@ 2023.10.20 , 07:05

人类意识可能是熵的副作用

令人印象深刻的是,我们人类的大脑由构成宇宙的同样的“星尘”组成,但是一项2016年发表的研究表明,这可能不是两者唯一的共同点。

正如宇宙一样,我们的大脑可能被编程为最大化无序性,类似于熵的原理,而我们的意识可能只是一个副作用,这篇论文提出。

了解人类意识的追求,我们能够意识到自己和周围环境的能力,已经进行了几个世纪。尽管意识是人类的重要组成部分,但研究人员仍在努力弄清它来自哪里,何时开始,以及我们为什么拥有它。

但是,2016年法国和加拿大的研究人员领导的研究提出了一个新的可能性:如果意识是由我们的大脑最大化其信息内容而自然产生的呢?换句话说,如果意识是我们的大脑向熵状态移动的副作用?

熵基本上是用来描述系统从有序到无序的进展的术语。想象一下一个鸡蛋:当它完全分离成蛋黄和蛋白时,它的熵很低,但是当你把它打碎时,它的熵就很高,它是最无序的状态。

这就是许多物理学家认为正在发生在我们的宇宙中的事情。大爆炸之后,宇宙逐渐从低熵状态向高熵状态演变,因为热力学第二定律规定,熵在一个系统中只能增加,这可以解释为什么时间箭头只能向前移动。

因此,研究人员决定将相同的思维应用于我们大脑中的连接,并调查它们在我们意识时是如何选择组织的。

为此,多伦多大学和巴黎笛卡尔大学的团队使用一种称为统计力学的概率理论来模拟九位受试者的大脑神经元网络,包括七位患有癫痫的患者。

具体来说,他们研究了神经元的同步性(神经元是否相互振荡)以确定大脑细胞是否相互连接。

他们查看了两个数据集:首先,他们比较了受试者在睡眠和清醒时的连接模式;然后,他们比较了五位癫痫患者发作时和大脑处于正常“警觉”状态时的差异。

在两种情况下,他们都看到了同样的趋势,受试者的大脑在完全意识状态下显示出更高的熵。

团队写道:“我们发现了一个令人惊讶的简单结果:正常的清醒状态的特征是大脑网络之间可能的最大互动配置数,代表着最高的熵值。”

这导致研究人员认为,意识可能仅仅是试图最大化信息交换的系统的“涌现属性”。

在我们沉迷其中之前,这项工作有一些重大局限性,主要是样本量很小。从只有九个人的人群中很难看出任何确定的趋势,特别是因为每个人的大脑对各种状态的反应都有些不同。在这个阶段,这主要是猜测。

英国兰卡斯特大学的物理学家Peter McClintock在2016年接受物理世界(Physics World)的Edwin Cartlidge采访时表示,这些结果“有趣”,但需要在更多的受试者中进行复制,包括在其他大脑状态下进行的实验,例如患者处于麻醉状态时。

但是,这项研究为进一步研究提供了一个良好的起点,并暗示了一个可能的新假设,解释为什么我们的大脑倾向于有意识。

我们才刚刚开始理解大脑的组织如何影响我们的意识,但这是一个非常有意思的兔子洞。也是一个很好的提醒,我们都受到统治宇宙的法则的联系。

这项研究发表在《物理评论E》杂志上。

本文译自 ScienceAlert,由 BALI 编辑发布。

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脑子坏掉了 2023年10月20日 09:15 / 广东省广州市1楼
如同烧水时高温从锅底向水面转移产生的涡流
生命本就是宇宙间无序大背景下出现的局部有序,这种局部有序一定是会加速整体向无序变化的
#11770419 / 举报 / OO [12] / XX [4]
1ooo 2023年10月20日 09:18 / 北京市丰台区2楼
科学造谣,用火烧死
#11770430 / 举报 / OO [24] / XX [8]
qllaoda 2023年10月20日 09:28 / 四川省成都市锦江区3楼
用文火
#11770470 / 举报 / OO [6] / XX [2]
杨悦悦 2023年10月20日 09:30 / 北京市4楼
“正常的清醒状态的特征是大脑网络之间可能的最大互动配置数”为啥不能理解成有足够复杂的大脑网络之间互动配置数才能产生清醒的意识?
#11770478 / 举报 / OO [0] / XX [2]
想毕业 2023年10月20日 09:34 / 天津市5楼
PHYSICAL REVIEW E
IF:2.4
SCI分区:三区
大类学科:物理与天体物理
物理评论E(PRE)是一本广泛的跨学科期刊,专注于多体系统的集体现象。作为统计、非线性、生物和软物质物理相关领域的首要期刊,PRE涵盖了复杂流体、聚合物、液晶和颗粒材料的最新发展。该期刊还包括固体力学、流体动力学、等离子体物理学、计算物理学、网络和复杂系统等部分。
#11770492 / 举报 / OO [10] / XX [3]
主任 2023年10月20日 12:25 / 山东省青岛市6楼
这就有点意思了,感觉是熵增宇宙的必然副产品,结果是这么一种无形无踪的叫做“意识”的东西,很符合对立统一最大化的状态
#11771040 / 举报 / OO [2] / XX [8]
神经蛙啊不对蝌蚪 2023年10月20日 18:36 / 荷兰7楼
如果论文结论验证正确。
是不是可以推论:通过适当编程的AI神经网络必定会产生意识?

那么问题来了,
是不是存在一个熵的阈值,大于这个阈值可以认为是无意识
小于这个阈值就是有意识?

——免责声明:以上文字由AI按照既定程序自发运算生成,不代表任何立场,不能用于任何呈堂证供。由以上文字引发的任何后果均不产生法律效力《I, Robot》
#11771931 / 举报 / OO [5] / XX [0]
celk 2023年10月20日 19:45 / 广东省广州市8楼
值得一提的是,这里讲的意识和大脑的熵的关系,并不是讲大脑的构造,而讲神经网络在某一时刻所处的状态,有时是高熵状态,有时是低熵状态。
他们先记录一段时间内大脑若干点处的电信号,然后计算哪些点的信号片段有较高的同步性(设定一个阈值)。
例如假如记录四个点ABCD的话,同步性可能发生在AB、AC、AD、BC、BD、CD之间。最大的同步状态就是所有点之间都同步,最小的同步状态就是所有点之间都不同步。
但是“熵”的概念不是这个,熵衡量的是“粗粒化描述表面之下隐藏的信息量”,这是有人为主观选择的。常见的例如“压强和温度”就是一种“粗粒化描述”,被隐藏的是气体分子的微观态。
假如用“多少对点同步”作为粗粒化描述的话,那么例如已知“3对点是同步的”,被隐藏的信息就是“究竟是AB、AC、AD、BC、BD、CD当中的哪3对”,6选3,可能性有20个,比6选1、6选2、6选4、6选5都大,因此“有3对点同步”就是最大熵状态,而“所有点都同步”和“所有点都不同步”则是最低熵的。
为什么他要这么设定?我不知道,不过当癫痫发作的时候,神经同步数量是显著上升的,这样反而是不好的,计算到熵的数值是下降的。道理是这么个道理,就像社会里所有人都完全一致,或者所有人都互不相似,都是不好的。这套熵的新理论讲的是同步的数量刚好正中间最重要,而具体是哪些人之间同步,哪些人之间不同步,则是不重要的细节,可以平替,不影响全局。
#11772037 / 举报 / OO [8] / XX [0]
Blastom 2023年10月20日 20:37 / 重庆市9楼
你就说啥活动能够减少墒嘛。
#11772150 / 举报 / OO [3] / XX [0]
编号6288 2023年10月20日 21:38 / 广西南宁市10楼
有序只是混沌的无限演化中的一种,在无限的时间里,不论这个几率多小,都必然发生
#11772219 / 举报 / OO [0] / XX [0]