تئوری اطلاعات در‌هم‌تنیده (IIT) و فهم ماهیت خودآگاهی
امیرحسین نهاوندی * خودآگاهی چیست؟ ما چگونه به وجود خویش و حالات خویش آگاهی داریم؟ برای هزاران سال بشر در زمینه ماهیت خودآگاهی نظریه‌پردازی کرده است اما این نظریه‌پردازی‌ها در گذشته تنها جنبه فلسفی داشته‌اند و نه علمی. مطالعه علمی درباره خودآگاهی قدمتی کمتر از یک قرن دارد اما اهمیت آن و فلسفه‌ورزی درباره آن قدمتی به در ازای تاریخ بشری دارد. به زعم بسیاری از محققان کشف ماهیت پدیده خودآگاهی را می‌توان در کنار کشف علت و چگونگی تولد جهان و انفجار بزرگ به عنوان مهم‌ترین سوالات حل نشده علمی برای انسان قلمداد کرد. به همین سبب بسیاری از محققان در حوزه‌های علوم شناختی و هوش مصنوعی توجه خود را بر این پدیده خاص متمرکز کرده‌اند. در بین علاقه‌مندان به فلسفه نیز در دهه‌های اخیر گرایش فلسفه ذهن ایجاد شده و تلاش کرده است تا دیدگاه‌های علمی نوین در این حوزه را با رویکرد‌ها و استدلال‌های منطقی و فلسفی توجیه کند.
از حدود یک قرن قبل بشر کشف کرد که ماهیت عملکرد‌های شناختی از سیستم مغز و اعصاب مرکزی ناشی می‌شود. از این زمان بود که به آرامی اولین آزمایش‌های علمی و روانشناختی برای کشف ماهیت پدیده خودآگاهی آغاز شد. در ادامه پیشرفت در ساخت دستگاه‌های تصویربرداری از مغز نیز کمک شایانی به رشد دانش انسان در خصوص شناخت عملکرد سیستم ذهن و مغز کرد تا جایی که محققان توانستند عملکرد‌های شناختی را با دقتی که پیش‌تر حتی نمی‌توانستیم تصور کنیم تحت مشاهده و آزمایش قرار دهند. اما همه این پیشرفت‌های علمی که در چند دهه گذشته فراهم شده است نیز نتوانسته راز پدیده خودآگاهی را برای ما آشکار کند.
اهمیت فراوان این موضوع باعث ایجاد بحث‌های بسیار عمیق و جدی در جوامع دانشگاهی و فلسفی شده است. گروهی اعتقاد دارند که ماهیت خودآگاهی پدیده‌ای غیرمادی است. گروهی دیگر اعتقاد دارند هرگز نمی‌توان آن را با مدل‌های ریاضی یا تجربی نشان داد. دیدگاه دیگری بر این اعتقاد است که خودآگاهی ماهیتی کاملا مادی داشته و با پیشرفت علمی حتی می‌توان آن را مدل‌سازی یا شبیه‌سازی کرد. حتی بعضی از محققان مانند ماروین مینسکی از بنیانگذاران هوش مصنوعی و دانش نوین علوم کامپیوتر اعتقاد داشتند که خودآگاهی پدیده مجزا یا متفاوتی نیست بلکه مجموعه‌ای از چندین پدیده شناختی دیگر مانند احساسات، افکار و… است و مجموعه همه این عملکرد‌های شناختی پدیده خودآگاهی را به وجود می‌آورد. بنابراین امثال مینسکی بر این اعتقاد بودند که با مدل‌سازی و شبیه‌سازی این عملکرد‌ها به صورت مجزا می‌توان خودآگاهی را نیز به دست آورد هر چند با گذشت زمان و با وجود پیشرفت‌های علمی، بسیاری از دیدگاه‌های امثال مینسکی مورد سوال و شک جدی محققان قرار گرفته، اما هنوز هیچ رویکرد کاملا مورد قبولی در بین دانشمندان علوم شناختی و هوش مصنوعی درباره ماهیت خودآگاهی به وجود نیامده است. جالب اینجاست که مجموعه محققان و فیلسوفان ذهن که روی این موضوع کار می‌کنند هنوز حتی بر سر یک تعریف واحد از این پدیده نیز به توافق نرسیده‌اند و اساسا هیچ تعریف علمی مشخصی از پدیده خودآگاهی وجود ندارد. (شاید جالب باشد که این موضوع حتی در بین محققانی به زبان‌های مختلف نیز وجود دارد و در بین محققان فارسی زبان کشورمان نیز بعضی معتقد به استفاده از عبارت خودآگاهی و گروهی دیگر معتقد به استفاده از عبارت آگاهی برای اشاره به این پدیده هستند. من در این متن بیشتر از عبارت خودآگاهی استفاده کرده‌ام اما شما می‌توانید برداشتی دیگر داشته باشید!)
کشف ماهیت خودآگاهی هرچند شاید بسیار جذاب به نظر برسد اما احتمالا پیچیده‌ترین و سخت‌ترین چالش علمی‌ای خواهد بود که بشر تاکنون با آن مواجه شده است. ممکن است بپرسید چرا؟ تقریبا همه پدیده‌های علمی و تجربی موضوعاتی قابل آزمایش و اندازه‌گیری و مدل‌سازی بوده‌اند. از اصول مکانیک نیوتونی گرفته تا مکانیک کوآنتومی یا یادگیری ماشین دانشمندان همیشه ابتدا دست به مدل‌سازی از پدیده‌های تجربی زده و سپس این مدل‌سازی‌ها را به بوته آزمایش گذاشته‌اند. اما درباره خودآگاهی ما حتی دقیقا نمی‌دانیم قرار است چه چیزی را اندازه بگیریم! یا قرار است دقیقا چه چیزی را مدل‌سازی کنیم. همان‌گونه که اشاره شد حتی بر سر اسم این پدیده هم به توافق نرسیده‌ایم چه برسد به کشف ماهیت آن ! به همین خاطر است که با وجود همه پیشرفت‌های علمی در چند دهه اخیر در حوزه علوم شناختی و عصب‌شناسی و هوش مصنوعی اما باز هم بخش اعظم نظریه‌پردازی‌ها در خصوص پدیده خودآگاهی جنبه فلسفی داشته‌اند تا علمی.
بعضی از تئوری‌های علمی که در این خصوص ارائه شده است در تلاش بوده‌اند تا خودآگاهی را به یک فرآیند خاص مغزی در بخش ویژه‌ای از مغز محدود کنند. بررسی اثر داروهای بیهوشی بر مغز و سیستم اعصاب از جمله رویکردهای عصب‌شناسی برای فهم ماهیت خودآگاهی بوده است. از جنبه هوش مصنوعی نیز رویکردهای محاسباتی برای فهم این موضوع به کار رفته است. بنیانگذاران اولیه دانش هوش مصنوعی مانند مینسکی اعتقاد داشتند که به زودی خواهند توانست مدل‌سازی محاسباتی از ذهن و خودآگاهی را ارائه دهند اما گذشت زمان خلاف این موضوع را نشان داد. با پیشرفت دانش هوش مصنوعی در مدل‌سازی ریاضی از نرون‌های مغزی و ایجاد روش یادگیری عمیق در سال ۲۰۰۹ مجددا بعضی از محققان تصور کردند که اینک می‌توان ماهیت خودآگاهی را با این شبکه‌های عصبی مصنوعی و فرآیند‌های یادگیری عمیق مدل‌سازی کرد اما با وجود عملکرد فوق‌العاده این شبکه‌ها در شبیه‌سازی عملکرد‌های بینایی انسان یا قدرت تشخیص بالای آنها در پردازش‌های صوتی یا حتی تخمین‌های دقیق از فرآیند‌های تجربی اما باز هم دنیایی از تفاوت بین آنها و یک موجود دارای خودآگاهی وجود داشت.
در این میان اما چند مورد تئوری محاسباتی با رویکردی مبتنی بر ریاضیات از پدیده خودآگاهی نیز ارائه شده است. شاید یکی از شگفت‌انگیز‌ترین دیدگاه‌ها در این خصوص از سوی گئولیو تونونی و کریستوف کخ ارائه شده باشد. قبل از بیان توضیحات بیشتر درباره تئوری هیجان‌انگیز تونونی و کخ اجازه دهید کمی درباره آزمایش تورینگ صحبت کنیم. آلن تورینگ به عنوان پدر علم کامپیوتر در سال‌های پایانی عمر و در یکی از مهم‌ترین مقالاتش یک آزمایش ساده برای بیان تفاوت بین یک ماشین دارای قدرت تفکر با یک ماشین فاقد توانایی تفکر را ارائه داد. تورینگ گفت می‌توان یک انسان و یک ماشین را در یک سو قرار داد و در سوی دیگر یک انسان دیگر را. فضای بین ماشین و انسان اول از فضای انسان دوم با یک پرده پوشیده می‌شود به گونه‌ای که انسان دوم ماشین و انسان اول را نخواهد دید. انسان دوم با انسان اول و ماشین شروع به صحبت می‌کند و اگر انسان دوم نتواند از روی صحبت‌های آنها تشخیص دهد که کدام‌یک از مخاطبینش ماشین و کدام یک انسان است آنگاه می‌توان گفت آن ماشین دارای قدرت تفکر خواهد بود. به زبان ساده‌تر از نظر تورینگ اگر ماشینی بتواند مانند انسان به راحتی مکالمه کرده و مهارت تشخیص گفتار و بیان داشته باشد دارای قدرت تفکر خواهد بود. برای چند ده سال در دنیای هوش مصنوعی هدف بسیاری از محققان و کمپانی‌های بزرگ این بود که بتوانند ماشینی بسازند که از آزمون تورینگ پیروز خارج شود. اما در سال‌های اخیر تئوری شگفت‌انگیز کخ و تونونی کارایی این آزمایش را از اساس زیر سوال برد. کخ و تونونی در مقالات اولیه خود امکان ایجاد یک ماشین دارای خودآگاهی را از جنبه علمی بررسی می‌کنند. به عقیده آنها اولین قدم برای ساخت چنین ماشینی این است که اساسا بتوان وجود یا عدم‌وجود خودآگاهی را در آن ماشین محاسبه کرد بنابراین باید معیاری برای خودآگاه بودن یک ماشین ارائه شود. تونونی و کخ عقیده تورینگ را از جنبه علمی زیر سوال می‌برند و بیان می‌کنند که داشتن توانایی‌های گفتاری به هیچ عنوان نمی‌تواند دلیل قطعی بر وجود یا عدم‌وجود خودآگاهی در یک فرد یا ماشین باشد. به طور مثال آنها به بسیاری از بیمارانی استناد می‌کنند که دارای ناتوانی گفتاری هستند اما همچنان دارای خودآگاهی بوده‌اند. تونونی و کخ معیار جدیدی برای خودآگاه بودن یا نبودن یک موجود معرفی می‌کنند (برای اولین بار و بعد از گذشت ده‌ها سال از تئوری تورینگ!). این معیار جدید توانایی توضیح اطلاعات تصویری و مرتبط کردن آنها به یکدیگر و فهم آن است. به عقیده آنها یک ماشین خودآگاه باید بتواند اجزای یک تصویر را توصیف کرده و ارتباط آنها با هم را توضیح دهد و از این ارتباط کشف دانش کند. اما آنها کار را به اینجا ختم نمی‌کنند! تونونی و کخ در مقاله خود فرضیه عجیب و نوینی را در خصوص ماهیت خودآگاهی مطرح می‌کنند. آنها خودآگاهی را مکانیسمی ناشی از تجمیع اطلاعات به‌هم‌پیوسته معرفی می‌کنند. بر اساس تئوری آنها هر گاه در عالم هستی مجموعه از داده‌های به‌هم‌پیوسته و دارای ارتباط وجود داشته باشند خودآگاهی نیز وجود خواهد داشت. به باور آنها مغز انسان نیز به سبب دارا بودن حجم زیادی از اطلاعات به‌هم‌پیوسته توانایی خودآگاهی یافته است. این تئوری در مقالات بعدی آنها تکامل یافته و به جایی می‌رسد که آنها اعلام می‌کنند تا زمانی که یک مکانیسم یا موجود بتواند اطلاعاتی به‌هم‌پیوسته داشته باشد دارای خودآگاهی خواهد بود. حال می‌خواهد یک موجود ارگانیک مثل انسان باشد یا حتی یک ماشین ساخته‌شده از سیلیکن و فلز. اما آنها یک شرط را هم برای این به‌هم‌پیوستگی مطرح می‌کنند. شرط این است که میزان این به‌هم‌پیوستگی باید از یک آستانه مشخص بالاتر باشد. تونونی و کخ تئوری خود را با نام تئوری اطلاعات در هم تنیده یا Integrated information theory یا به اختصارIIT معرفی می‌کنند و حتی آن را فرمول‌بندی می‌کنند. تئوری اطلاعات در‌هم‌تنیده بحث‌های بسیاری را در بین محققان و فلاسفه ایجاد کرد. بعضی از منتقدان مانند جان سرل (یکی از شاخص‌ترین فیلسوفان ذهن) این تئوری را نقد کرده و به طور مثال اعلام کرد اگر این‌گونه باشد کشور آمریکا هم شامل ۳۰۰ میلیون انسان است که هر یک دارای اطلاعاتی بوده و همگی با هم به نحوی در ارتباط هستند پس آمریکا را هم باید یک موجود دارای خودآگاهی محسوب کرد!. در پاسخ کریستف کخ بیان کرد آگاه بودن سیستم تنها مبتنی بر داشتن اجزای دارای ارتباط نیست بلکه این ارتباط باید دارای درهمتنیدگی باشد. او بیان کرد نرون‌های مغز انسان با وجودی که هر یک به تنهایی دارای خودآگاهی نیستند اما مجموعه همه آنها با هم یک سیستم خودآگاه را شکل می‌دهد. چون این نرون‌های مادی رابطه‌ای فراتر از یک ارتباط عادی با هم دارند. آنها دارای درهمتنیدگی اطلاعات هستند. کخ تا آنجا پیش می‌رود که حتی بیان می‌کند یک اکوسیستم مانند یک جنگل که شامل مجموعه‌ای از میلیون‌ها درخت و میلیارد‌ها میلیارد سلول و اجزای اطلاعاتی در‌هم‌تنیده است نیز احتمالا دارای سطوحی از خودآگاهی خواهد بود! به زعم او حتی اینترنت نیز درجاتی از خودآگاهی دارد. بر اساس تئوری IIT هر پدیده مادی ممکن است دارای سطوحی از خودآگاهی باشد که البته هنوز برای ما قابل اندازه‌گیری یا مشاهده نیست. هر اندازه سیستم پیچیده‌تر باشد و میزان درهمتنیدگی اطلاعات آن بالاتر رود میزان خودآگاهی نیز بیشتر می‌شود. تئوری تونونی و کخ اگر روزی به اثبات قطعی برسد نشان‌دهنده آن است که حتی موجودی مانند یک حشره کوچک هم دارای درجاتی از خودآگاهی است. تئوری تونونی و کخ موجب توجه مکس تگمارک یکی از معروف‌ترین فیزیکدانان جهان شد. تگمارک بر این اساس در سال ۲۰۱۵ مقاله‌ای منتشر کرد و با الهام از تئوری تونونی و کخ و بر اساس مجموعه‌ای از محاسبات ریاضی پدیده آگاهی را یک حالت ذاتی از ماده معرفی کرد. در واقع به نظر او همان‌گونه که ماده می‌تواند در حالت‌هایی مانند جامد و مایع وجود داشته باشد حالتی دیگر نیز وجود دارد که همان آگاهی است و ماده می‌تواند در شرایطی خاص در این حالت نیز خود را نشان دهد. همان‌گونه که آب می‌تواند در اثر بالا یا پایین بودن دما خود را به صورت یک بخار یا یک تکه یخ نشان دهد آگاهی نیز ممکن است بر اثر تغییراتی در یک ماده ایجاد شود.
تئوری تونونی و کخ و تئوری مکس تگمارک هنوز تنها یک سری تئوری هستند اما اهمیت آنها در این است که اولا یکی از نخستین تئوری‌های محاسباتی از خودآگاهی را به بشریت ارائه داده‌اند و در ثانی نشان داده‌اند که خودآگاهی را می‌توان به هر ساختار فیزیکی و مادی دیگر به غیر از مغز انسان نیز تعمیم داد. شاید از این پس وقتی می‌خواهیم به یک جنگل یا در مقیاسی بزرگتر به کل سیاره خودمان نگاه کنیم نباید آن را تنها یک سیستم مادی تلقی کنیم. شاید تمامی جنگل‌ها، دریاها و کوه‌ها و زمین ما و حتی تمامی کهکشان‌ها و ساختار کیهانی دارای یک خودآگاهی باشند. اگر بتوان تئوری IIT را به بوته آزمایش‌های بیشتری گذاشت و مکانیسم پیشنهادی آن را در هوش مصنوعی به کار گرفت شاید حتی ایده ایجاد ماشین‌های دارای خودآگاهی نیز چندان غیرممکن نباشد.
نکته پایانی
فهم ماهیت خودآگاهی احتمالا بزرگ‌ترین چالش علمی و فلسفی تاریخ حیات انسان خواهد بود. با وجود پیشرفت‌های چند دهه اخیر ما هنوز درک درستی از این پدیده نداریم و حتی در معرفی آن نیز دچار اختلاف هستیم. با این وجود تئوری‌هایی مثل IIT که توسط کریستف کخ و گوئیلیو تونونی مطرح شده‌اند دریچه‌ای جدید به فهم ما از این پدیده باز کرده‌اند.
* پژوهشگر حوزه فناوری و هوش مصنوعی
اخبار برگزیدهیادداشتلینک کوتاه :