若算力无上限，计算机能否完整复现人类大脑神经元的所有动态连接，进而产生自主意识？

不二如是

这个问题太有趣了，科学家们确实在尝试用数字方式重建并模拟大脑。

在这个尝试中，最大的问题应该就是算力了。

目前对于大脑皮层的数字化尝试主要还是在老鼠上（毕竟这个多伦理也好过），其中最具代表性的研究是 Markram 团队在 Cell 上发表的工作——《Reconstruction and Simulation of Neocortical Microcircuitry》。

他们选取了 2 周龄大鼠的后肢体感皮层，涵盖第 1–6 层的一小块组织，也就是一个典型的皮层微柱。他们利用电生理记录、三维重建和数学建模，对小鼠大脑皮层柱状结构进行数字化建模与模拟。



他们的成果非常惊人的，团队重建了约 3 万多个神经元、3.7 千万个突触 的连接网络，并能在超级计算机上运行，观察到复杂的放电模式与神经网络动力学。



但问题也立刻显现出来：

即便是这样一个有限体积的微电路，要完整运行一次模拟，也需要庞大的计算资源和能耗。

研究者们坦言，算力仍然是全脑模拟的最大瓶颈！

那，如果换成人脑呢？

人脑的复杂度远超老鼠。

大约有 860 亿个神经元，每个神经元可与成千上万个突触相连，总突触数达到的10¹⁴~10¹⁵量级。

这意味着，如果用同样的模拟方式把人脑搬进计算机，算力需求将是之前老鼠模拟的成千上万倍。

即便是当今最先进的超级计算机，也完全承受不住。

所以目前实际上我们是没办法完整复现人类大脑神经元的所有动态链接的，也就没办法考虑产生自主意识的问题。

那问题来了，假设想题目中所想，我们算力无限，能源无限了呢？

那我们可以尝试考虑，就真实世界的大脑高 1 比 1 的复刻。

其中包括每一个神经元的电生理活动，每一个突触的短时程与长时程可塑性，还要考虑胶质细胞的调控作用，以及连神经递质在突触间隙的扩散都能模拟出来。

那么从物理学角度考虑，这东西确实可行。

也就是换句话说，无限算力确实可以让我们把大脑的物理运行过程完整地搬到数字空间中。

那这就进入到了下一个问题。

这种模拟出来的数字大脑，能产生意识吗？

这里就非常的抽象且复杂了，我尽量用一些科普的话来描述。

关于这个回答，目前学界有很多不同的推测，而因为实验没办法落地，所以也很难说谁的观点是正确的。

其中核心的争议点是，意识的产生是否依托于生物的生物物理结构。

怎么个意思呢？

我大概解释下正反方的观点。

正方认为：

只要信息处理模式完全一致，意识就会自然涌现。

因此，一个 1:1 的数字大脑应当和生物大脑一样，有主观意识。

这个观点可以理解为，用硅基神经替代生物神经，没道理在生物神经上能涌现出的意识，换了一个载体就不行了。

而反方则认为：

数字模拟只能模拟出因果关系，无法展现出物理的因果结构。

简单的理解就是，比如我们用计算机模拟出大型风洞，只是模拟出了风洞的数据，而并没有产生风。

也就是说，反方认为生物的意识依赖具体的生物物理过程（离子流、膜通道、场耦合等）。

光模拟计算还不行，还要模拟出生物物理结构，比如电磁场。

所以两者争议的内容概括下来就是，意识取决于系统的内在因果结构与整合信息 Φ；

一个在标准芯片上运行的全脑数值模拟，不确定是否拥有与生物脑相当的Φ，也就没办法确定是否会有意识。

到目前为止，科学没有任何实验能确定回答这一问题。

但，即便有了无限算力，还有很多值得考虑的问题。

首先是分辨率问题，我们要模拟倒什么层级？题目中提到的是神经元的放电模式，这个层级够吗？

是不是需要必须精确到离子通道、蛋白质构象甚至量子效应？很有可能不同分辨率可能直接决定意识能否涌现。

另一个就是封闭性问题，我们知道大脑不是个孤立系统，它需要身体提供激素、免疫信号与感觉输入。

如果只复现大脑，而忽略身体环境，能否得到真实的意识？

最后的问题，也是一个最大的问题：

怎么知道它是真的有意识？

什么意思呢，就是说，即便你模拟出了一个 1:1 复刻的数字大脑，这个大脑告诉你说我有意识，那怎么确定它真的是有意识呢？

或者说怎么排除这不是语言仿真。

毕竟现在很多 LLM 大模型都号称能通过图灵测试了。那怎么确定你这个数字脑是真的有意识呢？

这就进入倒一个哲学领域了，哲学上有一个经典的哲学僵尸问题。

哲学僵尸就是指在物理构造、行为表现与人类完全一致但缺乏主观意识体验的假设性存在物 。

主要是用于挑战物理主义对意识的解释，探讨身心关系的本质。

支持者认为其逻辑可能性足以质疑物理主义，反对者则主张意识与物理状态不可分割。

所以细看，其实题目里的问题倒最后，还是落到了哲学领域上。

也就是说，如果算力无限，我们可以完整模拟人类大脑的物理过程。

但模拟是否等于真正的意识，这个问题可能永远超出计算本身，仍然是科学与哲学共同的悬念。

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不二如是

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