iCub，一個機器人的自我意識覺醒
2015-04-15 08:36:17 donews人的自我有5個組成部分。機器現在已經具備了其中3個。那么，人工意識離我們還有多遠呢?它又能揭開哪些關于我們人類自身的秘密呢?
什么是自我?17世紀，勒奈·笛卡爾曾說過：「我思，故我在。」他把自我看成一個恒常不變的物體，是存在的本質，在此之上才能建立起世界觀。而其他人則有完全不同的見解。比如一百多年后，大衛·休謨辯稱，根本沒有「簡單而持續」的自我，只有流動的經驗。休謨的觀點與佛教中的「無我」有異曲同工之妙。「無我」這種思想認為，不變的自我只是一個幻覺，也正是我們煩惱和痛苦的來源。
今天，越來越多的哲學家和心理學家都贊同，自我意識只是一個幻覺。盡管我們都同意幾百年前那個把「自我」看做存在的本質、并認為它恒常不變的觀念是錯誤的，但現在依然還有很多需要解釋的地方。比如，我們如何將自己的身體與周圍世界區分開?為何我們總是通過一個特定的視角來經歷事情(一般來說，這個視角位于我們大腦的某個地方)?你如何將自己放入對過去的記憶以及對未來的想象中?為什么我們能夠站在他人的角度思考問題?我相信，過不了多久，科學就能回答其中的大部分問題了。
一個很重要的洞見是，自我不應該被看做是一種本質(essence)，而是一組過程。這個過程就像一部正在體內運行的虛擬機，和一個程序在計算機中運行時的狀態一樣。同樣的，大腦活動的一些模式，構成了一系列的過程，從中產生了人類的自我。這符合休謨的直覺：如果你停止思考，自我就消逝了。比如說，當你進入夢鄉時，那個由一系列大腦活動而產生的「你」，將不復存在。但是，當你從夢中醒來，這些過程又在當初戛然而止的地方重新激活，產生了主觀上的連續性。
這種「自我產生于一組過程」的思想，啟發了我和我的同事。我們相信，這個過程能在機器人中重建。把它拆解成一個個零件，然后再一個個組裝起來，從中能讓我們學到更多關于「自我」的知識。這是一個正在進行中的合作項目，其中的科學家來自歐洲的幾個研究所。不可否認，我們仍有很長的路要走，但是我堅信，我們一定能創造出一個人工自我意識，如果不能，它至少能擁有最基本的智慧。我們相信，我們的工作有助于解決一些關于自我意識的核心問題——它感覺起來是如此真實，但是，當你聚精會神地對它屏息凝視，它又仿佛消融于無物。
來見見iCub吧!這是目前最先進的人形機器人(humanoid robot )，我們正在它身上創造自我意識。這個小機器人擁有視覺、聽覺和觸覺，還擁有本體感受(譯者注：本體感覺是指肌、腱、關節等運動器官本身在不同狀態(運動或靜止)時產生的感覺，例如，人在閉眼時能感知身體各部的位置)，并能協同運行身上的53個關節。它會說話并與周圍的世界互動，還能通過學習來改善表現。目前，全世界共有30個這樣的iCub機器人，分布在世界各地的實驗室里。在我們這里，也就是謝菲爾德機器人實驗室(Sheffield Robotics)，我們的iCub的頭上裝有一個控制系統，這樣它可以像你和我一樣「思考」。在過去的4年中，我們一直在嘗試讓它擁有自我意識。
要將自我意識植入機器人的大腦，首先我們要考慮的是如何將它拆解開。人類的自我意識由什么組成?成人、嬰兒甚至動物如何識別和估量自我的各個方面?這些問題，哲學、心理學和神經科學提供了不同的視角。我們的嘗試開始于心理學，但隨著神經科學的發展，我們逐漸開始理解大腦活動是如何產生了心理上的自我。
現代心理學的奠基人之一威廉·詹姆斯(William James)認為，自我由「主我」(I)和「客我」(me)組成。「主我」由自我的經驗構成(譯者注：主動的自我，進行中的意識流)，而「客我」則是你對自身的一些認識(譯者注：作為思維對象的自我，被注意、思考或知覺的客體)。20世紀90年代，現代認知心理學的先驅烏利齊·奈瑟爾(Ulric Neisser)進一步推進了這一觀點。他提出了自我的5個關鍵方面：生態或物理環境中的自我(the ecological or physically situated self)、人際認知的自我( the interpersonal self)、引申的自我(the temporally extended self)、觀念性的自我(the conceptual self)和私自性的自我(the private self)(見文章底部的「自我的5個方面」)。奈瑟爾的理論并不是一錘定音的結論，但它源于對人類認知發展的理解，這是笛卡爾和休謨這種傳統哲學家所不具備的。它還讓我們瞥見了一些不可或缺的線索，有助于我們一步步構建起人工的自我意識。
在創造機器人自我意識的路上，我們進行得如何呢?這里，我們使用了一種方法，稱為神經機器人(neurorobotics)。也就是說，我們在設計中，吸收了真正的大腦運作的方式。我們設計的iCub控制系統，模擬了哺乳動物大腦中的關鍵過程。這些過程之間的交互，由分布式自適應控制(distributed adaptive control)支配。這個控制系統的開發者是我的同事保羅·維斯舒爾(Paul Verschure)，他在位于西班牙巴塞羅那的加泰羅尼亞研究所工作。這個系統是以大腦的認知結構為模型建立起來的。
如果我們要著手建立一個模擬人類的生態自我的過程，關鍵在于意識到自己的身體以及它如何和世界互動。 iCub 要實現這點，需要一個內部的「身體圖式」，這一模型將物理部件和身體姿勢聯系起來。其他機器人學家可能會直接為「身體圖式」編程，但我們不這樣，我們賦予iCub自行解決的能力。它進行一些微小隨機運動，并觀察行為后果，從中學習。人類在子宮內和嬰兒早期展現出相似的探索行為，術語叫做 motor babbling(motor babbling機器人將虛擬的復雜行為和視覺聽覺反饋聯系起來，這樣當它輸出行為時會預期到感官反饋)。這類似于嬰兒學習夠拿物件和學話的過程)，這意味著人類以大致相似的方式了解自己的身體。
利用這種方法，意大利熱那亞的意大利技術學院的Giorgio Metta及其同事們正在試圖訓練 iCub在自己和他人之間做出區分，這正是生態自我的一個基本方面。motor babbling 程序還讓機器人學習如何擺出特定的既定姿勢。將這種身體模型和對附近和表面物件的了解相結合，使得 iCub能夠在不碰撞東西的情況下四處行動。
然后就是暫時擴展自我。關于這一點我們可以在一個叫N.N.的男人身上尋求一些真知灼見，在20世紀80年代的一場事故后，他失去了形成長期記憶的能力。他大腦受到了損傷，因此完全無法進行預計。他描述道，試圖想象自己的未來就「像在湖中心游泳。你沒有借力的東西，你什么也干不了。」失去過去的同事，N.N.也失去了未來。他維持著完整的生態自我，但這個自我被圍困在「現在」。
這種時間觀念也為我們的機器人帶來了一個難題。盡管我們可以將其所有的感官輸入轉移到硬盤中，iCub得能夠決定如何最好地利用信息以理解當下。里昂法國國家健康醫療研究所的Peter Dominey 的研究團隊已經解決了這個問題。他們以一種特殊的方式編碼 iCub和物件和他人的互動，這樣就能讓它更清楚地理解和當下情景的聯系。但是這個模型運用的是標準計算技術，因此我們正和他們展開合作以創建一個神級機器人版本。這將直接模擬大腦各區的處理過程，例如海馬區，海馬區在創造人類自我記憶方面發揮作用。
最近的腦成像研究證實了我們從N.N.的經歷中了解到的事情：支持我們追憶往事和暢想未來的能力是源于相同的大腦系統。我們希望暫時擴展自我模型 iCub，使其能夠借助過去的語境更好地理解當下體驗。這個接下來又能夠增進其預測未來會發生什么的能力。
將自我視作一系列過程，很顯然這些過程是相互連接的。例如，人際認知的自我(interpersonal self)的一個重要方面就是移情(同理心)，這源自設身處地的能力。人類之所以能做到這點，一種可行的辦法是，在心里模擬自己身處他人所處情形下的感受，生態自我(ecological self)是這一模型的基礎。也就是說人際認知的自我可能源自生態自我。但是還需要什么?我們認為一個重要的基石是通過模仿學習的能力。
你能夠用自己的身體圖式闡釋他人行為，這部分歸功于鏡像神經元，當你進行特定行為或者你看到別人進行這一行為時，你大腦中的這些細胞就會活躍起來。基于這一原理，倫敦帝國理工學院的Yiannis Demiris將iCub的 motor babbling程序擴展成為模仿學習系統。結果，iCub僅靠觀察別人就能迅速習得新的手勢，或者意識到游戲或者解謎中某些行為的后果。這一系統還將進一步擴展以實現移情，這樣 iCub就能識別并反射他人的動作和情緒狀態了。
還有很多事情要做。相比于人類大腦里面發生的事情，我們生態自我、人際認知的自我、引申的自我的模型毫無疑問是簡陋的。我們還要解決觀念中的自我和私自性的自我的問題，這能讓iCub知道它是什么，或者說它是誰，并且意識到它擁有不為人知的內心世界。
當我們準備將iCub的自我處理功能做的更加真實時，有一些人類的特征我們并不想模擬。我認為機器人被設計的初始動機和目標都是很明確的，不應該允許它們像人類一樣衍變。
iCub對于語言的有限理解局限了我們的進程。盡管機器人可以語音識別，但是這和理解語言大不相同。后者需要把詞語與行為和物體聯系起來。我們在里昂的同事正在做一個神經機器人來解決這個問題，但至少目前來看，iCub只能在少數幾個話題上進行對話，就仿佛在和你做游戲一般。
這就說明了，我們能看到這種機器人潛在的實用性。生態自我使我們的iCub更安全的在我們身邊。暫時擴展的自我使它記住過去，預期未來。社交自我使它懂得和預測人類的需要和行為。這樣的機器人可以與人一起在很多領域工作，例如制造業，搜救與照顧殘疾人。
你可能會說，我們的模型不具備至關重要的一環：那個詹姆斯理論中最中心的「主我」, 也稱為意識。這其中一種可能是當其他的自我都具備的時候這個「我」就會自然產生。換句話說，它可能有在相應配置的自我處理過程中自動產生，而不是單獨存在的。回到佛教思想中的自我幻象，當你剔除組成這一切的各個要素，可能會走向虛無。
但它到底是人嗎?
我們關于自我的想法與「生而為人」的意義緊緊相聯。你能想象么，也許有一天我們會認為一個擁有自我意識模擬的機器人是擁有人格的。在17世紀，哲學家John Locke把一個人定義成一個有理性，可以交流、理解信仰、渴望和意圖、能處理關系、可以為行為負責的個體。Tuft大學的現代哲學家Daniel Dennett基本同意這個觀點，但是需要加一個重要條件。一個人被其他人也當成人時，也就意味著我們同樣把人格賦予給了其他人。
注意，Locke和Dennett 都沒有說人是生物體。即使這樣，我們的iCub還是不能滿足所有的條件。它已經擁有有理性，會使用語言，有信仰和意圖，能建立人際關系。我們甚至還可能想去評判它行為的合理性。但是，它還沒有一整套的與人類交流的處理過程，所以我們也不能肯定它的心境是和我們相近的。它也不是一個道德體—和我們一般想象的不同—因為他不根據價值觀進行選擇。
盡管這樣，我們每天所體現的人格與直接印象有更接近，而不是一些毫無生機的哲學上的概念。正如Dennett所說，人格部分體現在旁觀者的眼里。所以，當我們與iCub交流時，我們自然會覺得我們的一言一行都在塑造一個全新的人，而并非是機器人。有時候，它甚至讓我有種家的感覺。
不同「自我」(self)的解釋
心理學家烏利齊·奈瑟爾(Ulric Neisser)的多層面描述自我為機器人提供了模仿的目標。
Ecological self，生態或物理環境中的自我—擁有觀點，把你和其他人分開，對身體所有部位有感覺。
Interpersonal self Self-recognition，人際認知的自我—自我意識(照鏡子)，把其他人當成像你一樣的個體;對他人有同情心。
Temporally extended self，引申的自我—對自我的過去和將來擁有意識。
Conceptual self，觀念性的自我—自我認知;能講出自己的故事，目標，動機和價值觀。
Private self，私自性的自我—一系列的意識，意識到你的內心生活。
Tony Prescott是英國Sheffield大學神經識別專業的教授，Sheffied機器人項目的領導者。
