塞尔定义

..according to strong AI, the computer is not merely a tool in the 
study of the mind; rather, the appropriately programmed computer 
really is a mind (J. Searle in Minds, Brains and Programs. The 
Behavioral and Brain Sciences, vol. 3, 1980).

如果一台计算机能够证明强人工智能，它不一定比一台展示弱人工智能的计算机在计算或解决问题方面更强大。

强人工智能最严重的问题是约翰·塞尔的“中文房间论证”，它表明信息处理器的内容没有内在的意义 - 任何时候它们都只是一组电子或钢球等。该论证的完整内容如下

“检验任何心智理论的一种方法是问问自己，如果我的心智真的按照该理论所说的所有心智运作的原理运作，会是什么样子。让我们用以下思想实验来检验施莱克程序。假设我被锁在一个房间里，并被给予了一大批中文文字。假设进一步（事实的确如此）我既不懂中文，也不懂中文口语，甚至不确定我能否认出中文文字是中文文字，而不是日语文字或毫无意义的涂鸦。对我来说，中文文字只是一些毫无意义的涂鸦。现在假设进一步，在我拿到这第一批中文文字之后，我得到了第二批中文文字，以及一组将第二批与第一批相关联的规则。这些规则是用英语写的，我理解这些规则，就像任何其他英语母语人士一样。它们使我能够将一组形式符号与另一组形式符号相关联，而“形式”在这里的意思仅仅是，我可以完全通过它们的形状来识别这些符号。现在还假设，我得到了一第三批中文符号，以及一些说明，同样是用英语写的，使我能够将这第三批的元素与前两批相关联，这些规则指示我如何根据第三批中给我的某些形状，给出一些特定形状的中文符号作为回应。我并不知道，给我这些符号的人称第一批为“文字”，称第二批为“故事”，称第三批为“问题”。此外，他们称我根据第三批给他们的回应中给出的符号为“问题的答案”，而他们给我的那一组英语规则，他们称之为“程序”。现在，为了使故事稍微复杂一点，想象一下，这些人还用英语给我讲故事，我能够理解，然后他们用英语问我关于这些故事的问题，我用英语回答他们。假设，一段时间后，我变得非常擅长遵循操作中文符号的说明，而程序员变得非常擅长编写程序，以至于从外部的角度来看 - 也就是从被锁在房间外的某个人角度来看 - 我对这些问题的答案与中文母语人士的答案完全没有区别。任何只看我的答案的人，都无法分辨出我一句中文都不会说。让我们还假设，我对英语问题的答案，就像它们毫无疑问会一样，与其他英语母语人士的答案没有区别，因为我本身就是英语母语人士。从外部的角度来看 - 从阅读我的“答案”的人的角度来看 - 对中文问题的答案和对英语问题的答案同样出色。但是在中文情况下，与英语情况不同的是，我通过操作未经解释的形式符号来产生答案。就中文而言，我只是像一台计算机一样行事；我在形式上指定的元素上执行计算操作。对于中文的目的，我只是计算机程序的一个实例。”

换句话说，塞尔认为，如果一台计算机仅仅是钢球或电荷的排列，那么它的内容在没有其他现象的情况下就毫无意义。布洛克 (1978) 使用了由中国人口组成的系统相互通信的类比来表达同样的想法，即一组相同的事物在没有一个理解其形式的有意识观察者的情况下，就没有有意义的内容。

塞尔的反对意见并没有说服直接实在论者，因为他们会坚持认为，“意义”只存在于感知对象中。

意义的意义和符号接地问题

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塞尔在他的中文房间论证中表明，符号本身没有任何意义。换句话说，一台由电荷或流动的钢球组成的计算机只是一组钢球或电荷。莱布尼茨在十七世纪就发现了这个问题。

塞尔的论证也是，部分地，符号接地问题；哈纳德 (2001) 将其定义为

“符号接地问题关注的是，一个系统中符号的意义是如何接地的（不仅仅是更多未接地的符号），以便它们可以独立于任何外部解释者而具有意义。”

哈纳德定义了一个完全图灵测试，其中一台通过传感器和动作连接到世界的机器人可能会被认为与人类没有区别。他认为，通过了这种测试的机器人将克服符号接地问题。不幸的是，哈纳德没有解决莱布尼茨对机器人内部状态仅仅是一组符号（齿轮和轮子/电荷等）的疑虑。如果仅从信息系统的角度进行分析，完全图灵测试也是值得怀疑的，例如，鲍尔斯 (2001) 认为，如果一个信息系统嵌入在一个虚拟现实中，而不是周围的世界，那么它就可以在哈纳德的意义上接地。

那么，信息系统中的“意义”是什么？在信息系统中，关系是根据一个事物包含另一个事物来定义的。在确定一个事物包含另一个事物之后，这个事物被称为属性。一辆汽车包含座椅，因此座椅是汽车的属性。汽车有时是红色的，所以汽车有时具有“红色”属性。一个事物被另一个事物包含，导致了被称为关系数据库的分类层次结构。哈纳德想要实现的是数据库中的项目与数据库外部世界中的项目之间的联系。这并没有成功地赋予机器内部的信号“意义” - 它们在唯物主义模型宇宙中仍然是一组独立的信号。

亚里士多德和柏拉图对意义有一个清晰的认识，他们认为思想依赖于内在的图像或形式。柏拉图，特别是认为理解是由于现象意识中的形式。将这种观点更新，这意味着一种形式包含另一种形式的方式赋予我们理解。汽车的形式包含我们称为座椅等的形式。即使是我们认为是“内容”而不是“形式”的东西，例如红色，也需要在空间上延伸，以便有一个红色区域，而不是红色本身（参见：休谟 1739）。因此，如果经验主义者是正确的，我们的心智包含一个几何分类系统（“什么包含什么”）或几何关系数据库。

几何数据库比顺序数据库具有优势，因为其中的项目被高度分类（它们与其他项目的关联隐含在几何中），并且可以很容易地与生物体在世界中的物理位置相关联。似乎人工智能的未来方向是在机器内部创造一个虚拟现实。也许大脑以这种方式工作，而梦境、想象力和幻觉则是对此的证据。在第三部分中，描述了在“位置”大脑区域存储几何相关信息。但是，虽然这更接近于我们的体验，但它仍然让我们面临着将模型状态变成意识体验的难题。

超越信息处理的人工意识

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关于机器在任何情况下是否能有意识的争论，通常被描述为物理主义和二元论之间的冲突。二元论者认为意识中有一些非物质的东西，而物理主义者认为所有事物都是物质的。

物理主义者并不局限于那些认为意识是载波信号上编码信息的一种属性的人。一些间接实在论哲学家和科学家提出，尽管信息处理可能会提供意识的内容，但意识状态是由于某种其他物理现象。著名的神经学家怀尔德·彭菲尔德持这种观点，亚瑟·斯坦利·爱丁顿、罗杰·彭罗斯、赫尔曼·外尔、卡尔·普里布拉姆和亨利·斯塔普等科学家以及许多其他人也提出，意识涉及比信息处理更微妙的物理现象。即使是一些最热衷于信息处理器中的意识的支持者，例如丹尼特，也建议可能需要一些新的、涌现的科学理论来解释意识。

如上所述，涉及直接感知的观点和涉及大脑中世界模型的观点似乎都与当前的物理理论不兼容。似乎需要新的物理理论，并且二元论的可能性还没有被排除。

可计算性问题和图灵机的停机

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丘奇-图灵论题

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在可计算性理论中，丘奇-图灵论题（丘奇论题、丘奇猜想或图灵论题），以阿隆佐·丘奇和艾伦·图灵的名字命名，是关于机械计算设备（如电子计算机）本质的假设。该论题声称，任何可能的计算都可以通过运行在计算机上的算法来执行，只要有足够的时间和存储空间。

该论题，加上所有计算机都可以用图灵机建模的命题，意味着功能主义的意识理论等同于大脑运作如同图灵机的假设。

图灵机

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一个图灵机是一个下推自动机，通过放宽其堆栈的先进后出的要求变得更加强大。（有趣的是，这种看似微不足道的放宽使图灵机能够执行如此广泛的计算，以至于它可以作为所有现代计算机软件的计算能力的模型。)

图灵机可以使用一条带子构建。没有要求数据与输入或输出数据一致排列，因此世界中的二维正方形将被处理为机器中的字符串或字符串集，但仍然计算已知函数。这在意识研究中存在问题，因为现象意识在瞬间同时在多个方向上呈现许多事物，而这种形式与一维带子不一致。

图灵机由以下部分组成：

  1. 一个带子，它被分成一个个单元，彼此相邻。每个单元包含来自某个有限字母表中的一个符号。字母表包含一个特殊的空白符号（这里写为'0'）和一个或多个其他符号。假设带子可以无限向左和向右扩展，即图灵机始终拥有进行计算所需的所有带子。假设之前未写入的单元格都填充了空白符号。
  2. 一个读写头，它可以在带子上读取和写入符号，并向左和向右移动。
  3. 一个状态寄存器，存储图灵机的状态。不同的状态数总是有限的，并且有一个特殊的起始状态，状态寄存器被初始化为该状态。
  4. 一个动作表（或转移函数），告诉机器在给定它刚刚在带子上读到的符号和它当前所处的状态下，要写入哪个符号，如何移动读写头（'L' 表示向左移动一步，'R' 表示向右移动一步）以及它的新状态是什么。如果表中没有当前符号和状态组合的条目，则机器将停止。

请注意，机器的每个部分都是有限的；是潜在的无限带子赋予它无限的存储空间。

图灵机带来的另一个问题是，有些算法被证明是不可判定性的，因此机器永远不会停止。

停机问题

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停机问题的证明是通过反证法进行的。我们将假设存在一个由函数halt(a, i)描述的算法，该算法决定由字符串a编码的算法在给定输入字符串i时是否会停止，然后证明这会导致矛盾。

我们从假设存在一个函数halt(a, i)开始，该函数如果由字符串a表示的算法在给定输入字符串i时停止，则返回true，否则返回false。（通用图灵机的存在证明了每种可能的算法至少对应一个这样的字符串。）给定此算法，我们可以构建另一个算法trouble(s)，如下所示：

 function trouble(string s)
     if halt(s, s) = false
         return true
     else
         loop forever

该算法以字符串s作为参数，并运行算法halt，将s作为要检查的算法描述和要馈送到该算法的初始数据。如果halt返回false，则trouble返回true，否则trouble进入无限循环。由于所有算法都可以用字符串表示，因此存在一个字符串t代表算法trouble。现在我们可以问以下问题：

trouble(t)会停止吗？

让我们考虑两种可能的情况：

  1. 假设trouble(t)停止。这种情况发生的唯一方式是halt(t, t)返回false，但这反过来表明trouble(t)不会停止。矛盾。
  2. 假设trouble(t)不会停止。由于halt总是停止，因此这种情况只会发生在trouble进入其无限循环时。这意味着halt(t, t)必须返回true，因为如果它返回false，trouble会立即返回。但这反过来意味着trouble(t)会停止。矛盾。

由于两种情况都导致矛盾，因此最初的假设，即算法halt存在，一定是错误的。

这个经典的证明通常被称为对角化证明，之所以这样称呼，是因为如果我们想象一个网格，其中包含halt(a, i)的所有值，每个可能的a值都有自己的行，每个可能的i值都有自己的列，那么halt(s, s)的值排列在这个网格的主对角线上。该证明可以以以下形式提出问题：网格中的哪一行对应于字符串t？答案是，trouble函数被设计成halt(t, i)与网格中的每一行在至少一个位置上不同：即主对角线，其中t=i。这与网格必须包含每种可能的a值的行的要求相矛盾，因此构成对停机问题是不可判定的证明。

模拟论证

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根据这个论证（博斯特罗姆 2003），宇宙可能是一个巨大的计算机模拟，其中包含人和物体。博斯特罗姆似乎认为，在任何时刻，一组信息比特，比如硅上的电子或一张纸上的尘埃，都可能是意识的，他指出：

"心灵哲学中一个普遍的假设是基质独立性。这个想法是，心理状态可以依赖于广泛的物理基质。只要一个系统实现了正确的计算结构和过程，它就可以与意识体验相关联。"

然后他继续论证，由于这个假设，人类可能是计算机中的模拟。不幸的是，在不解决一个问题的情况下，即在瞬间，尘埃模式如何成为具有“意识体验”的人，模拟论证是有缺陷的。事实上，即使是一个由几瞬间的移动尘埃模式构成的人，如果没有朴素实在论或二元论的假设，也会有问题。博斯特罗姆将“心理”状态置于物理解释之外（即：简单地假设意识心理状态可以存在于电子、尘埃或钢球等的模式中）。鉴于这种二元论，博斯特罗姆的论证简化为这样一种提议，即世界是一个数字模拟，除了赋予世界中人们的模拟以意识的其他东西。

注释和参考文献

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注释 1：严格地说，这是电子朝特定方向移动的量子“振幅”，而不是概率。

哲学问题

  • 查尔默斯，D. (1996)。意识的心灵。纽约：牛津大学出版社。

附带现象论和变化问题

  • 赫胥黎，T. H. (1874)。关于动物是自动机的假设及其历史。《双周评论》：16:555-580。

时间问题

相对论的结合。科学哲学 67（会议记录），第 S535-S548 页。 http://www.mcgill.ca/philosophy/faculty/mccall/

进一步阅读

时间的存 在

有用链接

关系论、实体论等。

量子理论与时间

定性问题的难题

机器和数字意识

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