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朱科夫:审视脑机接口背景下的“虚实之辨”
管理员 发布时间:2022-12-12 09:39  点击:268

随着脑机接口技术的不断发展,虚拟现实领域或迎来又一次重大变革。脑机接口已可初步读取、解析、输出人脑的信号和意念,未来还有可能逐步做到向大脑输入信息、知识甚至是情感、记忆等。脑机接口的输入技术,能够以成本更低廉、效果更逼真、沉浸感更充分的方式,让人们进入虚拟环境或是“穿梭”虚实之间。现有的关于脑机接口的哲学反思,多从心物关系、自由意志和伦理规范等方面加以探讨。然而,近年来在人类的数字化社会交往实践越来越脱“实”向“虚”的趋势中,我们尚未明确这一发展的目标到底是什么,以及我们到底能够追求什么。本文认为,借助科学形而上学(Metaphysics of Science)的问题意识,考察脑机接口背景下的虚拟世界的本体边界,是一项值得开展的具有启发性的工作。

科学形而上学

科学形而上学是一个涉及形而上学和科学哲学的交叉领域,它依靠科学中的前沿进展和基础性研究来回应形而上学问题,同时也借用形而上学中的问题视野和思想资源追问科学的基础。作为科学哲学的核心部分之一,科学形而上学依赖于对科学研究成果的总体把握和细致考察。相较于传统形而上学,其立论依据不限于日常或历史的经验和抽象的思辨;相较于分支科学哲学,其所关注的具体对象(如基本粒子、引力、基因、心智状态等)更为底层和抽象。科学形而上学的议题包括自然类、自然律、因果性、倾向性、反事实性、还原与演生、随附性、实在论与反实在论、心物关系、时空等最基础的概念或性质。

继20世纪下半叶网络—赛博空间的诞生引发的热潮后,今天虚拟现实、人工智能、区块链、脑机接口等技术又出现融合贯通的态势,相关话题再次受到哲学家的密切关注。这一技术潮流可能会对人类的生存状态带来根本性变革,其中许多未曾考虑或无从想象的境况将为哲学各个方向开启全新的问题域。特别是,如果我们从科学形而上学的角度分析脑机接口背景下的虚拟世界构建,其中蕴含的很多未被注意的层面或可被揭示出来。

“以假乱真”与“超凡脱俗”

对虚拟现实产生“虚实难辨”效果的愿景,通常呈现出两种趋向。一种是尽可能让用户或玩家分辨不出在虚拟世界中与在真实世界中体验的区别,可称为“以假乱真”型。另一种是让用户体验到迥异于真实世界的超现实(surreal)感受,包括物理、生理、心理等感受、外部环境状态等,可称为“超凡脱俗”型。当然,在具体设计时,两者并不互斥,这样的划分只是为了突出两种思路的差异。对于前者,虽然目前的虚拟现实穿戴设备可以在视觉体验、听觉体验和部分的触觉、嗅觉体验上不断趋近真实,但离以假乱真还有距离。要在精细的嗅觉、味觉和触觉等体验上都做到尽量逼真的体验,现有的传感技术、平台算力和数据传输能力都还远远不足。如果预设神经中心主义立场,即认为人的精神和意识活动可以完全归结为脑部物理—生理状态的变化,则可以考虑利用输入式脑机接口技术将想得到的感官体验直接从外部“灌入”大脑,而不去给用户的感觉器官施加刺激。这样有可能使整体成本更低,沉浸感和真实感更强。而对于“超凡脱俗”型,现有的技术条件则更难达到其要求,仅从原理上的设计都面临难以逾越的困难,因此更离不开脑机接口技术的发展和应用。

现有的相关案例,大多是让玩家或用户短暂进入某个既定的虚拟情景,感受“时空穿越”,并进行道具控制等游戏操作。这些场景依托于设计者的预先设定,用户的体验、操作和互动行为全程可控,所有“意外”和“惊险”都只是假象,而产生出的物理变化也被限制在安全范围内。

若想在更少的限制和更大的自由度下获取超凡脱俗的体验,首先应该明确:到底要“超越”什么?“脱离”什么?人类身处的真实世界到底有何种结构和性质?这其实正是基础科学与科学形而上学根本关切的重要方面。举一个简单例子:用户能否在虚拟世界中体验失重?在地球表面上,显然不可能仅通过穿戴设备来“屏蔽”地球重力。就算是依靠今后高度发展的脑机接口技术来“灌输”失重感或其他超现实感受,我们也必须知道:一个人在那些状态下,其大脑神经元组织“理应”产生何种反应,否则连向用户的头脑输入了什么、输入的是不是失重感或其他想要的感受都无从确认,更难以预料用户的生理和精神层面是否存在健康安全隐患。

在尝试构建虚拟世界的进程中,脑机接口具有不可替代的重要性。就现状来看,该技术的发展虽已取得不少突破,但在准确读取、输出大脑信息方面,或有效向大脑输入信息方面,还不能令人满意。在输入信号方面,“经颅磁刺激”或“经颅直流电刺激”可以通过给特定脑区直接施加电磁场来调节特定脑区的兴奋或抑制,但目前只能在人脑中植入一些简单视觉图像。人们在实际面临各类复杂情况时,会相应产生很多科学家们并未深入了解的复杂反应和体验。这些复杂信号的有效输入和输出,都将是对脑机接口技术的巨大挑战。模拟或调节单个神经元细胞的具体变化,跟控制数百亿个脑部神经元的复杂组合和动态协调,是完全不同级别的操作。况且,虽然人类感官的信息处理能力是有限的,但人的感知能力本身也在不断发展,只要人对世界上的事物的认识潜力在不断拓展,那么很难断言虚拟世界跟真实世界之间在微观或宏观上的变化会原则上超出人的辨认能力。这是“以假乱真”式的“缸中之脑”愿景难以实现的问题所在。

自然律的本质

有的乐观设想认为,其实不必拘泥于追求虚拟与现实的不可分辨性,我们不妨尝试超越现实世界的自由建构:现实中的物理规律等自然律之束缚可以打破,让用户的意识在虚拟世界里感知“上天入地或翻江倒海的畅快”。但是,若要实现此般设想,首先要问的是:人到底能不能或者说能以什么水平操控虚拟世界的规律,使其不会“死机”、逻辑崩溃、破绽百出?虚拟世界是否可以任意违反属于现实世界的所有自然律?或者说,设计者和建造者能否任意地为世界“立法”?这衍生自一个典型的科学形而上学问题:自然律是否会发生变化?能否被人为操控或修改?这貌似是可以通过实验科学来考察的实证问题,但其实也离不开哲学上的辨析和澄清:什么是自然律?自然本身是否真的有“规律”?科学的自然律是依赖于人类主观的认识而建构,还是独立于认知主体的客观、必然存在?

像很多形而上学基本概念一样,人们对自然律也有很多争议。有人认为,科学中的自然律是不可再分解、还原的原始概念;也有人认为,有自然律就不需要因果性概念;还有人认为,不存在自然律,而应该用对称性、机制、模型等来代替其在自然科学中的作用。科学家关注自然界事物的分类与变化,并用总结出来的各种规律和机制等去解释各种变化现象。在不同立场的科学哲学看来,这种规律或机制的客观性并非不言自明。鉴于科学史上发生过多次巨大变革,在不少学科领域中曾被一度视为理所应当的本体论承诺都遭遇过重大改变,所以尽管人们在科学探索和工程实践中概括并反复使用了各种定律,也不等同于自然界就真的存在着这些规律,并必然按照它们变化、发展。在反实在论者看来,自然律本就只是人们对经验现象中的规则的概括,或是某些实用有效的解释系统中的公理。人们对真实世界的认知难免会存在很多盲区和误区,目前被公认的科学理论甚至都有被重大修改或颠覆的可能。

以物理学为例,物理学家们面对广义相对论和量子力学之间的深刻矛盾,试图构造许多理论模型加以化解,希望能将二者统合起来。目前,多种试图超越广义相对论的引力理论被设计出来,各理论的各个模型在具体条件下被用于描述各种可能宇宙。尽管细致的分析可以排除很多错误设定,但足够完整、经得起考验的理论方案目前尚未被找到。对量子力学来说,诠释问题的长期争议表明这里对本体与律则的界定相当混乱,每种诠释预设的实在图景差别甚大,如果想达到与引力理论的协调,不同的诠释和修改带来的结果会在普朗克尺度上显出不同。这么多的设想,在基本物理假设、数学表征、实验预测等方面都或多或少存在差异,从而在证据不足的情况下,并不容易预判谁会胜出。除了高能物理充满了猜想和困惑,材料科学、生物学、医学、地质学、信息科学等领域都有悬而未决、会对学科根基带来冲击的难题。人们在近现代自然科学中取得了前所未有的成就,但面对更为棘手的困难,现有的不少尝试都还前景不明。这种境况或在某种意义上已预示着新的科学革命的到来。

虚拟世界中的“自然律”

人类现有的对自然律的认知,远未达到准确、自洽、统一的理想状态,存在大量未知的规律有待认识。人无法认知自己还没意识到其存在的事物。如果人脑认知可以达到相当精深的程度,并且现在的认知能力离上限有很大距离,那么,用适当的切入方式让虚拟世界中的用户观察和体验被改变的“自然律”下的物质现象,或能引起用户的相应反馈、辨认。如果虚拟世界设定了非常精细、复杂的“自然律”的更改,那么尽管可能产生超出人类感官能力极限的无法分辨的变化,但很可能会引发人类分辨能力范围内的某些变化,否则就失去了这些设定的意义——这正是用户可以拿来与真实世界比较、作出区分、给出判断的地方。比如,如果让专业的自然科学家进入设定好的虚拟环境自主地体验和探究,他们会更快地识别其中的问题和破绽。要想既达到让“自然律”发生变化,又达到“自然逼真”的效果,建造者/控制者即使不从物理层面直接进行操作(如屏蔽重力等),而仅为用户的大脑神经元组织输入相应的信号,也必须做到其中的“自然律”与用户的物理、生理、心理反应的相应变化之间的协调,从而需要考虑新模型的全部“自然律”的协调性与稳定性。

由此看出,对真实自然的规律认知还颇为浅薄时,我们不可能创造足够逼真、可信的“以假乱真”的世界,更无法创造出自洽合理的“超凡脱俗”的虚拟世界。虚拟世界的建构不可能一蹴而就。在目前的阶段,我们还只能像电子游戏呈现的架空图景那样,让用户在超现实的情境中获得局部、受限、失真的体验。事实上,现有的很多交互式虚拟应用程序,不仅不是预先创建整套的“自然律”来支配虚拟世界的运转,反而只是预先手工设计、编排好每个可能出现的场景。这样使得不同场景具有不同的“自然律”,不同的虚拟物和行动体也遵循不同的物理规则。此外,虚拟世界的物理定律与现实时空的物理定律的不连续性,容易导致玩家或用户做出“不合规”的意外操作而会让虚拟对象被“炸裂”,甚至可能让整个系统出现逻辑崩溃。

无论虚拟现实技术今后怎样密切结合脑机接口等技术而突飞猛进地发展,无论“以假乱真”或“超凡脱俗”式的虚拟世界建构出现怎样的面貌,这注定是一个综合技术的竞技场和人类社会架构的试验场。技术工程专家与哲学家们对脑机接口与虚拟世界的本体界限的审问,或许也有助于厘清人类所处的真实世界的轮廓。本文选取从自然律的角度来分析,只是科学形而上学的众多问题视角之一,还有更丰富的思想工具有待利用,从而为人们把握、开发虚拟世界带来更多启示。

(本文系中国社会科学院创新工程项目“人工智能重大哲学问题研究”(2021ZXSCXB04)阶段性成果)

来源:《中国社会科学报》

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