人工疼痛：意识发展与机器人思维的关键组成

人工疼痛：作为意识发展过程的浅田实[0000− 1111− 2222− 3333]大坂大学，Suita，大坂565-0871，日本asada@ams.eng.osaka-u.ac.jp抽象。在本文中，我提出了一个工作假设，即痛觉神经系统是通过基于促进自我（和他人）概念出现的MNS的移情、道德和伦理的发展过程来塑造机器人（人工系统）有意识思维的关键组成部分首先，从意识出现的角度指出了目前以深度学习为重点的人工智能进展的局限性。其次，对广义的精神问题的思想背景作了一个概述.然后介绍了认知认知心智机器人（CDR）的两个重要概念：身体体现和社会互动，这两个概念都有助于塑造有意识的头脑。根据工作假设，简要介绍了现有的CDR研究，并指出了缺失的问题。最后，一个问题，机器人（人工系统）可以是道德和法律代理人。关键词：疼痛·移情·道德·MNS1介绍Fig. 1. 深度学习2M. 浅田神经科学和生理学中的观察和测量技术的快速发展揭示了各种大脑活动，以深度学习（DL）方法为代表的AI技术的最新进展令人瞩目。因此，人工意识很快就能实现也就不足为奇了然而，由于深度学习的根本局限性，它似乎很难实现主要原因是当前的深度学习强调感觉数据和标签之间的感知联系，缺乏与运动系统的强联系这对包括无意识在内的意识研究至关重要。图二、人与物关系的思想背景认知发展机器人[2]一直倡导身体体现和社会互动的重要性，这是克服上述限制的巨大潜力。CDR的建设性方法的思想背景在他的书中得到了很好的解释，由Jun Tani [9]，第三章，胡塞尔的现象学如下（图1）。（2）：关于心灵与身体或事物的关系，笛卡尔提出了身心二元论，奠定了近代哲学的基础。胡塞尔坚持他形成了一种介于主观与客观之间的主体性思维方式他预言，对自然的分析是建立在个人意识的标题因过长而被禁止3体验. 海德格尔和梅洛-庞蒂对胡塞尔的现象学理论进行了拓展和发展海德加认为，他还指出了某种社会互动的重要性，即个体可以在事先理解每个个体如何与目的互动的情况下相互存在梅洛-庞蒂认为，除了主观性和客观性之外，还出现了“身体体现”的维度换句话说，他指出了身体作为连接客观物质世界和主观体验的媒介的重要性。如上所述，这是认知发展机器人学中“身体体现”的基本概念基于这些思想背景，CDR进行了一些研究，提出了利用计算机仿真和真实机器人实验再现认知发展过程的尽管CDR没有明确地提到意识，但本文通过提出一个基于痛觉神经系统的工作假说，更明确地论证了人工意识的任何可能性。故事如下：1. 将疼痛神经系统植入机器人，让它们感受疼痛。2. 通过MNS（镜像神经元系统）的发展，机器人可以感受到他人的痛苦。3. 也就是说，情感感染、情感同理心、认知同理心和同情/怜悯在机器人内部发展。4. 原始道德出现了。5. 机器人可以是道德存在的代理人，同时也是道德考虑的主体。6. 将考虑机器人和人工智能的法律制度。本文的其余部分组织如下。首先，从神经科学的角度简要解释其次，对软触觉传感器进行了初步的实验研究.然后，我们通过整合现有的研究和未来的问题，论证了CDR中人工移情、道德和伦理的任何可能性。上述故事可以被重新归类为人工意识的发展过程。2痛觉神经系统对伤害性刺激的感知，称为伤害性感受或疼痛，有它自己的神经通路，不同于机械感觉通路（见[8]中的第10它通过前外侧系统传递两种信息：对疼痛的感觉辨别（位置、强度和性质），以及对疼痛的感知。4M. 浅田和对疼痛的动机反应。前者终止于躯体感觉皮层（S1，S2），而后者涉及前扣带和岛状皮层和杏仁核。疼痛矩阵由这四个区域组成（图1）。3）。镇痛效应来自于下行的疼痛调节通路的激活，这些通路从躯体感觉皮层经无感觉核和下丘脑投射到脊髓背角，然后投射到中脑的某些部分，并调节信息向更高中枢的传递这种投射提供了抑制（过去观点）和易化影响的平衡，最终决定了伤害性传递的有效性。除了上述投射外，背角内机械感受性神经元和神经回路之间的局部相互作用可以调节伤害感受性信息向更高中枢的传递。这是疼痛的门理论，它解释了通过激活低阈值机械感受器（吻它并使它好起来）来减少剧痛感的能力。图三. 疼痛矩阵（摘自[8]中的图10.5）3从一个人造的疼痛系统到一个有道德的人3.1人工疼痛作为人工疼痛神经系统的初步步骤，我们开发了一种软触觉传感器[4]，该传感器由印刷在柔性印刷电路板（FPCB）上的四个螺旋电感器和嵌入由硅橡胶制成的圆柱形弹性体中的盘形磁流变弹性体（MRE;铁磁标记）组成电感器的电感由铁磁标记和每个电感器之间的位置关系确定，因为标记包含具有高磁导率的铁颗粒因此，传感器可以通过监测由标记的三维（3D）位移引起的电感变化来估计所图4显示结果标题因过长而被禁止5触觉的感觉。左边的两张图片分别示出了食指和锤子的软（摩擦）和硬（锤击）触摸，并且右边的图示出了当施加软触摸和硬触摸时三个力Fx、Fy和Fz的时间过程如图所示，传感器可以从响应波形中区分软硬触摸的波形比软触摸的波形见图4。分别作为机械感受器和伤害感受器区分软触摸和硬触摸的软触觉传感器基于触觉传感器的识别能力，人工痛觉神经系统可以植入机器人的身体和大脑，与正常的机械感受器通路并行，具有痛觉调节机制（门理论）。3.2人工移情这种痛苦被分享的感觉被认为是同理心的来源，假设镜像神经元系统使代理人能够感知他人事实上，一篇关于人工共情的调查文章[1]提到，神经科学、认知科学和心理学中许多图5的右下角显示了移情发展的概念模型（[1]），图中的其余部分显示了相关研究，下面简要介绍Park等人[7]表明，具有神经振荡器网络的身体和大脑之间的动态耦合产生了除解剖网络之外的两种子网络结构;前者由许多小的1http：www.nytimes.com/2006/01/10/science/cells-that-read-minds.h tml6M. 浅田[Hori例如，2007] [Watanabe等人，2007年][Ogino等人，2013年][Nagai等人，2011年][浅田真央。2015年][Park例如，2017年]图五. 移情发展的概念模型及相关研究而后者主要由一个与感觉-运动神经元强连接的大子网络组成，对应于连接稳定运动的不稳定运动图5的左下角表示了这项工作的总结，以下两点对于论文的主题是必不可少的1. 这两种运动及其背后的网络结构可能分别对应于无意识（稳定运动）和意识（不稳定运动）状态的非常原始的层次更合理地说，稳定的运动可能是吸引子，而不稳定的运动似乎在相空间中的吸引子之间过渡。2. 两类子网络的分离可以被看作是功能分化，这是新功能产生的基本机制[11]。镜像神经元系统的出现和情感分享Nagai等人[5]基于不成熟的视觉导致自我-他人对应的假设提出了镜像神经元系统出现的计算模型婴儿（机器人）在夜间由于视觉不成熟，不能区分自己的运动和他人的运动。渐渐地，由于他们的视觉发展，他们能够分离。然而，行动观察和行动执行之间的早期联系保持不变。因此，对自我诱导运动和他人运动的观察都这种镜像可以从行动扩展到情感，即情感分享。Watanabe等人[10]展示了一个基于心理学发现的情感发展计算模型从一个非常简单的情感空间开始，只有两个快乐-不快乐的状态，标题因过长而被禁止7婴儿（机器人）通过与看护者的互动，逐渐将其情感空间分化为更丰富的情感空间，如快乐、惊讶、愤怒等Hori等人[3]提出了一个统一的模型来估计他人的情绪状态，并通过使用多模态限制玻尔兹曼机（RBM）来生成情绪自我表达Ogino等人。[6]提出了一个婴儿-照顾者互动的动机模型，重点是相关性，这是最重要的基本心理需求之一这三项研究被定位在图。五、分享痛苦的情况下诱导交感神经行为在分享痛苦的情绪的情况下，系统需要传输两种信息，疼痛的感觉辨别（位置，强度和质量），以及对疼痛的主动和动机反应，前一种信息来自身体的传感器系统，而第二种信息来自其自身的疼痛体验理想的故事如下：1. 疼痛的感觉辨别信息（位置、强度和质量）从感觉系统传递到CNS2. 如果上述经历是第一次，则相关信息（例如原因和/或原因）也与上述信息一起发送3. 否则，这种经历的记忆在记忆存储中得到增强4. 当观察到他人的痛苦情况时，痛苦的情感分享发生了，并且回忆起类似经历的记忆5. 根据回忆的经历，采取行动减轻他人的痛苦。如果机器人能够成功地产生这样的行为，它就可以成为道德代理人。同时，这样的机器人可能有权接受他人的道德行为。这样的道德机构可以解决机器人三大定律中的第一定律。也就是说，4讨论为了挑战意识这一难题，我试图将其描述为对痛苦的人工移情和道德行为生成的发展过程前者的概念模型由[1]给出，而后者现在是幻想的故事。如果一个机器人被认为是一个有道德的人，能够给予他人道德行为，那么它是否值得接受他人的道德行为如果是这样的话，我们能同意这样的机器人有意识吗？这是机器人的伦理问题，也涉及到法律制度。我们能要求这样的机器人对他们犯下的任何事故承担某种责任吗？如果是，怎么做？当我们把有道德意识的机器人引入我们的社会时，这些问题就出现了。在这些问题之前，还有很多技术问题。其中，应重点解决以下问题。2https://en.wikipedia.org/wiki/Three机器人定律8M. 浅田1. 将对疼痛的感觉辨别与对疼痛的感觉和运动反应（疼痛矩阵和记忆动力学的构建）联系起来。2. 回想观察到他人痛苦的情况时的经历3. 产生适当的行为来减少痛苦。致谢这项研究得到了JST战略基础研究计划（RIS-TEX）的支持，研究领域“人类信息技术生态系统”，题为“法律存在：NAJIMI社会中人工智能和机器人的电子人格，基于对自主概念的重新思考”（2017年10月9日）。2020年）引用1. Asada，M.：人工移情。International Journal of Social Robotics7，192. Asada，M.，细田，K.，Kuniyoshi，Y.，Ishiguro，H.，Inui，T.，Yoshikawa，Y.，Ogino，M.，吉田，C.：认知发展机器人学：综述。 IEEE Transactions onAutonomous Mental Development1（1），123. Horii，T.，Nagai，Y.，Asada，M.：基于心理模拟的情感估计的人类表情模仿。Paladyn，行为机器人杂志7（1），404. Kawasetsu，T.，Horii，T.，石原，H.，Asada，M.：基于螺旋电感和磁流变弹性体的柔性三轴触觉传感器。IEEE Sensors Journal18（4），58345. Nagai，Y.，Kawai，Y.，Asada，M.：镜像神经元系统的出现：不成熟的视觉导致自我与他人的对应。在：IEEE发展和学习国际会议，和表观遗传机器人（ICDL-EpiRob 2011）。pp. (CD–ROM)6. Ogino，M.，Nishikawa，A.，Asada，M.：基于关系需要的亲子互动动机模型。Frontiers in Psychology4（Article618），3247. 帕克，J.，Mori，H.，Okuyama，Y.，Asada，M.：物理体与神经振子网络耦合动力学中的混沌巡游。PLOS ONE12（8），6188. Purves，D.，奥古斯丁，佐治亚州，Fitzpatrick，D.，霍尔，华盛顿，LaMantia，A.S.，乔·麦克纳马拉，怀特，L.E.（编辑）：神经科学，第五版。Sinauer Associates，Inc.（2012年）9. Tani，J.：探索机器人思维：作为自组织动态现象的动作、符号和意识.牛津大学出版社（2016）10. Watanabe，A.，Ogino，M.，Asada，M.：基于直觉育儿的面部表情到内部状态的映射Journal of Robotics and Mechatronics19（3），31511. Yamaguti，Y.，Tsuda，I.：大脑中异质模块进化的数学建模。神经网络62，3