談加林

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意識(shí)的產(chǎn)生是四大科學(xué)之謎中唯一尚未得到科學(xué)解答的自然之謎。

20世紀(jì)90年代中期，談加林已經(jīng)證明存在基本單位意識(shí)現(xiàn)象[1-2]；為解釋這一現(xiàn)象，其在2021年申請(qǐng)的專利中，又提出基本單位知識(shí)概念且建立相應(yīng)的模型[3-4]；并在2022年公開發(fā)表的論文中提出知識(shí)疊加原理，指出“意元及意元網(wǎng)絡(luò)是實(shí)現(xiàn)強(qiáng)人工智能和意識(shí)活動(dòng)的基礎(chǔ)”[5]。

意元網(wǎng)絡(luò)整體并行地圍繞眾多事物，對(duì)各方面的大量信息同時(shí)進(jìn)行處理。這時(shí)，由各種關(guān)于事物的疊加態(tài)知識(shí)和混合態(tài)知識(shí)所構(gòu)成的意元網(wǎng)絡(luò)活動(dòng)，實(shí)際上是處于大規(guī)模并行活動(dòng)下某種不確定的混沌狀態(tài)，而并非確定的有目的、有重點(diǎn)、有條理、有順序地進(jìn)行某種針對(duì)性活動(dòng)的狀態(tài)，更別說是有計(jì)劃、有邏輯的形式化活動(dòng)。而確定的、有目的、有重點(diǎn)、有條理、有順序地進(jìn)行某種針對(duì)性活動(dòng)，是系統(tǒng)的智能活動(dòng)的有效性，尤其是意志活動(dòng)和形式化邏輯活動(dòng)的根本標(biāo)志。意元網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)如何以具有并行性和不確定性的意元和意元網(wǎng)絡(luò)活動(dòng)為基礎(chǔ)來實(shí)現(xiàn)這種具有確定的中心和順序等的意識(shí)活動(dòng)，就是我們要討論的意識(shí)系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu)原理。

一、意元網(wǎng)絡(luò)串行活動(dòng)機(jī)制

不能有目的、有選擇、有重點(diǎn)、有順序地進(jìn)行活動(dòng)，就不能以最重要的事物為目標(biāo)來有針對(duì)性地進(jìn)行處理或應(yīng)對(duì)。要基于大規(guī)模并行活動(dòng)的意元網(wǎng)絡(luò)，有目的、有選擇、有重點(diǎn)、有順序地進(jìn)行各種活動(dòng)，包括對(duì)事物的感知、記憶、想象、思維等各種認(rèn)知活動(dòng)和言語活動(dòng)，對(duì)情緒情感的認(rèn)知、體驗(yàn)等情感活動(dòng)，特別是確定目的、明確任務(wù)、制定計(jì)劃、執(zhí)行計(jì)劃和維持活動(dòng)方向等各種意志活動(dòng)，都需要某種串行活動(dòng)機(jī)制予以支持。這些活動(dòng)具有兩個(gè)共同的特性：各瞬間中心內(nèi)容的單一性和順序性?？梢詫⒏魉查g中心內(nèi)容的單一性看作是意識(shí)的確定性，中心內(nèi)容的具體形式是關(guān)于事物的本征態(tài)知識(shí)(也叫符號(hào)知識(shí))。所謂圍繞一定的目的或任務(wù)或內(nèi)容進(jìn)行有選擇、有方向、有重點(diǎn)、有中心的活動(dòng)等，都是基于它的中心內(nèi)容的確定性來實(shí)現(xiàn)的，而條理性、邏輯性、程序性等，則都是基于它的順序性來實(shí)現(xiàn)的，這是由一個(gè)接一個(gè)的意元或以它們?yōu)橹行牡囊幌盗幸庠W(wǎng)絡(luò)串行活動(dòng)所組成的。這樣的活動(dòng)的表層過程，可以抽象為圖靈機(jī)活動(dòng)或物理符號(hào)系統(tǒng)活動(dòng)。底層過程則正是意元網(wǎng)絡(luò)疊加態(tài)知識(shí)和混合態(tài)知識(shí)的分布式并行活動(dòng)。這里的所謂物理符號(hào)系統(tǒng)活動(dòng)，泛指圖靈(Alan Mathison Turing)、馮·諾依曼(John von Neumann)和西蒙(Herbert Alexander Simon)、紐厄爾(Allen Newell)等人，分別從不同角度描述的以一定物理符號(hào)處理方式進(jìn)行的可以形式化的活動(dòng)，這些都是對(duì)人類個(gè)體各種活動(dòng)表層過程的抽象。

在串行活動(dòng)機(jī)制的支持下，基于意元網(wǎng)絡(luò)的大規(guī)模并行活動(dòng)，有目的、有選擇、有重點(diǎn)、有中心、有順序地進(jìn)行串行的物理符號(hào)系統(tǒng)活動(dòng)或圖靈機(jī)活動(dòng)或形式化活動(dòng)，是意識(shí)系統(tǒng)最重要的特點(diǎn)，也是為人工意識(shí)系統(tǒng)配置串行活動(dòng)機(jī)制的主要目的。

(一)串行活動(dòng)機(jī)制與串行處理機(jī)制

所謂串行活動(dòng)機(jī)制，是指在并行的意元網(wǎng)絡(luò)上實(shí)現(xiàn)串行活動(dòng)的機(jī)制(如圖1所示)。它由各種與意元網(wǎng)絡(luò)相配合的串行處理機(jī)制構(gòu)成。

圖1 基本單位知識(shí)網(wǎng)絡(luò)串行活動(dòng)機(jī)制

所謂串行處理機(jī)制，是指各種有助于實(shí)現(xiàn)串行處理的特殊機(jī)制，作為一定串行活動(dòng)機(jī)制的組成部分，包括不同部位數(shù)據(jù)精度等方面的差異化，比如具有一定功能的意元子網(wǎng)絡(luò)或神經(jīng)子網(wǎng)絡(luò)的中心部分存在功能最強(qiáng)或更精細(xì)的加工，而其周邊部分存在相對(duì)粗糙的加工。所述中心部分是指它的最精細(xì)或最敏感的部分，可以是相對(duì)的或大致的幾何中心，也可以不是幾何中心而只是功能較強(qiáng)的中心。中心部分相對(duì)于邊緣具有一定優(yōu)勢(shì)，比如視網(wǎng)膜中央窩有更精細(xì)的加工，機(jī)械上的機(jī)械方式的聽覺傳感器的調(diào)諧機(jī)構(gòu)，組織上的類似于視網(wǎng)膜及視覺傳入神經(jīng)子系統(tǒng)不同部位上存在的差異，以及因身體部位不同而產(chǎn)生的敏感性差異等。差異化的作用是讓中心部分進(jìn)行較強(qiáng)或較精細(xì)的加工，從而使其更容易取得優(yōu)勢(shì)地位或中心地位。

在神經(jīng)中樞也存在同樣的現(xiàn)象。更重要、更廣泛的串行處理機(jī)制是以一定方式使得只有某部分單元的功能進(jìn)入活動(dòng)狀態(tài)或處于活動(dòng)狀態(tài)，或者相反，使其更不易于進(jìn)入或處于活動(dòng)狀態(tài)等的機(jī)制，比如各種興奮或抑制機(jī)制等。其中，抑制是指阻止激發(fā)或降低激發(fā)的水平或能力，包括側(cè)抑制、拮抗性抑制、逐級(jí)抑制、超限抑制、習(xí)慣性抑制等。側(cè)抑制是指對(duì)相近基本單位知識(shí)或單元的抑制；拮抗性抑制是指對(duì)立的基本單位知識(shí)或單元相互之間的抑制；逐級(jí)抑制是指較高級(jí)部分的基本單位知識(shí)對(duì)較低級(jí)部分的基本單位知識(shí)的抑制；習(xí)慣性抑制是因?qū)W習(xí)或訓(xùn)練而形成的一部分知識(shí)或單元對(duì)其他部分知識(shí)或單元及其作用的抑制，比如但不限于在空間認(rèn)知中處于優(yōu)勢(shì)地位的視覺空間認(rèn)知對(duì)觸覺空間認(rèn)知的抑制。這種對(duì)其他部分及其作用產(chǎn)生一定抑制作用的部分，常常處于優(yōu)勢(shì)地位。處于優(yōu)勢(shì)地位的部分或單元，對(duì)處于非優(yōu)勢(shì)地位的部分或單元常常具有抑制作用。超限抑制是指隨著興奮的持續(xù)時(shí)間延長(zhǎng)或興奮的次數(shù)增多而產(chǎn)生的對(duì)其自身的抑制。疲勞也會(huì)導(dǎo)致超限抑制。自19世紀(jì)末俄國生理學(xué)家、心理學(xué)家巴甫洛夫(Иван Петрович Павлов)等開始，生理學(xué)和心理學(xué)領(lǐng)域形成了關(guān)于神經(jīng)系統(tǒng)的興奮與抑制的大量實(shí)驗(yàn)研究成果，可供參考與借鑒。

一種串行活動(dòng)機(jī)制可以結(jié)合多種串行處理機(jī)制。有些串行處理機(jī)制是相對(duì)獨(dú)立的，但更多的是在不同形式、不同程度上與意元網(wǎng)絡(luò)一起構(gòu)成一體化的，甚至是意元網(wǎng)絡(luò)所附帶或所具備的機(jī)制(如圖2所示)。

(二)實(shí)現(xiàn)串行活動(dòng)機(jī)制的方法

實(shí)現(xiàn)串行活動(dòng)機(jī)制的方法是多種多樣的，尤其是在工程上，由于對(duì)系統(tǒng)水平的要求不同，形式更是可以靈活多樣。

一是專門的意識(shí)機(jī)方式。在意元網(wǎng)絡(luò)規(guī)模不大且相對(duì)簡(jiǎn)單的意識(shí)系統(tǒng)里，最適合采用專門的意識(shí)機(jī)方式，它接受來自意元網(wǎng)絡(luò)的各種意元的輸入并向其輸出，以驅(qū)動(dòng)意元網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)串行活動(dòng)。這種串行活動(dòng)機(jī)制類似于電子計(jì)算機(jī)中的控制器，是一種相對(duì)獨(dú)立的機(jī)制，但對(duì)大規(guī)模意元網(wǎng)絡(luò)而言則不是最合適的。

圖2 串行活動(dòng)機(jī)制及作用

二是與意元網(wǎng)絡(luò)相融合的方式。這種具有更強(qiáng)適應(yīng)性且可能應(yīng)用更廣泛的方式，是與意元網(wǎng)絡(luò)相融合的串行活動(dòng)一體化機(jī)制。這種串行活動(dòng)一體化機(jī)制的實(shí)現(xiàn)方式，是從數(shù)據(jù)采集到基本單位知識(shí)分析再到內(nèi)心世界的心智操作的各個(gè)部分，結(jié)合相應(yīng)的串行處理機(jī)制，比如前述視網(wǎng)膜中央窩機(jī)制、聽覺調(diào)諧機(jī)制、膚覺敏感性差異機(jī)制，以及在意元網(wǎng)絡(luò)中利用意元之間豐富的相互聯(lián)系，使得當(dāng)時(shí)及其前后處于意識(shí)中心的意元，以參與構(gòu)成一定完形的方式，驅(qū)動(dòng)或激發(fā)相應(yīng)的目標(biāo)意元的活動(dòng)，和(或)對(duì)其他非目標(biāo)意元產(chǎn)生抑制的機(jī)制等(如圖2-圖4所示)。

三是意元網(wǎng)絡(luò)內(nèi)部的各種相互控制與層級(jí)關(guān)系方式。盡管意元網(wǎng)絡(luò)中各個(gè)意元都處于知識(shí)的基本單位層次，但從信息加工意義和邏輯抽象意義等方面來說，它們又可以處于不同的層級(jí)。這里的意元網(wǎng)絡(luò)的不同部分，一方面在相互控制和相互影響上存在等級(jí)關(guān)系，另一方面在功能上也存在層次關(guān)系。在控制層級(jí)上處于較高級(jí)的部分具有相對(duì)的優(yōu)勢(shì)地位，比如它具有對(duì)較低級(jí)部分的基礎(chǔ)抑制作用。處于較高級(jí)中樞抑制下的低級(jí)中樞的活動(dòng)，在缺乏來自較高級(jí)中樞的激勵(lì)輸入的情況下，較難激發(fā)成為活動(dòng)的中心，也較難進(jìn)入串行活動(dòng)過程。也就是說，這種多級(jí)中樞系統(tǒng)的各級(jí)中樞之間存在的基礎(chǔ)控制關(guān)系，是串行活動(dòng)機(jī)制的一部分。意元網(wǎng)絡(luò)各部分因?yàn)楣δ苌系南嗷リP(guān)系，也表現(xiàn)出層級(jí)關(guān)系。比如在思考和想象活動(dòng)中，各種程序單元具有相對(duì)于數(shù)據(jù)單元的優(yōu)勢(shì)地位。盡管感知活動(dòng)中的感知輸入具有驅(qū)動(dòng)作用，但有關(guān)特征的各基本單位知識(shí)單元的活動(dòng)，其實(shí)仍然是在更高級(jí)的關(guān)于物體知覺的基本單位知識(shí)單元的綜合控制下進(jìn)行的。

意元網(wǎng)絡(luò)各部分之間的這種相對(duì)“優(yōu)勢(shì)-劣勢(shì)”關(guān)系，也是對(duì)意元網(wǎng)絡(luò)各部分相應(yīng)意義的反映。一般來說，物理意義越復(fù)雜、越綜合、越抽象，相應(yīng)的基本單位知識(shí)或子網(wǎng)也就越高級(jí)；與目的或意圖、操作程序或過程等相關(guān)，且在功能意義上具有更高地位的基本單位知識(shí)或子網(wǎng)，相較于一般物體的基本單位知識(shí)也處于更高級(jí)的優(yōu)勢(shì)地位。總之，意元網(wǎng)絡(luò)的各個(gè)意元除了是知識(shí)的基本單位外，以及各部分之間除了知識(shí)性信息的傳播外，較高級(jí)的部分具有相對(duì)優(yōu)勢(shì)地位，對(duì)較低級(jí)部分產(chǎn)生常態(tài)性抑制作用和激發(fā)時(shí)的去抑制作用，因而彼此之間存在具有控制性意義的相互關(guān)系。

這里的目標(biāo)意元，即為所要驅(qū)動(dòng)的意元；非目標(biāo)意元，則是指某種意義上不要驅(qū)動(dòng)的意元。其中的驅(qū)動(dòng)，是指激發(fā)一定的意元產(chǎn)生相應(yīng)本征態(tài)知識(shí)輸出，也就是觸發(fā)疊加態(tài)知識(shí)的坍縮。

產(chǎn)生抑制作用的單元的被抑制或被破壞或抑制通路被阻斷，可以解除其對(duì)其他單元的抑制作用，比如高級(jí)部分或優(yōu)勢(shì)部分的被抑制或被破壞或抑制通路被阻斷，可以解除或消除它產(chǎn)生的對(duì)低級(jí)部分或非優(yōu)勢(shì)部分的抑制。

來自不同部分的信息在信息處理中的權(quán)重也反映了這種“優(yōu)勢(shì)-劣勢(shì)”關(guān)系。比如在空間認(rèn)知中，對(duì)正常人而言，視覺一般處于優(yōu)勢(shì)地位，而表現(xiàn)為對(duì)矛盾的觸覺的抑制作用。

圖3是一個(gè)多級(jí)中樞系統(tǒng)中各級(jí)中樞間的基礎(chǔ)控制關(guān)系的簡(jiǎn)化示意圖。因?yàn)橹饕枋鲋袠虚g的基本控制關(guān)系，本應(yīng)該有的逐級(jí)輸入的部分被省略，且各部分的網(wǎng)絡(luò)關(guān)系也被簡(jiǎn)化，最后抽象為一個(gè)簡(jiǎn)化的框圖。其中，系統(tǒng)的高級(jí)中樞不僅實(shí)現(xiàn)高級(jí)的或抽象的認(rèn)知功能，更重要的是還處于更高的控制水平實(shí)現(xiàn)對(duì)次高級(jí)中樞的控制和調(diào)節(jié)，再由次高級(jí)中樞實(shí)現(xiàn)對(duì)低級(jí)中樞的控制和調(diào)節(jié)，以及由低級(jí)中樞直接控制、支配與調(diào)節(jié)系統(tǒng)的各功能部件(包括外部設(shè)備和機(jī)體內(nèi)部設(shè)備的執(zhí)行部件)執(zhí)行相應(yīng)操作。系統(tǒng)各部件可以是分立的，也可以是聯(lián)結(jié)在一起的。較高級(jí)的中樞相對(duì)處于優(yōu)勢(shì)地位，較低級(jí)的中樞受到來自較高級(jí)中樞的抑制作用，這是串行活動(dòng)機(jī)制的一部分。意元網(wǎng)絡(luò)各部分之間不僅存在這種控制關(guān)系，而且根據(jù)目的和任務(wù)等相關(guān)知識(shí)可以靈活打開或選擇相應(yīng)的“興奮-抑制”通路，其宏觀表現(xiàn)為興奮和抑制的擴(kuò)散與集中。在意元網(wǎng)絡(luò)上，意識(shí)中心的興奮軌跡類似于閃電軌跡。內(nèi)部知識(shí)的輸入?yún)⑴c驅(qū)動(dòng)隨后的串行活動(dòng)機(jī)制，從微觀來看，可以是意元或意元網(wǎng)絡(luò)的不同子網(wǎng)都接受來自其他子網(wǎng)的輸入，產(chǎn)生向其他意元和意元子網(wǎng)的輸出，并成為其他意元或子網(wǎng)的內(nèi)部知識(shí)輸入。其中，高級(jí)子網(wǎng)，尤其是有關(guān)目的、任務(wù)、操作及程序等的意元子網(wǎng)都處于相對(duì)優(yōu)勢(shì)的地位。

圖3 多級(jí)中樞的基礎(chǔ)控制關(guān)系

(三)進(jìn)入串行活動(dòng)的幾種方式

在意元網(wǎng)絡(luò)大規(guī)模的并行活動(dòng)中，哪一種會(huì)優(yōu)先進(jìn)入串行活動(dòng)，這也是串行活動(dòng)機(jī)制的一部分。

一方面，在圍繞一定目標(biāo)的活動(dòng)中，比如圖靈機(jī)活動(dòng)或物理符號(hào)系統(tǒng)活動(dòng)，符合相應(yīng)活動(dòng)要求或規(guī)則的系列意元活動(dòng)構(gòu)成串行活動(dòng)。這時(shí)，各種心理活動(dòng)的形式化規(guī)則和活動(dòng)規(guī)律發(fā)揮著作用。另一方面，在圍繞一定目標(biāo)的活動(dòng)中，若有與目標(biāo)無關(guān)且具有新異、獨(dú)特、對(duì)比強(qiáng)烈等特點(diǎn)，或具有特殊意義、符合系統(tǒng)要求或需要的其他外部刺激或事物的出現(xiàn)(信息輸入)，則串行活動(dòng)將可能轉(zhuǎn)向這樣的事物，相應(yīng)意元的激活水平將得到加強(qiáng)，而其他競(jìng)爭(zhēng)性單元可能被抑制或活動(dòng)減弱，由此，其基本單位知識(shí)的活動(dòng)將優(yōu)先進(jìn)入串行活動(dòng)，或隨后的串行活動(dòng)更易于或優(yōu)先展開。

也就是說，心理學(xué)中的注意規(guī)律可以在這里綜合地發(fā)揮作用。其中，意志作用隨著個(gè)體越來越成熟，而外界信息的作用相應(yīng)地也會(huì)越來越受意志的調(diào)控。

二、意識(shí)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)與工作原理

(一)意識(shí)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)

要基于意元網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行有目標(biāo)、有秩序的活動(dòng)，特別是圖靈機(jī)的形式化活動(dòng)，需要有支持意元網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行串行活動(dòng)的某種串行活動(dòng)機(jī)制。所以，完整的意識(shí)系統(tǒng)包括三個(gè)基本部分(如圖4所示)：一是意元網(wǎng)絡(luò)；二是與意元網(wǎng)絡(luò)相匹配的串行活動(dòng)機(jī)制；三是各種外部設(shè)備，包括輸入和輸出、預(yù)處理設(shè)備和執(zhí)行操作或動(dòng)作等各種其他功能設(shè)備。

圖4 意識(shí)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)

(二)意識(shí)系統(tǒng)的工作原理

意識(shí)系統(tǒng)的工作原理，即系統(tǒng)基于主要以并行方式工作的基本單位知識(shí)網(wǎng)絡(luò)，或具有基本單位知識(shí)網(wǎng)絡(luò)本質(zhì)的人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，實(shí)現(xiàn)知識(shí)的一體化存儲(chǔ)與計(jì)算以及相應(yīng)的控制，并且在串行活動(dòng)機(jī)制的支持下，進(jìn)行串行方式的各種圖靈機(jī)活動(dòng)或物理符號(hào)活動(dòng)或形式化活動(dòng)，進(jìn)行各種心智活動(dòng)或意識(shí)活動(dòng)，以及借助外部設(shè)備實(shí)現(xiàn)和環(huán)境的交互作用。

為系統(tǒng)配置一定的基本單位知識(shí)網(wǎng)絡(luò)，或具有基本單位知識(shí)網(wǎng)絡(luò)本質(zhì)的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，可以是一個(gè)單一的網(wǎng)絡(luò)，也可以是一個(gè)由各種基本單位知識(shí)子網(wǎng)或神經(jīng)子網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成的統(tǒng)一的基本單位知識(shí)網(wǎng)絡(luò)，或具有進(jìn)行基本單位知識(shí)形式活動(dòng)能力的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，或是一個(gè)由分置的相對(duì)獨(dú)立的具有分布式關(guān)系的若干種基本單位知識(shí)子網(wǎng)構(gòu)成的基本單位知識(shí)網(wǎng)絡(luò)，或由分置的且相對(duì)獨(dú)立的若干具有進(jìn)行基本單位知識(shí)形式活動(dòng)能力的人工神經(jīng)子網(wǎng)構(gòu)成的人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)。由不同部分組成的基本單位知識(shí)網(wǎng)絡(luò)，其不同部分具有相對(duì)獨(dú)立性。特別是，因?yàn)槟艿玫较嚓P(guān)輔助機(jī)制的支持不同，可能具有的性質(zhì)及能實(shí)現(xiàn)的活動(dòng)也會(huì)有所不同。

所述具有基本單位知識(shí)網(wǎng)絡(luò)性質(zhì)的人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，是指任何包含基本單位知識(shí)單元、基本單位知識(shí)活動(dòng)裝置、實(shí)際可以實(shí)現(xiàn)基本單位知識(shí)活動(dòng)的人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，比如各種經(jīng)過適當(dāng)改造或改進(jìn)的或帶有相應(yīng)串行活動(dòng)機(jī)制的深度學(xué)習(xí)網(wǎng)絡(luò)。談加林的《意識(shí)的原理：基本單位知識(shí)與知識(shí)疊加原理》一文對(duì)此已有深入討論[5]。

(三) 串行活動(dòng)機(jī)制的作用過程

串行活動(dòng)機(jī)制的作用過程，如圖2-圖3所示。首先，串行活動(dòng)機(jī)制在任一瞬間只允許基本單位知識(shí)網(wǎng)絡(luò)上的大規(guī)模并行活動(dòng)中的一個(gè)意元處于它的中心。其次，最近處于中心的意元、新的輸入將驅(qū)動(dòng)的意元以及它們所構(gòu)成的各種知識(shí)等，包括對(duì)事物的認(rèn)識(shí)以及目的、任務(wù)、結(jié)構(gòu)、程序、操作、數(shù)據(jù)等，作為內(nèi)部信息返回輸入意元網(wǎng)絡(luò)，和外部輸入的信息一起，驅(qū)動(dòng)或觸發(fā)意元網(wǎng)絡(luò)上的混合態(tài)知識(shí)坍縮，使得坍縮到的一個(gè)新的意元成為意元網(wǎng)絡(luò)新的活動(dòng)中心和串行活動(dòng)新的一環(huán)。最后，如此循環(huán)往復(fù)，將實(shí)現(xiàn)各種不同目的和內(nèi)容的具有圖靈機(jī)活動(dòng)性質(zhì)的心智活動(dòng)。所述知識(shí)可以是關(guān)于事物數(shù)據(jù)的知識(shí)，也可以是關(guān)于事物程序或規(guī)則的知識(shí)。圖靈機(jī)活動(dòng)或物理符號(hào)活動(dòng)等的形式化活動(dòng)規(guī)則，是形式化活動(dòng)的一部分，且是以符號(hào)知識(shí)或形式化符號(hào)形式存在的，一般稱之為程序性知識(shí)或操作性知識(shí)。這種借助串行活動(dòng)機(jī)制的支持且基于意元網(wǎng)絡(luò)來進(jìn)行串行的圖靈機(jī)活動(dòng)方式，被稱為“焊槍方式”：串行活動(dòng)機(jī)制就像焊槍，它指向基本單位知識(shí)網(wǎng)絡(luò)上的哪里就把進(jìn)行中的串行的意識(shí)活動(dòng)“燒”到哪里。

(四) 內(nèi)部輸入與外部輸入

與傳統(tǒng)人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)方法不同，對(duì)意元網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)而言，輸入的不僅可以是來自外部的數(shù)據(jù)形態(tài)的信息，也可以是來自內(nèi)部的知識(shí)形態(tài)信息；不僅可以是來自外部的物理空間結(jié)構(gòu)形態(tài)的信息，也可以是來自內(nèi)部知識(shí)結(jié)構(gòu)形態(tài)的、邏輯結(jié)構(gòu)形態(tài)的、任務(wù)結(jié)構(gòu)形態(tài)的、語言結(jié)構(gòu)形態(tài)的信息；不僅可以是本征態(tài)符號(hào)形式的信息，也可以是疊加態(tài)完形形式的信息。內(nèi)部與目的、任務(wù)、結(jié)構(gòu)、程序等有關(guān)信息的輸入，發(fā)揮著組織思維等串行的意志活動(dòng)的作用，包括對(duì)外部信息的選擇性處理、理解以及反應(yīng)等。

同時(shí)存在的信息輸入，無論是外部輸入還是內(nèi)部輸入都是多方面的，任何時(shí)候意元網(wǎng)絡(luò)都在相應(yīng)地進(jìn)行著大規(guī)模并行的活動(dòng)，只是由于串行活動(dòng)機(jī)制的作用，選擇了其中的一部分成為串行活動(dòng)的中心，不僅成為意識(shí)到的內(nèi)容，而且成為返回輸入中具有決定性意義的成分，主導(dǎo)著系統(tǒng)接下來的活動(dòng)。內(nèi)部輸入及其選擇性作用與主導(dǎo)性作用，是串行活動(dòng)機(jī)制的核心。所謂內(nèi)部輸入的選擇性作用，從宏觀來看，是在大量并行的意元活動(dòng)中，選擇哪一部分作為串行活動(dòng)內(nèi)容的問題；從微觀來看，是意元網(wǎng)絡(luò)中意元之間相互作用的問題。

不斷的內(nèi)外輸入驅(qū)動(dòng)相應(yīng)的知識(shí)活動(dòng)產(chǎn)生本征態(tài)知識(shí)的輸出；新的輸出又作為輸入的一部分驅(qū)動(dòng)下一部分知識(shí)的輸出，如此往復(fù)，構(gòu)成系統(tǒng)有目的、有重點(diǎn)的活動(dòng)。盡管這依然是一般意義上的信息加工或數(shù)據(jù)處理過程，但它又凸顯了新的實(shí)質(zhì)：它是知識(shí)形態(tài)的信息加工活動(dòng)，不是一般的數(shù)據(jù)性信息加工活動(dòng)。意識(shí)系統(tǒng)中發(fā)揮主導(dǎo)作用的是知識(shí)形式的活動(dòng)。

(五)意識(shí)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)圖靈計(jì)算的方式及意義

意識(shí)系統(tǒng)在其串行活動(dòng)機(jī)制的支持下，基于意元網(wǎng)絡(luò)的大規(guī)模并行活動(dòng)，不僅可以有目的、有選擇、有重點(diǎn)、有中心、有順序地進(jìn)行一定的活動(dòng)，更可以實(shí)現(xiàn)圖靈機(jī)活動(dòng)或形式化活動(dòng)或物理符號(hào)系統(tǒng)活動(dòng)。這不僅是人工意識(shí)系統(tǒng)技術(shù)可以繼承現(xiàn)有知識(shí)智能方面已有成果的前提，而且一種系統(tǒng)如果是可以進(jìn)行形式化活動(dòng)的意識(shí)系統(tǒng)，必定能通過圖靈機(jī)活動(dòng)的檢驗(yàn)。

圖靈機(jī)假定有一條無限長(zhǎng)且分成了一個(gè)個(gè)小方格的紙帶，有一個(gè)讀寫頭在紙帶上左右移動(dòng)，讀寫頭有一組內(nèi)部狀態(tài)和一些固定的程序。那么，在每個(gè)周期，讀寫頭都要從當(dāng)前紙帶上讀入一個(gè)方格信息，然后結(jié)合自己的內(nèi)部狀態(tài)與程序，一方面輸出信息到紙帶的當(dāng)前方格；另一方面轉(zhuǎn)換自己的內(nèi)部狀態(tài)并進(jìn)行移動(dòng)。

具體來說，圖靈機(jī)由以下幾個(gè)部分組成。

一是一條無限長(zhǎng)的紙帶。紙帶被劃分為一個(gè)接一個(gè)的小格子，每個(gè)格子上包含一個(gè)來自有限字母表的符號(hào)，字母表中有一個(gè)特殊的符號(hào)表示空白。紙帶上的格子從左到右依次編號(hào)為 0，1，2，… ，紙帶的右端可以無限伸展。因?yàn)楝F(xiàn)實(shí)中的任何機(jī)器不可能有圖靈機(jī)所需無限長(zhǎng)的紙帶，可見圖靈機(jī)只是一個(gè)理想設(shè)備。

二是一個(gè)讀寫頭。讀寫頭可以在紙帶上左右移動(dòng)，并能讀出當(dāng)前所指格子上的符號(hào)，還可以改變當(dāng)前格子上的符號(hào)。

三是一套控制規(guī)則。根據(jù)當(dāng)前機(jī)器所處的狀態(tài)以及當(dāng)前讀寫頭所指格子上的符號(hào)，來確定讀寫頭下一步的動(dòng)作，并改變狀態(tài)寄存器的值，令機(jī)器進(jìn)入一個(gè)新的狀態(tài)。

四是一個(gè)狀態(tài)寄存器。它用來保存圖靈機(jī)當(dāng)前所處的狀態(tài)。圖靈機(jī)的所有可能狀態(tài)的數(shù)目有限，并且有一個(gè)特殊的狀態(tài)，稱為停機(jī)狀態(tài)。就任意一個(gè)程序在有限時(shí)間內(nèi)結(jié)束運(yùn)行進(jìn)行判斷的問題，稱為停機(jī)問題。但是停機(jī)問題已被證明是一個(gè)不可解的問題。同樣，哥德爾也證明了一階形式邏輯系統(tǒng)是不完備的。

由意元網(wǎng)絡(luò)及其串行活動(dòng)機(jī)制加上外部設(shè)備構(gòu)成的意識(shí)系統(tǒng)是如何實(shí)現(xiàn)圖靈機(jī)活動(dòng)的呢？一是意元網(wǎng)絡(luò)相當(dāng)于圖靈機(jī)無限長(zhǎng)的紙帶，從某種意義上說，它是真正的無限長(zhǎng)，意元就是紙帶上的符號(hào)(如圖5所示)。二是讀寫頭的作用由串行活動(dòng)機(jī)制來實(shí)現(xiàn)。串行活動(dòng)機(jī)制從意元網(wǎng)絡(luò)上讀出的符號(hào)(知識(shí))，包括數(shù)據(jù)(描述性知識(shí)或數(shù)據(jù)性知識(shí))和程序(程序性知識(shí)或操作性知識(shí))，以及根據(jù)程序?qū)?shù)據(jù)進(jìn)行相應(yīng)操作的結(jié)果(描述性知識(shí))。而所謂操作,實(shí)際上仍然是借助串行活動(dòng)機(jī)制從意元網(wǎng)絡(luò)上“讀出”相應(yīng)操作的結(jié)果，即某種知識(shí)，它以一定的形式已經(jīng)儲(chǔ)存在意元網(wǎng)絡(luò)。不斷重復(fù)這樣的過程，可以持續(xù)得到新的前述各種知識(shí)，并相繼返回“寫入”意元網(wǎng)絡(luò)，從而驅(qū)動(dòng)新的知識(shí)輸出，這相當(dāng)于寄存器當(dāng)前狀態(tài)的不斷被改變和在紙帶上讀寫符號(hào)。三是控制規(guī)則，也是儲(chǔ)存在意元網(wǎng)絡(luò)上的知識(shí)。這里的規(guī)則包含兩種：其一為底層的完形驅(qū)動(dòng)規(guī)則和符號(hào)驅(qū)動(dòng)規(guī)則，主要是以符合知識(shí)疊加原理的方式存在的，稱為底層規(guī)則，是在意元網(wǎng)絡(luò)上讀寫符號(hào)(知識(shí))的規(guī)則。其二是表層的圖靈機(jī)活動(dòng)要實(shí)現(xiàn)的活動(dòng)的形式化規(guī)則，稱為表層規(guī)則，是完成一定任務(wù)的活動(dòng)的形式化規(guī)則。表層形式化規(guī)則也以底層基本單位知識(shí)的形式儲(chǔ)存在意元網(wǎng)絡(luò)上。圖靈機(jī)根據(jù)表層形式化規(guī)則并按一定程序就一定數(shù)據(jù)所進(jìn)行的計(jì)算(操作)和計(jì)算的結(jié)果，都是在底層規(guī)則支持下，通過意元網(wǎng)絡(luò)一系列串行符號(hào)知識(shí)的活動(dòng)來實(shí)現(xiàn)的，即基于意元網(wǎng)絡(luò)的串行活動(dòng)，其表層是圖靈機(jī)形式化活動(dòng)，而底層是以知識(shí)疊加原理等方式進(jìn)行的活動(dòng)。如果把底層當(dāng)作“黑箱”，不考慮底層的活動(dòng)，意識(shí)系統(tǒng)的圖靈機(jī)活動(dòng)，就是純粹知識(shí)的形式化活動(dòng)。四是意元網(wǎng)絡(luò)及其串行活動(dòng)機(jī)制等輔助運(yùn)行機(jī)制本身具有實(shí)現(xiàn)狀態(tài)寄存器的作用。意識(shí)系統(tǒng)不必?fù)碛袑ｉT的狀態(tài)寄存器。五是意元網(wǎng)絡(luò)儲(chǔ)存的程序性知識(shí)，包括有關(guān)程序結(jié)束的知識(shí)。得到的是否為最終的結(jié)果，程序是否結(jié)束，如果根據(jù)圖靈機(jī)形式化計(jì)算來確定，就稱為算法式。但圖靈機(jī)對(duì)停機(jī)問題不可解，圖靈機(jī)是不完備的。對(duì)意識(shí)系統(tǒng)而言，更多的情況是，在缺少相應(yīng)程序知識(shí)和算法知識(shí)時(shí)，或沒有那么多時(shí)間用來計(jì)算時(shí)，或沒有必要得到精細(xì)的程序或精確的結(jié)果時(shí)，都可以采用經(jīng)驗(yàn)的辦法，稱為經(jīng)驗(yàn)式，即基于知識(shí)疊加原理的直覺方式或知識(shí)突現(xiàn)方式，來確定是否已經(jīng)得到啟動(dòng)時(shí)所期待的最后結(jié)果，程序是否可以結(jié)束。經(jīng)驗(yàn)方法背后的本質(zhì)是知識(shí)疊加原理，它是圖靈機(jī)形式化原理之外的另一種知識(shí)處理原理。意識(shí)系統(tǒng)進(jìn)行圖靈機(jī)計(jì)算時(shí)，可以基于知識(shí)疊加原理對(duì)結(jié)果(包括對(duì)每一個(gè)步驟的正確性)進(jìn)行(直覺式、經(jīng)驗(yàn)性)判斷。因此，對(duì)結(jié)合了形式化原理和疊加原理的意識(shí)系統(tǒng)而言，停機(jī)不再是問題。采用圖靈機(jī)形式化原理的算法式，或采用知識(shí)疊加原理的經(jīng)驗(yàn)式，意識(shí)系統(tǒng)必定可以根據(jù)有關(guān)程序是否結(jié)束的知識(shí)來確定程序是否結(jié)束。意識(shí)系統(tǒng)是自洽且完備的。

圖5 意識(shí)系統(tǒng)的形式化活動(dòng)

總之，意識(shí)系統(tǒng)的圖靈機(jī)活動(dòng)的表層，是基于意元網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行符號(hào)知識(shí)的讀取與存儲(chǔ)等形式化的活動(dòng)，底層則主要是基于知識(shí)疊加原理等來實(shí)現(xiàn)符號(hào)知識(shí)的讀取與存儲(chǔ)的完形知識(shí)的活動(dòng)。其中，讀取的符號(hào)知識(shí)，也可以是對(duì)外界事物識(shí)別的結(jié)果。意識(shí)系統(tǒng)的所有形式化活動(dòng)或物理符號(hào)系統(tǒng)活動(dòng)都是基于相應(yīng)知識(shí)的活動(dòng)來實(shí)現(xiàn)的。在意識(shí)系統(tǒng)里，如果要進(jìn)行數(shù)字化活動(dòng)，它也處于表層，是基于一系列數(shù)字化知識(shí)的活動(dòng)來實(shí)現(xiàn)的。比如，十進(jìn)制數(shù)據(jù)表示為二進(jìn)制數(shù)據(jù)，二進(jìn)制數(shù)據(jù)的基本運(yùn)算，在意識(shí)系統(tǒng)里都是相應(yīng)知識(shí)的活動(dòng)。以十進(jìn)制的“10”表示為二進(jìn)制數(shù)為例，規(guī)則知識(shí)是：在二進(jìn)制的各個(gè)位上，0是“0”，1是“1”，逢“2”進(jìn)1。意識(shí)中十進(jìn)制“10”向二進(jìn)制轉(zhuǎn)換的活動(dòng)，可以一步步讀取外部“十進(jìn)制轉(zhuǎn)為二進(jìn)制”任務(wù)及數(shù)據(jù)“10”得到相應(yīng)任務(wù)知識(shí)“十進(jìn)制轉(zhuǎn)為二進(jìn)制”和數(shù)據(jù)知識(shí)“10”，任務(wù)知識(shí)“十進(jìn)制轉(zhuǎn)為二進(jìn)制”返回輸入意元網(wǎng)絡(luò)，搜索相應(yīng)的關(guān)于操作及其結(jié)果的知識(shí)，采用算法式就是一步步進(jìn)行相應(yīng)操作和得出結(jié)果：1的二進(jìn)制數(shù)是“1”，2是“10”，……，10是“1011”。如果對(duì)不同進(jìn)制之間數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)換非常熟悉，則可以采用經(jīng)驗(yàn)式直接在不同進(jìn)制之間就同一個(gè)數(shù)的表示讀取相應(yīng)知識(shí)而實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)換：10的二進(jìn)制數(shù)是“1011”。所以，在意識(shí)系統(tǒng)中，知識(shí)的活動(dòng)處于核心層，即便是計(jì)算活動(dòng)，也由有關(guān)計(jì)算知識(shí)的存取活動(dòng)來實(shí)現(xiàn)，而不是真正通過計(jì)算來實(shí)現(xiàn)。

以“1+2=？”為例。“1+2=？”的輸入，相繼產(chǎn)生對(duì)“1”“+”“2”“=”“？”以及任務(wù)“1+2=？”的認(rèn)知，即得到相應(yīng)的知識(shí)。這些認(rèn)知相繼返回輸入意元網(wǎng)絡(luò)，從意元網(wǎng)絡(luò)讀出結(jié)果“3”。如果對(duì)“1+2=？”還不太熟悉，則這個(gè)過程會(huì)分解為更多的同樣結(jié)構(gòu)的子過程。

萬能逼近定理(Universal Approximation Theorem)[6-7]意味著意元網(wǎng)絡(luò)可以實(shí)現(xiàn)對(duì)任意事物的認(rèn)知與表示，包括對(duì)任何結(jié)構(gòu)形式的事物、事物之間如何相互作用、事物如何發(fā)展變化及過程等的認(rèn)知與表示。而意元網(wǎng)絡(luò)可以實(shí)現(xiàn)圖靈機(jī)活動(dòng)則意味著意識(shí)系統(tǒng)的形式化活動(dòng)是自洽且完備的，從理論上來說，意識(shí)系統(tǒng)能夠以形式化的方式認(rèn)識(shí)任何事物的任何規(guī)律。

總之，不僅是不斷地從意元網(wǎng)絡(luò)讀出有關(guān)事物的“數(shù)據(jù)性”知識(shí)或有關(guān)操作的“程序性”知識(shí)，以及操作結(jié)果(包括中間結(jié)果和最終結(jié)果)的知識(shí)，而且新讀出的知識(shí)不斷被追加到返回輸入的序列之中成為其中最新的部分，并據(jù)此繼續(xù)驅(qū)動(dòng)所需的知識(shí)輸出，實(shí)現(xiàn)系列的串行活動(dòng)。意識(shí)系統(tǒng)這種以知識(shí)為基本單元進(jìn)行形式化活動(dòng)的方式，將成為對(duì)知識(shí)時(shí)代的最新也是最確切的定義?？梢哉f，意識(shí)系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)，將是數(shù)字時(shí)代邁進(jìn)知識(shí)型人工智能時(shí)代的標(biāo)志。

(六)意志與始動(dòng)問題

智能系統(tǒng)不應(yīng)是孤立的系統(tǒng)。完備的智能系統(tǒng)要能自主適應(yīng)各種內(nèi)外要求才能保證自身的生存并正常工作。系統(tǒng)的意志，涉及目的性、自主性、自治性等一系列問題，包括始動(dòng)問題、解題問題和停機(jī)問題等。

有一種心理學(xué)理論采用二分法把人的心理分為意向和認(rèn)知兩個(gè)部分。意識(shí)系統(tǒng)要進(jìn)行活動(dòng)，首先要產(chǎn)生活動(dòng)的意向(比如目的)，并產(chǎn)生對(duì)內(nèi)外要求的認(rèn)知，而后才可以有進(jìn)一步意向的圖靈機(jī)活動(dòng)，再根據(jù)結(jié)果是否已經(jīng)滿足了系統(tǒng)的要求來確定是否可以停機(jī)，這不僅使得停機(jī)問題在意識(shí)系統(tǒng)里不再是不能解決的問題，而且也是不難解決的問題。

始動(dòng)問題是與圖靈機(jī)的停機(jī)問題類似的一個(gè)問題，是指什么時(shí)候適應(yīng)系統(tǒng)面臨的內(nèi)外要求而啟動(dòng)一個(gè)物理符號(hào)過程或形式化活動(dòng)的問題。始動(dòng)問題源于且基于需求問題，利用圖靈機(jī)可以解決價(jià)值問題。如果系統(tǒng)不能認(rèn)識(shí)內(nèi)外要求，就不能明確目標(biāo)并產(chǎn)生主觀能動(dòng)性，也就不能發(fā)動(dòng)一個(gè)圖靈機(jī)活動(dòng)，而且系統(tǒng)哪怕是意元網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，即使能接受訓(xùn)練，形成對(duì)世界的摹寫，它在一定程度上仍然是刻板的、機(jī)械的，不能真正明白包括它自己在內(nèi)的各種事物的意義，白板系統(tǒng)也就無法得到全面而真正有意義的學(xué)習(xí)與訓(xùn)練。圖靈機(jī)的停機(jī)意味著程序結(jié)束，活動(dòng)的結(jié)果得到確定，同樣也意味著需求是否得以滿足和如何得以滿足得到確定，以及活動(dòng)各部分的價(jià)值都得以確定。需求問題和價(jià)值問題是緊密聯(lián)系的，前者與始動(dòng)相聯(lián)，后者與停機(jī)相關(guān)，它們合稱為“需求-價(jià)值”問題。

因?yàn)閮蓚€(gè)方面的原因，圖靈機(jī)對(duì)始動(dòng)問題不可解。一是圖靈機(jī)所有可能的狀態(tài)是有限的，但系統(tǒng)面臨的對(duì)內(nèi)外要求作出響應(yīng)的啟動(dòng)狀態(tài)卻可能是無限的，特別是存在狀態(tài)集里不包含新的需求狀態(tài)的情況，這與圖靈機(jī)的有限狀態(tài)假設(shè)相矛盾，意味著反映當(dāng)前的某個(gè)內(nèi)外要求的啟動(dòng)狀態(tài)可能不在圖靈機(jī)的有限狀態(tài)集里，或圖靈機(jī)無法在有限的時(shí)間里搜索到與內(nèi)外要求相應(yīng)的啟動(dòng)狀態(tài)。二是只要圖靈機(jī)形式化系統(tǒng)是不完備的，圖靈機(jī)就不能保證它的有限狀態(tài)集里包含相應(yīng)的啟動(dòng)狀態(tài)，也意味著圖靈機(jī)的啟動(dòng)問題不可解。哥德爾不完備性定理已經(jīng)說明了問題。

始動(dòng)問題最根本的是：圖靈機(jī)不能解決系統(tǒng)內(nèi)外需求的無限可能性和新形式需求的不斷產(chǎn)生。解決“需求-價(jià)值”問題的最好方式，是基于知識(shí)疊加原理的意元網(wǎng)絡(luò)大規(guī)模并行的知識(shí)活動(dòng)與在串行機(jī)制支持下基于形式化原理的物理符號(hào)系統(tǒng)活動(dòng)的結(jié)合。意識(shí)系統(tǒng)中所有基本單位知識(shí)以多態(tài)的形式存在，它們遵循知識(shí)疊加原理，而知識(shí)疊加可以以學(xué)習(xí)與訓(xùn)練的方式，而不必以圖靈計(jì)算的方式實(shí)現(xiàn)，這就使得意識(shí)系統(tǒng)進(jìn)行圖靈機(jī)活動(dòng)時(shí)存在的不完備性得到直接彌補(bǔ)，始動(dòng)問題和停機(jī)問題都可得到解決。

總之，系統(tǒng)可以基于意元網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)對(duì)一般事物的認(rèn)知，包括對(duì)內(nèi)外要求的認(rèn)知，而基于物理符號(hào)系統(tǒng)活動(dòng)，實(shí)現(xiàn)對(duì)要求的選擇、對(duì)滿足要求的目標(biāo)設(shè)定以及制定計(jì)劃與按計(jì)劃執(zhí)行，可以基于學(xué)習(xí)和創(chuàng)新形成對(duì)事物新的認(rèn)識(shí)和理解，進(jìn)而形成新的心理需求并規(guī)劃和實(shí)現(xiàn)相應(yīng)的活動(dòng)。這就是意識(shí)活動(dòng)或精神活動(dòng)。

三、對(duì)事物的理解與意識(shí)

(一)事物的映像和內(nèi)心世界或內(nèi)心小宇宙

對(duì)事物的理解是基于內(nèi)心對(duì)世界的認(rèn)識(shí)來實(shí)現(xiàn)的。除對(duì)事物自身的認(rèn)知之外，對(duì)事物的理解還與對(duì)相關(guān)的人、事、時(shí)間、地點(diǎn)等方面的認(rèn)知相聯(lián)系，而相關(guān)的人、事、時(shí)間、地點(diǎn)等方面又與所處的世界相聯(lián)系，這些都是一個(gè)人所處世界的一部分。

所謂事物的映像，是指以這個(gè)事物本身的意元為核心加上這個(gè)事物的不同部分的其他若干意元所構(gòu)成的關(guān)于這個(gè)事物的心像。事物其他部分的意元越豐富，事物的映像就越飽滿、豐富和鮮明。

所謂內(nèi)心世界或內(nèi)心小宇宙，是指由意元網(wǎng)絡(luò)中所有意元以一定關(guān)系構(gòu)成的關(guān)于世界的內(nèi)心認(rèn)識(shí)或內(nèi)心映像。一般情況下，關(guān)于事物的映像和關(guān)于世界的認(rèn)識(shí)處于知識(shí)疊加態(tài)和知識(shí)混合態(tài)，是在活動(dòng)過程中且在串行活動(dòng)機(jī)制支持下，才以一定的圖靈機(jī)活動(dòng)或物理符號(hào)方式的活動(dòng)或形式化活動(dòng)的方式展現(xiàn)在人們眼前，如借助思維和語言等圖靈機(jī)活動(dòng)形式的結(jié)構(gòu)化活動(dòng)或描述與表達(dá)。所謂對(duì)事物的理解，就是關(guān)于該事物與周圍世界關(guān)系的知識(shí)，也就是以該事物為核心的關(guān)于周圍世界的知識(shí)。

(二)定向與意識(shí)系統(tǒng)對(duì)事物的理解

定向是指對(duì)一事物所具備的一定屬性或特征等的確定，即對(duì)一事物與其他事物之間關(guān)系的確定，包括對(duì)事物的組成、結(jié)構(gòu)、性質(zhì)和相互關(guān)系等的確定。定向常常表現(xiàn)為關(guān)于系統(tǒng)自身或關(guān)于其他事物的一定說明。定向包括空間定向、時(shí)間定向、物體定向、目的定向、任務(wù)定向、結(jié)構(gòu)定向及其他關(guān)系定向等。理解是定向的前提，定向是理解的表現(xiàn)。

如果把實(shí)現(xiàn)定向的機(jī)制稱為定向機(jī)制，那么就某一方面進(jìn)行定向的機(jī)制，就是指與相應(yīng)的定向活動(dòng)相關(guān)的機(jī)制。所謂的定向機(jī)制，除包括基本單位知識(shí)網(wǎng)絡(luò)上各基本單位知識(shí)之間的相互聯(lián)系、相互說明、相互定義之外，還包括基于基本單位知識(shí)網(wǎng)絡(luò)在串行活動(dòng)機(jī)制支持下圍繞相關(guān)方面進(jìn)行串行活動(dòng)的機(jī)制，包括進(jìn)行感知、記憶和思維等心智活動(dòng)的各種機(jī)制，也就是說，不需要專門的定向機(jī)制，但人工系統(tǒng)可以根據(jù)需要配置強(qiáng)化的、專門的定向機(jī)制。

與一事物相關(guān)的事物是眾多的，且是多層次的。對(duì)一事物的多個(gè)方面的屬性或特征以及它和多方面事物之間所存在關(guān)系的確定，稱為多重定向。其結(jié)果是可以給自己或相關(guān)事物相應(yīng)多方面的說明。多層次定向是指由一事物對(duì)另一事物及其他更多層次事物的定向，或反過來的定向。多重定向和多層次定向以及人工意識(shí)系統(tǒng)對(duì)事物的理解，是意識(shí)系統(tǒng)內(nèi)心世界所具有的一種功能或作用。

定向機(jī)制是系統(tǒng)具備一定理解力的基礎(chǔ)，任何可以使系統(tǒng)具備、或增加、或擴(kuò)大、或擴(kuò)充、或增強(qiáng)定向能力的方法，比如增加或增強(qiáng)某種定向機(jī)制，都可以增強(qiáng)系統(tǒng)對(duì)事物的理解力。系統(tǒng)所能實(shí)現(xiàn)的定向越豐富、越清晰、越深刻，理解也就越豐富、越清晰、越深刻。多重定向和多層次定向不僅使系統(tǒng)對(duì)事物的理解和相應(yīng)的心智活動(dòng)更加豐富、清晰和準(zhǔn)確，而且也更加魯棒。存在定向功能單一、定向功能不全或定向功能障礙的系統(tǒng)，將如人類患有老年癡呆癥一般，不能完整地、準(zhǔn)確地認(rèn)知事物，或混淆事物，或錯(cuò)誤地認(rèn)知事物，包括它的來源、作用、事物之間的關(guān)系等。

(三)覺醒

不同于深度學(xué)習(xí)等人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，人工意識(shí)系統(tǒng)基本單位知識(shí)網(wǎng)絡(luò)始終處于一個(gè)具有一定激活水平的狀態(tài)，各種基本單位知識(shí)都同時(shí)處于一定水平的準(zhǔn)激活狀態(tài)，即意元網(wǎng)絡(luò)中的意元處于相互關(guān)聯(lián)的覺醒狀態(tài)。

基本單位知識(shí)沒有大小、沒有內(nèi)容、沒有結(jié)構(gòu)，除了它自身，再也沒有任何可以說明或表明它自身的東西，只能由與之存在關(guān)系的其他基本單位知識(shí)來說明，并產(chǎn)生有關(guān)“它”的完整意義與理解。只有在處于覺醒狀態(tài)的時(shí)候，基本單位知識(shí)網(wǎng)絡(luò)的各種基本單位知識(shí)才能處于一個(gè)彼此完整關(guān)聯(lián)的相互說明、相互支持的狀態(tài)，才可能整體地對(duì)事物作出反映或反應(yīng)，才可能構(gòu)建系統(tǒng)內(nèi)心關(guān)于事物的映像和系統(tǒng)內(nèi)心關(guān)于世界的小宇宙，以更全面、完整、準(zhǔn)確地理解一定的事物。這是一種由各種基本單位知識(shí)的大規(guī)模并行活動(dòng)來實(shí)現(xiàn)的狀態(tài)。在前面，我們討論完形的概念、定向的意義、對(duì)事物的理解以及事物在內(nèi)心的映像時(shí)，都需要領(lǐng)會(huì)這種覺醒的準(zhǔn)備狀態(tài)或準(zhǔn)激活狀態(tài)。所以，意識(shí)系統(tǒng)存在某種覺醒機(jī)制，以維持意元網(wǎng)絡(luò)處于一定的準(zhǔn)激活狀態(tài)。

所謂覺醒狀態(tài)，是指意元網(wǎng)絡(luò)處于一定水平的準(zhǔn)激活狀態(tài)。還有兩種與覺醒狀態(tài)相關(guān)的睡眠狀態(tài)：深睡眠狀態(tài)和淺睡眠狀態(tài)。深睡眠狀態(tài)，即相對(duì)的不應(yīng)狀態(tài)；淺睡眠狀態(tài)，即相對(duì)的可應(yīng)狀態(tài)(對(duì)強(qiáng)烈的刺激可以作出反應(yīng))，覺醒狀態(tài)則是在應(yīng)狀態(tài)(對(duì)任何刺激都可以作出反應(yīng))。覺察到的意元處于意識(shí)的中心狀態(tài)，人工意識(shí)系統(tǒng)可以根據(jù)需要確定是否設(shè)置以及設(shè)置什么樣的“覺醒-睡眠”機(jī)制。

給人工意識(shí)系統(tǒng)中的意元網(wǎng)絡(luò)配置一定的“覺醒-睡眠”機(jī)制，可以激勵(lì)并維持意元網(wǎng)絡(luò)整體或其中的一些部分處于一定的覺醒狀態(tài)，和(或)抑制以使得意元網(wǎng)絡(luò)整體或其中的另一些部分處于一定的睡眠狀態(tài)。因此，“覺醒-睡眠”機(jī)制具有對(duì)意元網(wǎng)絡(luò)的“覺醒-睡眠”狀態(tài)進(jìn)行調(diào)節(jié)與控制的作用。意元網(wǎng)絡(luò)處于一定的覺醒狀態(tài)時(shí)，系統(tǒng)基于對(duì)事物的理解而產(chǎn)生對(duì)相應(yīng)事物的意識(shí)，即被激發(fā)的一定的基本單位知識(shí)，同時(shí)也處于被其他相關(guān)基本單位知識(shí)所說明或所定向的狀態(tài)，而不僅僅是可被說明、可被定向、可被理解的狀態(tài)。處于覺醒狀態(tài)時(shí)，圍繞一定事物而組織在一起的相關(guān)意元同時(shí)處于一定水平的激活狀態(tài)，它們一起構(gòu)成了關(guān)于該事物的映像或意識(shí)，其中關(guān)于該事物的基本單位知識(shí)處于意識(shí)的中心，是串行活動(dòng)中相應(yīng)那一時(shí)刻的內(nèi)容或節(jié)點(diǎn)?！坝X醒-睡眠”機(jī)制可以和基本單位知識(shí)網(wǎng)絡(luò)融為一體，也可以是相對(duì)獨(dú)立的裝置，或是部分融為一體而部分相對(duì)獨(dú)立的裝置?！坝X醒-睡眠”機(jī)制可以和串行活動(dòng)機(jī)制融為一體，也可以是相對(duì)獨(dú)立的裝置；或是部分融為一體，部分相對(duì)獨(dú)立的裝置。可以說，基本單位知識(shí)網(wǎng)絡(luò)和它的“覺醒-睡眠”機(jī)制以及串行活動(dòng)機(jī)制三方面，既可以是相對(duì)獨(dú)立的，也可以是以某種形式相互融合或結(jié)合在一起的，或是部分相對(duì)獨(dú)立而部分融合的。

四、其他

(一)融合與擴(kuò)展

意識(shí)系統(tǒng)是人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)和物理符號(hào)系統(tǒng)的完美融合，也是知識(shí)疊加原理和形式化原理的完美融合。在人工智能系統(tǒng)中，知識(shí)疊加模塊和形式化模塊不僅可以完全融合在一起，而且可以以一定的方式彼此植入到不同原理的模塊中，這樣能使系統(tǒng)更加靈活且有效。

同樣的原理可以應(yīng)用于控制論系統(tǒng)，也可以和以控制論系統(tǒng)為代表的行為主義人工智能進(jìn)行完美融合，以發(fā)揮它們各自的獨(dú)特功能和優(yōu)勢(shì)。在控制論系統(tǒng)中，控制問題被當(dāng)作知識(shí)問題處理，可以采用同樣的前述知識(shí)的原理與方法。也就是說，基于意識(shí)系統(tǒng)原理，可以實(shí)現(xiàn)與連接主義、符號(hào)主義和行為主義智能的完美結(jié)合。

依據(jù)意識(shí)系統(tǒng)原理，人工意識(shí)系統(tǒng)可以向知識(shí)疊加技術(shù)和形式化技術(shù)兩端不斷擴(kuò)展，以發(fā)揮它們各自的優(yōu)勢(shì)，包括縱向的同一技術(shù)方法的深度擴(kuò)展和橫向的不同技術(shù)方法的擴(kuò)展。

(二)繼承

由于意識(shí)系統(tǒng)的性質(zhì)，人工意識(shí)系統(tǒng)可以繼承人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的成果，也可以繼承形式化物理符號(hào)系統(tǒng)的成果。同時(shí)，由于具有繼承的性質(zhì)，分別作為人工意識(shí)系統(tǒng)一方面內(nèi)容的知識(shí)疊加技術(shù)和形式化技術(shù)，不僅可以融合發(fā)展，也可以相對(duì)獨(dú)立地發(fā)展。

(三)私有知識(shí)和共有知識(shí)

不同系統(tǒng)關(guān)于同一事物的疊加態(tài)知識(shí)是各自獨(dú)立且不同的，是它們各自的私有知識(shí)，而本征態(tài)知識(shí)則是相同的共有知識(shí)。共有知識(shí)可以實(shí)現(xiàn)共享，而私有知識(shí)可以保證各自的獨(dú)立和私有。

(四)從數(shù)字時(shí)代走向知識(shí)時(shí)代

在目前的人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中，輸入的數(shù)據(jù)直接驅(qū)動(dòng)人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)生結(jié)果，表現(xiàn)出的是“數(shù)據(jù)輸入-結(jié)果輸出”的數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)的工作方式，而在意識(shí)系統(tǒng)中或在基本單位知識(shí)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中，主體是“知識(shí)A-知識(shí)B”的知識(shí)驅(qū)動(dòng)的工作方式，盡管它也可能包含對(duì)輸入數(shù)據(jù)進(jìn)行知識(shí)的處理。

覺醒狀態(tài)下意元網(wǎng)絡(luò)處于一定水平的激活狀態(tài)，因而各意元處于相互說明的狀態(tài)中，從而使得串行心智活動(dòng)可以由內(nèi)部信息或知識(shí)來相互驅(qū)動(dòng)，而不必由外部輸入的信息來驅(qū)動(dòng)，并由此可以在內(nèi)心維持各種心智活動(dòng)，使得系統(tǒng)隨時(shí)可以就外界輸入進(jìn)行處理并給出說明或定向，或作出其他反應(yīng)。顯然，這提供了一種以知識(shí)為核心的系統(tǒng)原理和方法，由此也可以真正定義“知識(shí)時(shí)代”。

(五)主觀體驗(yàn)

目前這樣的系統(tǒng)，盡管可以產(chǎn)生關(guān)于客觀事物的映像、產(chǎn)生自己的小宇宙以及對(duì)內(nèi)心事物進(jìn)行各種心智操作，但卻仍然是缺乏主觀體驗(yàn)的系統(tǒng)。同樣地，將其應(yīng)用于人工情緒，除可以比較容易實(shí)現(xiàn)對(duì)情緒的認(rèn)知成分和行為成分的處理，一樣會(huì)缺少主觀體驗(yàn)的成分。

有關(guān)系統(tǒng)的主觀體驗(yàn)，還需要在未來的系統(tǒng)，特別是在本體覺中進(jìn)行模擬探索。只有能夠進(jìn)行主觀體驗(yàn)的系統(tǒng)，才是一個(gè)完整的意識(shí)系統(tǒng)。

本文所介紹的只是意識(shí)系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu)的最基本構(gòu)成，而要使機(jī)器真正可以產(chǎn)生類人意識(shí)，許多具體的技術(shù)方法和理論課題還有待深入探索。