主动计算：新视角下的人工意识代理与意识扩展

有意识的主动计算丹尼尔·埃斯特拉达新泽西理工学院New Jersey Institute of Technology，Newark NJ 07102djestrada@gmail.com抽象。本文着眼于最近的辩论中的enactivist literature计算和意识，以评估概念障碍，建立人工意识代理。我们考虑了Villalobos和Dewhurst（2018）提出的基于组织封闭的生成计算的建议。我们试图通过有限状态自动机所采取的状态空间的封闭路径来改善这一论点。这激发了对克拉克最近对“扩展意识”的批评的辩护关键词：生成主义，人工智能，计算，图灵机，状态空间，有限状态自动机，预测编码，意识1介绍能动主义对心理学中占主导地位的认知范式提出了挑战，它对基于生物复杂性的涌现动力学的意向（目的性）能动性进行了解释[15，43，46]。具体而言，能动主义认为生物生命的特征是适应性自我构造：生命系统通过积极参与不断变化的世界来构建和维持自己的组织结构[4，35]。这种方法激发了对复杂动力系统中的自主性[3，33，41，48]，意向性机构[17，31]，主观意识[19，28]和身份的系统性考虑[5，6]，并承诺在整个生物过程中建立一致和统一的解释框架，从单细胞生物的生物力学到生态学和社会[18，26，44]。尽管强调生物的复杂性，但从一开始，创造主义就保持了一个强大的研究计划，调查人工智能，人工生命和机器人技术（以下简称AI）[1，2，13，16，20，42]。本研究旨在开发模型、模拟和机器人，以帮助科学地解释生物的复杂性和适应性系统。例如，表现出一些动态自组织行为的人工智能可以作为一个有用的“概念证明”，证明关键的实施原则（参见[20]的例子）。然而，虽然机器人研究已经感受到了体现方法的重大影响[37，38]，但人工智能的发展往往是在批评“仅仅”计算或代表性解释的背景下进行的作为行动主义的创始人弗朗西斯科·瓦雷拉（Francisco Varela）说：数字计算机程序不适用于生物学，也不适用于人工智能。[46个]2埃斯特拉达Villalobos，Dewhurst，Ward和他的同事们最近发表的一系列论文[14，49Villalobos认为，行动主义者错误地将计算机仅仅视为抽象表征的符号处理器。借鉴Villalobos是一个计算的机械论者，他提出了对经典图灵机的一种解释，他们声称这种解释将满足自决的能动条件。如果是这样的话，这将表明，体现代理可以被赋予一个计算的基础，而不是生物学的基础，而不会牺牲enactivism这一论点打击了激进主义纲领的基础，并威胁要推翻二十多年来对人工智能的激进思想和计算。本文的中心问题是评估Villalobos提出的生成计算的建议。他们的论点是从组织封闭的角度来解释自决。虽然我们认为Villalobos有限状态自动机（FSM）控制一个经典的图灵机。这突出了一种重要的封闭形式，我们认为，比组织封闭更根本：即FSM所采取的状态空间的封闭路径。我们主张计算从根本上与结构有关所有的生物体都可以被描述为这样的路径。这一结果表明，计算的基本基础，从其中的enactivist程序必须出现。然后，我们考虑这个论点对克拉克[10，12]提出的一个特定的批评链的影响，该批评链反对“扩展意识”[36]的行动主义建议最后，我们对这些论点对与机器一起生活的影响进行了一般性的思考2组织封闭和图灵组织封闭作为基础的enactivist方法，以所有的故意（目的性）的行为，并命名的意义上，生物学，有机体是自我决定的[3，4，47]。当一个系统的组成部分被安排成一个功能上相互依赖的过程和约束的网络时，它就被组织起来了当一个组织的组成部分的运作本身足以适应其组织状态的构建和生成时，它就是封闭的[35]。行动主义者认为，组织封闭性为识别有机体及其边界作为统一整体提供了内在基础。此外，进化论者强调，生物体预先处于一个动态的世界中，它们必须不断地适应这个世界。以维持他们的组织结构。这种不稳定性创造了要求有机体作为统一系统协调行动的条件[7]。这就产生了行动主义者所谓的适应性意义建构，它是研究意识和现象学的基础[19，28，43]。有意识的主动计算3除了它在自主能动性理论中的核心作用之外，组织封闭性也出现在对经典计算的能动性批评中。生物学家将生物有机体的封闭结构与传统计算机的开放或线性结构进行了对比[20]。根据这种观点，计算机通过一系列形式化的操作来运行，这些操作将符号化的“输入”转换为符号化的“输出”。制定论者声称，计算和生物有机体的适应性自我构造之间至少有两个重要的区别。首先，计算机对符号输入执行逐步的形式化操作，而不是在变化的世界中执行动态的机械操作。第二，计算机简而言之，计算机相反，计算机是通过人类设计和制造的外部过程创建的人工制品。这些考虑导致Froese和Ziemke [20]将某些类型的自控机器（例如，定时器上的洗碗机）的行为自主性特征与生物系统的结构自主性Villalobos在[51]中 对生 成计 算的 论证 旨在 表明 图灵 机可 以满 足Maturana（1988）[30]所描述的自决条件。在这里，自决被等同于功能性封闭。当一个系统的组织结构包含封闭的反馈回路时，它就具有功能封闭性。例如，Villalobos提供了一个调节房屋温度的恒温器。恒温室系统的行为特征在于这两个组件之间的反馈回路，满足Manturana定义的函数闭包。当然，虽然恒温器-房屋系统相对于温度“自我控制“，但它在任何更深的意义上都不是自适应的自我构成;恒温器和房屋都不是单独用它们的部件建造的。因此，功能封闭不足以构成自治所需的组织封闭。然而，Villalobos认为，这种控制结构并没有通过符号过程的线性序列将输入连接到输出，因此不是“开放的”。他们认为，和最低限度的自我决定在某种意义上相关的enactivist理论。然后，Villalobos将这个反馈回路模型应用于经典的图灵机。图灵[45]提出了一种由三部分组成的计算机：一个带有离散单元的磁带;一个在磁带上运行的读写磁头;以及一个控制磁头运行的程序。在生成主义解释中，磁带为机器提供输入并记录机器的输出，机器（头和程序）执行形式操作，将前者转换为后者作为线性过程。针对这种观点，Villalobos提供了另一种选择，受Wells [54]和Piccinini [39，40]的启发，[1]行动主义者并非普遍反对计算。重要的是，Mossio等人[34]在λ演算中呈现一个组织上的封闭系统，并认为“在实现计算机模拟或封闭模型中没有概念或原则问题”。这样的争论导致了激进的反计算主义者[22]和更传统版本的行动主义之间的分裂。参见[8，53]。4埃斯特拉达就机器和磁带之间的循环交互而言，它是图灵机。这就形成了一个功能上的闭环，很像恒温器系统，这意味着计算机在模拟计算机中，这些约束可能表现为设备物理机制的特征，从而消除了计算的任何符号方面因此，Villalobos认为，即使是经典的图灵机也可以被理解为纯粹的机械和功能封闭的，因此回避了对计算的两种批评。虽然这一论点Villalobos的论点成功了吗简单地说，不是：功能封闭本身不足以适应与意向性能动性或适应性意义形成相关的那种自我建构。Villalobos的“主动”图灵机仅仅是行为上的，而不是本质上的自治。虽然Maturana的帐户是有影响力的，最近的工作已经制定了更严格的限制组织关闭。例如，Mossio等人。[32，35]提出了一个封闭模型，该模型要求构成性约束在多个尺度或组织层次上运行以实现封闭。虽然恒温室系统在功能上是封闭的，但我们可以说封闭发生在单一尺度上，即控制温度的反馈回路。在其他尺度上，例如恒温器机制的内部结构，系统不是封闭的或自我决定的，而是直接依赖于外部过程。同样，图灵 另一方面，从某种意义上说，生物系统自始至终都是自我决定的--或者至少它们在一系列尺度上是自我组织的，从细胞间的生物化学到地缘政治，涵盖了我们作为人类代理人对一个有意义的世界的广泛体验。图灵机可能在功能上是封闭的，但它没有涵盖任何接近相同范围的交互性。区分行为自治和结构自治需要多少层次的组织约束？莫西奥的模型表明至少有两个。如果是这样的话，Villalobos的论点可能会得到改进，描述一个图灵机有两层而不是一层自我决定的组织约束。在下一节中，我将讨论经典的图灵机是如何跨越两层约束来捕捉组织封闭的3通过状态空间的如果我们暂时搁置行动主义的反代表性承诺，图灵机器的一个重要特征在这些论点中没有明确解决：控制读写头的程序的结构。在图灵的模型中有限状态机是抽象自动机，其特征在于有限有意识的主动计算5离散状态的数量，一组规则，根据从磁带读取的内容描述状态之间这些规则可以表示为状态转换表，其可以以多种方式在物理机器中实现。物理图灵机是FSM的抽象本质不应该让行动主义者担心[27]。FSM原则上可以通过简单的物理机制实现; FSM没有任何内在的“符号”。FSM不一定被计算机用来“表示世界”。FSM只是一个抽象的模型，描述了一台机器可能处于的状态，以及在这些状态之间转换的条件。致动主义文献通常直接关注处于某些状态的系统，如平衡状态（稳态），以及生物体必须执行以维持这些状态的活动[25，41]。在这种程度上，enactivist理论依赖于同一种状态抽象，用于描述FSM。用“组织封闭”来描述有机体的自主性，已经是在呼吁实现抽象状态的控制结构，因此，对于讨论FSM的同样抽象的结构，激进主义者不应该有原则性的反对。虽然FSM可以表示为一个转换表，但习惯上用状态空间图来表示FSM，状态空间图中的状态表示为圆圈，圆圈之间的箭头表示状态之间的转换。状态空间图有一个封闭的路径（或循环），如果某些操作序列将使系统返回到先前的状态。这种封闭路径在离散的有限计算自动机中是典型的，但在物理世界中的连续情况下也很常见。假设我取室温的水，冷冻成冰，让它解冻回到室温。 水穿过一个状态转换，然后又穿过回来;我们可以将其表示为通过状态空间的路径：水循环回到它开始的地方，从这个意义上说，在相关的状态转换中是关闭的。稳态对于活的生物有机体来说是一种有趣的状态，正是因为它们保持作为固定点吸引子的状态，在轻微干扰后返回平衡。这是另一种说法，稳态的特征是状态空间中的闭合路径（CPSS）。考虑到这些因素，我们提出，CPSS，以及一般状态空间中的路径，与自决的能动模型具有根本的相关性。此外，CPSS将计算机和有机体置于同等的逻辑基础上。回想一下，诉诸组织封闭来解释自治的理论动机：它为将系统个体化为一个统一的整体提供了内在基础，因此也是适应性意义建构的基础2由于起源于普特南的历史原因[21]，它经常被认为是理所当然的。有限状态自动机的计算定义不能区分计算机的不同实现，因此原则上不能解释认知行为。Piccinini[39]引用这一点作为发展他的计算机械论的明确动机。有充分的理由认为普特南感谢Jon Lawhead指出这一点。6埃斯特拉达我们认为，CPSS完成了同样的理论任务：生物体可以被识别为内在的过程和约束的集合，走CPSS。这个定义与组织封闭性在同一意义上是内在的：一条路径是否被视为“封闭”是由系统本身的构成和它所穿越的状态空间决定的。状态空间遍历的抽象它足够普遍，可以在物理学、生物学和计算机科学中始终如一地应用。更强地说，我们认为任何有组织的封闭系统都可以用一组在组成有组织状态下具有固定吸引子的CPSS来表征。这表明，从理论上讲，CPSS是比组织封闭更基本的封闭形式。事实上，由Enactivist捕获的重要的“封闭”感与菊花链函数循环本身关系不大，而更多地与这些函数关系所允许的状态空间遍历的结构有关。严格地说，无论是功能上的还是组织上的封闭都不是执行CPSS所必需的。并不是每一台图灵机都会遍历CPSS，但它们这样做是非常普遍的。我们可以把图灵机程序的CPSS看作是另一种闭合尺度，它直接控制磁头和磁带之间的循环交互。有两个闭合环的尺度，这似乎满足Mossio对闭包的更强约束，因此我们已经证明了经典图灵机可能已经构成了一个自适应的自构成系统。或者，也许更现实地说，封闭的深度比那些功能关系（否则是封闭的）在状态空间中行走时为有机体提供的状态更重要。4延展意识要理解CPSS如何对行动主义有用，请考虑最近关于意识界限的辩论。尽管克拉克对行动主义有很强的影响力，但他一直在抵制试图在世界上找到构成意识经验的过程的尝试。克拉克认为，没有充分的理由这样做;构成意识体验的活动直接发生在神经放电模式中。Clark提倡一种称为“预测编码”的解释性方法，该方法使用“分层生成模型，旨在最大限度地减少皮质处理双向级联中的预测误差”[12]。克拉克认为，该模型的工作原理是根据新信息快速更新。这使得外部变化几乎没有带宽来影响感官输入之外的更新模型;对大多数神经元的主要影响是其他神经元的活动。因此，克拉克认为，外部过程不太可能在意识体验中发挥构成性作用。沃德[52]代表行动主义者对克拉克提出了一个回应，呼吁代理人和世界之间的多层互动。克拉克的错误，[3]判定状态空间中的路径是否闭合的问题在形式上等价于停机问题，因此是不可计算的。参见[29]。有意识的主动计算7这种观点，是把意识局限于有组织的政治体系中的任何一个过程。到目前为止，对多个层次的呼吁应该是一个熟悉的行动主义者的举动，克拉克在这种情况下拒绝了一个多余的举动[11]。克拉克声称，无论参与世界进程的行动主义者认为什么是重要的，他都可以用严格发生在神经活动中的预测编码来解释它们。所以意识似乎停留在头脑中。克拉克这行动主义者被外在主义所吸引，因为他们认为意识是内在的世界参与和组织封闭的。就像Villalobos的计算机一样，行动主义者希望找到一个与具身意识状态相关的封闭组织结构。由于封闭是统一和整体的指标，因此行动主义者希望神经活动和涉及世界的过程能够表现出动态的功能相互依赖性。因此，克拉克也许CPSS可以帮助友好地解决这一冲突？如果我们从CPSS的角度来考虑封闭性，我们就可以恢复内在地涉及世界的、在状态空间中封闭的循环交互，同时也承认克拉克的观点，即神经活动足以解释产生意识状态的神经生理学交互。通过考虑意识，从状态空间中的遍历的角度来看，我们不再局限于物理或生物交互的跨越组织层次的单个闭环。相反，跨不同尺度的动力学活动将在不同的状态空间中形成许多不同类型的闭合路径。这些CPSS中的一些将以固有的世界参与状态为特征，在这个意义上，将恢复与预测编码兼容的扩展意识的能动意义例如，考虑一下，保持你的平衡是比较容易的。眼睛睁开比闭上。这里有两个皮质级联一种意识状态：一种产生视觉体验，另一种产生运动活动以保持平衡。这两个系统协同工作，相互加强。在能动框架中，保持平衡是一种不稳定的状态，它内在地涉及到身体作为一个具有特定维度的巨大物理对象的配置。因此，我的身体结构是决定我是否处于平衡状态的一个基本因素。从状态空间的角度来看，平衡状态是某些CPSS的固定吸引子;神经级联产生我的平衡行为的那些与试图关闭状态空间中的遍历并返回到平衡状态相关联。这就把循环的、固有的涉及世界的过程引入到对我作为一个[4]无论我是否明确意识到我的身体我可能意识到我是平衡的，但缺乏对产生平衡状态的身体配置的8埃斯特拉达代理，而不承诺神经元和世界之间难以置信的功能相互依赖性。封闭性的重要依赖关系，以及最终的自主性、身份和意识，都可以在状态空间中找到。5结论我们相反，我们看到它纠正了过度强调的反计算主义，这是历史上推动这一观点的动力。我们认为，在创造性方法中有足够多的突破，它不需要适用于计算机器和生物生命之间有问题的由于Villalobos我们相信，这一修正的意义超出了进化论的范围，并且与关于计算机器和生物有机体之间关系的一般性辩论有关状态空间描述提供了一种方便的抽象，在这种抽象中，这些区别不能基于先验或本体论的理由，而必须通过诉诸特定的动力学行为来辩护。状态空间描述还可以帮助我们对我们自己与我们居住的技术社会上层建筑之间的复杂功能相互依赖性进行建模，从而帮助我们更好地欣赏与我们生活在一起的机器的能力和观点。引用1. 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