加利弗吉亞大學徐令予教授：語言、思維和意識

知識 06-24

人工智慧學家

徐令予

University of California Los Angeles

數理科學-物理學II-等離子體物理

前幾天，母校UCLA生命科學學院邀請我參加一個科學報告會，報告會主題是「意識的奧秘」。會議的主講人馬丁.蒙蒂教授（Prof. Martin M. Monti）是心理學和神經外科學的專家，聽了教授一席話，真有勝讀十年書之感。

「認為自己有意識的請舉手。」蒙蒂教授演講的第一句話立刻吸引了眾人的注意力。這個問題本是不難回答的，意識就是人的存在感，是人對外界的色聲香味觸的感知，這種感覺和認知雖然對於每個人是十分確定和實在的，但卻又是完全個性化的。換言之，一個人對外界的感知是獨特而難以共享的，所以判斷他人是否有意識就絕非易事了。中國古代哲人莊子對此有過很精彩的表述：莊周、惠施倆人同游於濠上，只見一群鰷魚來回遊動，悠然自得。莊子曰：「鰷魚出遊從容，是魚之樂也。」惠子曰：「子非魚，安知魚之樂？」莊子曰：「子非我，安知我不知魚之樂？」

P1)Prof. Martin M. Monti 在花園中作演講

加利弗吉亞大學徐令予教授：語言、思維和意識

討論他人的意識看似一個哲學問題，但卻是臨床醫學和社會論理學難以迴避的嚴肅課題。對於一個植物人，一個嚴重腦損傷醒來的病人，如何判斷他有無意識呢？一個不能動彈，沒有表情，損失語言能力的人是否一定沒有意識呢？要判斷植物人有意識還是無意識，還真非易事。

蒙蒂教授演講中特別提到了以色列前總理阿里埃勒·沙龍。沙龍在2006年中風後，長年昏迷成為了植物人。2013年蒙蒂教授作為美以聯合專家組的成員對沙龍的大腦進行核磁共振掃描。專家們把一組照片逐一展示在沙龍面前，這是一些不同房子的照片，其中之一是沙龍的居屋，當這張照片出現時，沙龍腦部特定區域「閃亮」，表示該區域腦組織活動加劇。接著專家們又把沙龍兒子的語音錄下，用電腦把語音中的單詞打亂後製成幾個拷貝與原始語音片段逐一放給沙龍聽，當原始完整語言出現時，沙龍腦組織特定區域再次活動加劇。

這個實驗說明沙龍這個植物人雖然沒有肢體動作，也不能發聲，但他對外界是有感知的，他的大腦具有對圖像和聲音的模式識別能力，他是有一定思維能力的。真不知他是否還能記得當年在中東戰場上金戈鐵馬，氣吞萬里如虎的崢嶸歲月，估計目前的技術手段還回答不了這樣的問題。

判斷一個病人有意識還是無意識有時是很困難的，不是非黑即白這樣容易，常常存在灰色地帶。有時在植物人和正常健康人之間還有一個狀態，稱之謂有限意識人，他們對外界有局部的感知，也具有一定的思維能力，只是無法表達出來而已。

植物人、有限意識人和健康人的主要區別在於大腦的功能，而大腦的功能又反映在氧的代謝需求上。科學家使用功能性核磁共振儀（fMRI）發現：植物人大腦大約只使用健康人大腦氧能的45%，而有限意識人則使用健康人的55%甚至更多。

P2)功能性核磁共振儀（fMRI）測試示意圖

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P3)Prof. Martin M. Monti 在TEDx 上作演講。圖中的三張大腦掃描照片，自左至右分別為植物人、有限意識人和正常人。

加利弗吉亞大學徐令予教授：語言、思維和意識

今日功能性核磁共振儀已經成為了腦科學家和心理學家手中的得力工具，依靠它不僅能客觀地鑒別植物人和有限意識人，而且還能用來與有限意識人交流溝通。功能性核磁共振儀可以顯示有限意識人大腦在外界刺激下不同部位的活動變化，這些變化的訊號經計算機處理後成為有限意識人用以表達自己的思維和感知的初級語言。有關的研究成果會產生廣泛和積極的實用價值。習主席在科技三會重要講話中，談及當今世界新一輪科技革命蓄勢待發時指出：「物質結構、宇宙演化、生命起源、意識本質等一些重大科學問題的原創性突破正在開闢新前沿新方向，…」期待中國科學家在意識本質的研究中作出應有的貢獻。

功能性核磁共振儀和其它一些高科技手段正在導致一場腦科學和人類意識研究方面的革命，但是這些新技術常常又是一柄雙刃劍，對它們的過度樂觀和不加限制的使用有時會造成嚴重的社會問題。我們首先會碰到的一個倫理問題是如何正確看待有限意識人，他們具有正常公民的權利和義務嗎？他們可以制定或者修改他們的遺囑嗎？他們可以參與治療方案的討論和選擇嗎？他們有權選擇安樂死嗎？

進一步值得關注的是：如何保證這些研究人類思維和意識的高科技不用來窺視、監管正常人的思想？這些技術手段是否可以用來補充和代替司法機關的測謊儀？這些腦神經的高科技手段將來取得大量正常人思維和認知的數據後，又該如何正確地解讀和使用這些數據，以免造成對種族和姓別的新的歧視。所有這些都是人們必須嚴肅面對的棘手問題。

蒙蒂教授的演講十分成功，引起了聽眾強烈的興趣，會後的問答和討論更是熱烈和精彩。承蒙該此活動組織者的照顧，使得我有機會與蒙蒂教授單獨相處了十五分鐘，當他得知我會在中國科學網上撰文報導此次活動後，他更是對我關懷備至，有問必答。

我向教授當面請教的問題集中在思維與語言的關係上，事實上蒙蒂教授是研究這種關係的世界級的專家。一個失去了有聲語言和肢體語言的人有沒有思維，如何思維，這是蒙蒂教授從事了多年的課題，他在2013年發表的重要論文：語言在結構認知中的作用（The role of language in structure-dependent cognition）[1]。蒙蒂教授自己也認為這是他最重要的學術成果。

我對這個問題的關注由來已久，其背後的原因與我心中常有的自卑感有關。長期以來有一種觀點認為，中華文化中科學的先天不足可能與中文語言有關，這個觀點也多次出現在科學網的一些文章中，我雖然並不認同，但也反駁無力，這一直以來是我的一塊心病。能夠寫出唐詩宋詞和滕王閣序的文字難道真的不合適描述和理解相對論？！

期以來，心理學中有一個著名的「結構分析的超模式猜想」SHP（Supramodal Hierarchical Parser hypothesis ），該猜想的核心是：人腦的語言處理中心的左側額下回LIFG（Left Inferior Frontal Gyrus ）提供了把字元串加工成分層樹型結構的計算和處理能力[2]，而這種能力是人的各類智能活動的共同核心（見圖4）；語言是思維的基礎，二者是不可分割的。

P4)「結構分析的超模式猜想」--SHP

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蒙蒂教授的研究成果從腦神經核磁共振圖象和腦損傷病人的數據兩個方面系統地反駁了SHP猜想。

1）用功能性核磁共振儀，對進行語言和邏輯推理這兩個不同任務時腦的活動強度和活動區域作對比實驗時發現：作邏輯推理時大腦在LIFG之外的區域有相關的活動，而語言處理中心LIFG並沒有加重的活動跡象[3]。

2）大腦的內側額葉（medial frontal cortex）和極地額葉（polar frontal cortex）皮層受損的病人會有邏輯推理障礙，儘管他們大腦的語言中心LIFG完好如常。

蒙蒂教授在論文的結論里指出：沒有數據支持看來似乎完美和有效的SHP猜想。論文最後引用曠世天才愛因斯坦的原話：「單詞和語言在我的思考過程中似乎不起任何作用。我思索時的物理實體是符號和圖象，它們按照我的意願可以隨時地重生和組合。」

當然有關思維與語言關係的爭論不會就此結束，但至少我再也不用因為使用母語思考而糾結。記得有這樣一個故事：1965年深秋，于敏的研究小組在上海嘉定郊區的華東計算所上機算題，中國自己的氫彈模型呼之欲出。在關鍵時刻，鄧稼先從北京趕赴嘉定督促和鼓氣。鄧稼先和于敏兩人住同一間宿舍，每天算題分析到深夜，到了床上興奮得久久難以入睡。於是兩人背誦唐詩，一人一首輪替著來消磨長夜。「青海長雲暗雪山，孤城遙望玉門關。黃沙百戰穿金甲，不破樓蘭終不還。」詩歌聲中窗外漸漸有了晨光，氫彈的于敏構造也更清晰地呈現了出來。從這個故事中，哪裡看得出中華文字語言會阻礙科技進步呢？

值得一提的是，本次報告會並不在UCLA校園裡，而是在洛杉磯西南山上的私人莊園中，講台設在面向太平洋的後花園中。正確的說，這也不是一個報告會，而是心理學沙龍的一次活動，蒙蒂教授由UCLA生命科學學院付院長陪同出席該沙龍組織的活動並為大家介紹他的學術內容和進展。該沙龍的主要成員是UCLA的校友和贊助者。

P5)沙龍活動地點在LA海邊 Palos Verdes Estates 的小山上

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P6)海風帶來了濃霧，在夏天的傍晚仍有陣陣涼意，故後花園中點燃了取?的火焰，另添一番風情。

加利弗吉亞大學徐令予教授：語言、思維和意識

整個活動期間蒙蒂教授及陪同的院方領導平易近人，認真地介紹學院的教學和科研近況，圍繞演講的主題耐心地回答了各種疑難問題，並一再邀請沙龍成員在適當時侯去UCLA參觀蒙蒂教授的實驗室。總的感覺這是一次非常成功的科普活動，對凝聚校友、擴大學校影響力也起到了積極的作用，感覺比國內一些同學聚餐和校慶活動有意義得多。

當然不能否認，在美酒、鮮花和笑語的背後，在溫情禮儀的掩蓋下，總有一個影子在晃動，這就是說不出道不明的兩個字-金錢。沙龍中的多數人都是有錢人，而心理學和醫學研究經費有不少部份都直接來自民間的捐款。我特地查了一下蒙蒂實驗室的經費來源，來自私人基金會的資助竟然達90%以上，另外是學校的一些小額經費贊助，與政府一毛錢的關係也沒有！而可能正是這個原因決定了科研人員的科學態度和科普的積極性。

對於研究經費主要來自民間社團和基金會的科學家來說，科普的能力可以說是他們生存和發展的基本功。事實上，在漫長的中世紀里，西方的科學研究就是在努力爭取貴族、商人和宗教組織的贊助中發展起來的，西方科學家是有這個優良傳統的。

當中國的科研人員天天念叨著「教授治校」和「學術自由」時，我的美國同事告訴我：他們最關心的是充足穩定的政府資助。今日也不只是中國一些公知們天天哭著喊著要與美國接軌，最奇怪的是美國也有不少公知們驚羨著中國式科研體制。這不就是另一種「圍城」奇觀嗎？對錢鍾書先生真是不服不行啊。

[1]蒙蒂教授的論文：語言在結構性智能中的作用

[2]句法的結構分析（parsing）的目的是把非結構的語言結構化。面對千變萬化的語言表達，只有結構化了，patterns 才容易抓住，信息才好抽取，語義才好求解。這個道理早在喬姆斯基1957年語言學革命後提出表層結構到深層結構轉換的時候，就開始成為（計算）語言學的共識了。【泥沙龍筆記：沒有結構樹，萬古如長夜】，李維博主這一句真可謂千古絕句。

[3]由於進行邏輯推理過程中語言處理過程是不可避免和難以完整切割開來，所以有關實驗都是精心設計的。對測試者的提問都是兩句一組，每一組中的二個句子十分相近，但一句基本上是陳述句，另一句是邏輯判斷句。實驗的關鍵不是只看大腦氧合代謝（BOLD）的絕對值分布，而是觀測對照組中兩句的BOLD的差值。

來源：科學網

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人工智慧學家是權威的前沿科技媒體和研究機構，2016年2月成立人工智慧與互聯網進化實驗室（AIE Lab)，重點研究互聯網，人工智慧，腦科學，虛擬現實，機器人，移動互聯網等領域的未來發展趨勢和重大科學問題。

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