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认识或知觉内在或外在存在的状态或性质 来自维基百科，自由的百科全书
意識（consciousness）的最基本理解或闡釋，是個體對其內部和外部存在的感知或認識[1]。進一步的解釋，意識是機體對周圍環境及自身的認知能力和覺察能力，也是大腦高級神經中樞功能活動的綜合表現或狀況，具有「感覺體驗」（視、聽、體感覺等）和「非感覺體驗」（意志、情緒、記憶和思維等）等多種要素[2]。一般說來，意識包含知覺（意識包括了知覺、記憶、思考、情感等多個方面），但在某些特定條件下，知覺過程可能以「無意識知覺」[3]的形式發生，即不伴隨明確的意識體驗[4][5]。
儘管哲學家、神學家、語言學家和科學家對意識這一概念進行了數千年的分析、界定、詮釋和辯論，但意識的本質仍然令人費解、留有爭議[6]，是「我們生活中最熟悉卻也最神秘的方面」[7]。關於這個話題，也許唯一被廣泛認同的概念是對於它存在的直覺[8]。關於意識究竟需要研究和解釋什麼，人們有不同意見。有時，意識被視為是心智的同義詞，有時又被認為是心智的一個方面。
過去，意識被認為是一個人的「內在生活」，一個由內省、個人思想、想像和意志組成的世界[9]。如今，意識的定義往往包括某種體驗、認知、感覺或知覺。它可能是後設認知、自我意識等，並可能隨時間變化[10][11]。
有關意識的描述、定義或解釋範圍包括：簡單的清醒狀態、透過「內省」探索自我與靈魂、比喻性的「內容流」[a]，或是產生於大腦的一種精神狀態、精神事件或精神過程。意識研究範圍、觀點與猜想的多樣性也令人們懷疑：關於意識，我們是否提出了正確的問題[12]。
自笛卡爾和約翰·洛克以來，西方哲學一直努力尋求對意識的理解，並希望闡明如何將個人的意識放入更大的世界圖景。有關意識的問題至今仍是分析哲學和大陸哲學的核心關注，此為分析哲學發展出了現象學，而大陸哲學則發展出了心靈哲學。
意識是認知科學跨學科研究的重點，相關領域包括心理學、語言學、人類學[14]、神經心理學和神經科學。其中首要的問題是，信息在轉化為意識的過程中，生物學和心理學層面上所涉及的過程，即探索意識與神經和心理學之間的關聯。
在醫學中，人們透過患者的喚醒和響應狀態評估其意識。研究發現意識狀態為連續體，範圍從高度的警覺與理解，至意識混亂（disorientation）、譫妄、失去有意義的交流，直至失去對疼痛刺激的反應能力。[15]對於意識的實踐研究關注評估重症、昏迷或麻醉患者的意識存在，並探索治療意識受損或混亂的方法。[16]意識水平可以透過觀察標準行為加以確定，比如使用拉斯哥昏迷指數等評估指標。
多個世紀以來，對於意識這一概念始終存在著不同的定義，缺乏統一的認可。各種定義都展示出看似相關的含義，但不同定義之間亦可能引發爭議。舉例來說，人們就內在認知和對外部物理世界的感知之間的差異，有意識與無意識的界定，以及非物質的精神實體或精神活動的概念等問題存在不同觀點。
有關意識的常用定義包括來自《韋伯第三版詞典》（1966年版，卷一，第482頁）的：
《劍橋詞典》將意識定義為「理解或意識到某物的狀態」。[17]《牛津活詞典》定義意識為「感知到周圍環境並作出反應的狀態」，「個體對某物的認知或感知」，以及「心智對自身和外部事件認知的事實」。[18]
為了更加準確的定義意識，哲學家也創造了自己的行話。1998年出版的《勞特利奇哲學百科全書》如此解釋意識：
意識—哲學家主要以四種方式使用「意識」：普遍的知識、意向性、內省（以及由此產生的知識）和現象經驗……心智中的某個事物只有在進行內省（或準備內省）時才會被「內省意識」察覺。內省常被認為是用作獲取個體心靈狀態的主要手段。經驗或其他精神實體只在可被經驗時才稱為「現象意識」。一些明確的例子包括：感知經驗，例如味覺和視覺感知；身體知覺經驗，例如癢和疼痛；想像經驗，例如經驗自己的行為或感知；思維流，例如以語言或圖像進行思考的體驗。內省和現象意識似乎是相互獨立或無關聯的，不過尚有爭論。[19]
許多哲學家和科學家對於意識定義中的循環論證或模糊性感到不滿。[20]在1989年版《麥米倫心理學詞典》（The Macmillan Dictionary of Psychology）中，英國心理學家斯圖爾特·薩瑟蘭對意識的定義更像是表達了對定義本身的懷疑：
意識—對感知、思維和感受的擁有；認知。意識是難以用可理解的術語定義的，只在理解意識的內涵之後才能理解這些用作定義意識的術語。許多人錯誤地將意識等同於自我意識，也即僅僅把擁有意識等同於對外部世界的認知。意識是迷人卻難以捉摸的現象：難以闡明它是什麼、它能做什麼，以及它的演化緣由。關於意識，人們幾乎沒有寫下過任何值得閱讀的東西。[20]
詞典中關於意識的定義會對研究者的假說及工作方向造成重要影響：
如果對環境的認知……是意識的標準，那麼即使是原生動物也具備意識。而如果對認知的認知才算是意識的體現，那麼甚至很難說猩猩或人類嬰兒擁有意識。[21]
許多哲學家認為，儘管哲學家們難以為意識作出準確定義，但意識本身是個統一的概念，它可為大部份人所理解。[22]然而也有人指出，從人們對意識定義的分歧中顯示出不同人對意識可能有不同的理解，例如意識的主觀與客觀層面。或者說，意識可能包含了多種不同含義，而這些含義之間並沒有簡要的共通元素。[23]還有人主張，我們應當將意識的概念從我們對心智的理解中剔除，這種觀點被稱為意識語義論（consciousness semanticism）。[24]
大多數意識哲學相關作家都持有某個特定的觀點，並根據這個觀點組織論證材料。調查顯示，當中最常見的方向是選擇歷史上與其觀點最接近的哲學家，例如笛卡爾、洛克、康德等，並跟隨這些哲學家的思想調整自身立場。另一種方式是依據基礎問題設定哲學立場。
哲學家與非哲學家對於意識有不同的理解。[25]多數人對意識的存在抱有直觀信念[22]，但懷疑論者對這種信念提出了質疑。他們認為此種信念是源於意識概念中內在的不一致性，或者人們對意識的理解實際上是以錯覺為基礎的。例如，英國哲學家吉爾伯特·賴爾提出，傳統上人們基於笛卡爾式的二元論理解意識，但事實上這種二元論錯誤地區分了心靈與身體，或是錯誤地區分了心靈與外部世界。他表示，我們談論的並非是心靈、身體或世界，而是個體及其在世界中的活動。因此，在談論「意識」的過程中，我們誤以為存在一種分別於行為和語言理解的事物，並將這種事物稱為意識。[26]
美國哲學家內德·布洛克指出，關於意識的討論經常混淆兩種不同的意識：現象意識（phenomenal consciousness）和取用意識（access consciousness）。[27]據布洛克所言，現象意識是指純粹的經驗，也即以我們藉助身體感受到的運動、顏色、聲音、感知、情緒、感覺等。從這些外部經驗中獲得的主觀性稱為感質。而取用意識則是對上述經驗的獲得、處理與反應過程，我們從心靈中獲取信息，將其用於口頭表達、推理、控制自身行為的現象。因此，當人們在感知時，感知得到的信息是取用意識；當人們在內省時，關於思維的信息是取用意識；當人們在回憶時，關於過去的信息是取用意識。大部份哲學家都接受了這一區分，不過也有部份哲學家（例如丹尼爾·德內特）對區分的有效性表示懷疑。[28]澳大利亞哲學家戴維·查爾莫斯認為，取用意識可由對於人體感受機制的科學研究獲得進一步理解，但關於現象意識的理解卻更加複雜：他稱其為意識的困難問題。[29]
也有哲學家不滿足於布洛克提出的兩類區分，美國哲學家威廉·萊肯在其作品《意識和經驗》中提出至少存在8種意識的明確區分：有機體意識、控制意識、意識對象[b]、狀態/事件意識、可報告性、內省意識、主觀意識、自我意識），萊肯表示，甚至是這8種意識也為包含部份難以解釋的意識形式。[30]
此外，還有對於現象意識和取用意識是否總是共同存在，或它們是否可各自存在的爭論。儘管獨立於取用意識存在的現象意識更被廣泛接受，但也有一些關於獨立於現象意識存在的取用意識的猜想。例如在「哲學殭屍」思想實驗中，假設存在有外觀與行為與正常人沒有差別的人，但他們卻不具備任何主觀性。[c][31]不過，布洛克對上述說明仍保留了部份懷疑態度，他在結論中寫道：「我不知道是否真的存在只有取用意識，而沒有現象意識的實際案例，但我希望我展示出了這種狀況概念上的可能性。」[27]
美國哲學家山姆·哈里斯曾表示，「從你的經驗的角度看來，你並非是由原子、細胞和器官組成的身體，你是意識及其不斷變化的內容。」[32]從這種觀點出發，意識就成為了一種主觀、永恆的存在領域，事物（意識的內容）在此之中流動。
翻譯家克里斯多福·崔克（Christopher Tricker）提出，道教典籍《莊子》中鯤鵬的形象可以映射到上述的意識領域。《莊子·逍遙遊》中描繪了鯤鵬巨大的身軀橫跨數千里，翅膀展開如垂天之雲。崔克指出：「鯤鵬展翅遮天，類似地，你的意識之翼也延伸至地平線。他人的意識翅膀也延伸至地平線，你是鯤鵬中的一隻，也是眾鳥中的一員。」[33]
心靈過程（例如意識）和物理過程（例如大腦活動）看似相關，然而人們尚不清楚它們之間的具體運作方式。
最早探討這個問題的哲學家是笛卡爾，他為此作出的回答被稱為笛卡爾式二元論。笛卡爾提出，意識存在於一個非物質領域，他稱之為心靈實體，而物質則存在於他所稱的廣延實體中。[34]他主張這兩類實體可在大腦中相互作用，可能是在一個叫做松果體的小型結構中實現的。[35]
儘管笛卡爾為此作出的解釋被後世廣泛接受，但很少有哲學家對該解釋感到信服，他有關松果體的假說尤為受到嘲笑。[36]然而，也沒有新的假說能獲得笛卡爾式二元論一般廣泛的接受度。新提出的假說可粗略地分為兩類：第一種維持了笛卡爾關於意識與物質領域的分立，但對這兩個領域的相互作用提出了不同說法；另一類假說則轉向了一元論，認為只有一種存在，意識與物質只是這種存在的兩個不同方面。這兩類假說中亦各自包含多種變體，二元論可分為兩種主要類型：實體二元論（這種說法認為，構成心靈的實體不同於構成物質的實體）和性質二元論（這種說法認為，雖然世界由物質實體構成，但該實體存在兩種分立的性質：物質的性質與心靈的性質）。一元論可分為三種主要類型：物理主義（主張心靈由物質通過特殊的方式生成）、唯心主義（主張只存在思想與經驗，而物質只是幻覺）和中立一元論（主張心靈與物質是一種獨特事物的兩面，而這種獨特事物既不同於心靈也不同於物質）。除上述類型外，也有許多難以歸類的異類假說。[37]
18世紀，隨著牛頓提出了宇宙中普遍適用的定律，有些哲學家開始思考，是否可以使用純粹的物理定律解釋心靈。其中首位具有影響力的推行者是法國啟蒙思想家朱利安·奧弗雷·拉·美特利，他為此創作了《人是機器》，用以論證人也如宇宙中其他事物一般，只是物理定律的產物。然而，他為此作出的論證十分晦澀難懂。[38]現代關於意識的理論主要基於心理學和神經科學。由神經科學家傑拉爾德·埃德爾曼[39]、安東尼奧·達馬西奧[40]，以及哲學家丹尼爾·德內特[41]等人寄希望於從大腦內部神經事件出發解釋意識。部分神經科學家，例如克里斯托夫·科赫[42]已探索了構成意識的神經學基礎，但並未嘗試構建一個全面統一的理論。與此同時，計算機科學家也在藉助人工智慧技術，嘗試在電腦程式中模擬或嵌入意識。[43]
部分理論物理學家提出，傳統物理學在本質上無法對意識整體作出解釋，但量子理論或許可以填補這些不足。一些理論家為此提出了量子心靈理論。[44]較為出名的相關理論包括喬治城大學神經心理學者卡爾·H·普里布拉姆和美國物理學家戴維·玻姆提出的全腦理論，以及由美國亞利桑那大學學者史都華·哈默洛夫和英國物理學家羅傑·彭羅斯提出的協調客觀還原假說。部分量子心靈理論同時解釋了現象意識與取用意識。不過，尚未有量子心靈理論被實驗證實。最近於蛋白質中量子糾纏相關的研究[45]或許會證偽哈默洛夫等人提出的協調客觀還原假說。截至目前，多數科學家和哲學家認為基於量子理論的意識解釋沒有說服力。[46]
除意識的困難問題（即如何從物理基礎中生成心靈體驗[47]）以外，還有一個更加具體的問題，那就是既然事件的發展取決於先前發生的事件，那麼我們如何擁有能夠控制自身決策的信念。這一話題的爭論點在於對自由意識的科學和哲學理解。
許多哲學家相信，意識的核心特徵是經驗，而經驗只能從內部（主觀的）獲知。但如果說經驗只能憑藉主觀獲知，而無法體現於外在方面，那麼為什麼大多數人仍相信他人也具備意識，但其他物體例如樹和石頭卻沒有意識呢？[48]上述問題被稱為「他心問題」。[49]有人相信可作出與人類相似行為，卻不具備意識的「哲學殭屍」是可能存在的，那麼對這些人而言，他心問題就顯得尤為尖銳。[50]伊利諾州立大學哲學家格雷格·利特曼（Greg Littmann）對意識和他心問題有深入研究[51]，而匹斯堡大學哲學教授科林·艾倫（Colin Allen）則將這個問題與人工智慧機器人的相關議題相關聯。[52]
對於這個問題，最常見的解答是，人們相信他人具有意識，因為他們觀察到他人的外貌和行為與自己相似，因此根據外觀和行為的相似性，推斷他人在其他方面也具有類似的特徵，包括意識。[53]然而，這個解釋存在一些問題。首先，這種說法違背了最小化原則，因為解釋他人的行為並不需要假設他們具有意識。[53]有些哲學家，例如丹尼爾·德內特在一篇標題為《殭屍的不可思議的荒謬性》（The Unimagined Preposterousness of Zombies）研究報告中反對哲學殭屍理論，他聲稱給出這個推斷的人事實上根本不知道自己所要表達的東西。[54]那些認為"哲學殭屍"是不存在的哲學家普遍認為，人們的行為（包括口頭表達）可顯現出他們的意識，而我們之所以認為他人具有意識，正是基於這些行為的觀察。另一個更直接的解釋是，人們相信他人具有意識，是因為他人可以描述他們的經驗。[55]
多個世紀以來，科學界一直迴避意識研究話題，因為意識現象的主觀性與客觀的科學實驗方法難以相協調。[56]1975年，美國心理學家喬治·曼德勒發表了一篇極具影響力的心理學文章，他在文中區分了緩慢、序列化、有限度的意識過程和快速、並行、擴展的無意識過程。[57]1984年科學與宗教論壇（The Science and Religion Forum）年度會議以「從人工智慧到人類意識」為主題，呼籲將意識的本質作為研究對象，英國人工智慧學者唐納德·米奇是本次會議的主題發言人。自1980年代開始，一些神經科學家和心理學家開始參與到一個新興的研究領域「意識研究」，並由此產生了許多實驗研究。這些研究發表在各類書籍[58]或學術期刊（例如《意識與認知》、《意識研究前沿》（Frontiers in Consciousness Research）、《精神》、《意識研究雜誌》），並有多個團體（例如意識科學研究學會[59]、意識研究學會）定期組織相關會議。
現代醫學和心理學常會設計一些心理學實驗（例如使用閾下知覺探究知覺的促發效應），並通過案例研究探索創傷、疾病、藥物等對意識的影響。總體而言，對意識的科學研究主要基於兩個核心概念。其一將意識內容與來自人類受試者的主觀經驗報告相對應，其二則是基於神經學者和醫學研究者對行為失常患者的觀察與研究。上述兩種概念的最終目標都是建立一種評估人類或動物意識的方法，並藉此探究意識的神經和心理機制。[42]
因缺乏普遍認可的操作定義，關於意識的實驗研究存在一些困難。在大多數以人類為實驗對象的意識實驗中，人們的主觀報告被視為觀察意識內容的手段。[60]例如，當實驗參與者持續觀察奈克方塊時，他們可能會報告自己體驗到觀察對象在兩個3D圖像之間的持續變化，儘管實際的刺激源（奈克方塊）並未發生變化。[61]意識實驗的目標是揭示意識感知（通過參與者的口頭報告獲取）與大腦活動和行為之間的關係。在某些實驗範式，如反應促發中，儘管參與者口頭報告沒有感知，但他們的行為明顯受到刺激的影響。適當的實驗設計可以增強促發效應，但同時會減弱對促發的識別（雙重分離）。[62]
雖然口頭報告通常被認為是最可靠的意識體驗來源，但也存在一些問題。[63]首先，如果口頭報告被視為一種觀察，就像其他科學領域中的實驗觀察一樣，那麼口頭報告也可能包含錯誤。然而，很難想像主體為何會對自身經驗有錯誤認知，而且這種錯誤幾乎無法檢測。[64]對此，丹尼爾·德內特提出了他者現象學理論，他認為我們應該將口頭報告視為可能正確也可能錯誤的故事，但這一觀點尚未被大多數研究者接受。[65]口頭報告的另一問題是，這種方法過於依賴語言，因此在不具備語言能力的個體（例如人類嬰兒、動物或大腦受損患者）中難以實踐。此外，部分哲學家認為，至少在理論上可能存在口頭報告與意識體驗的完全分離，即存在一種雖無內在意識，卻能詳細敘述意識體驗的哲學殭屍。[66]
儘管在實踐中，口頭報告被認為是記錄意識的最佳來源，但也存在其他用於意識記錄的方法。[67]醫學領域中，口頭報告、喚醒、大腦活動和目的性移動通常被用於測量意識。在研究對象缺乏口語能力的情況下，通常會使用後三種方法。[68][69]不過，喚醒和目的性移動在意識測量中的有效性存在爭議。許多科學研究顯示，即使在無意識狀態下，人類受試者也可以被誘導出現有目的的行為[62]。此外，關於神經科學中的自由意志的實驗研究還顯示，受試者執行目的行為的經驗有時與實際行為不符，從其大腦記錄的電活動模式也不一致。[70]
自我意識是另一種衡量意識的方法，其涉及是否有能力將自己與他人區分開來。美國心理學家戈登·G·蓋洛普在1970年代創造了鏡子測試法，該方法將動物置於鏡子前，觀察它們是否能識別出鏡中形象為自己，而不是其他動物個體。在經典的實驗過程中，實驗者會在動物額頭塗抹顏色斑點，觀察它們是否會嘗試觸碰或清理該斑點，以此確認動物是否識別出了自己的形象。[71]已經觀察到通過鏡子測試的動物包括年齡大於18個月的人類、猩猩、寬吻海豚、虎鯨、鳩鴿、喜鵲、大象。[72]
大部分科學研究關注主體的意識報告與其大腦活動之間的關係，大腦中處理意識的最小集合[d]被稱為意識相關神經區。這些研究期望發現大腦中的某特定區域，或是某種特定激發模式，並將這些區域或模式與意識認知相關聯。對大腦活動的物理性質測量需要用到大腦成像技術，例如腦電圖（EEG）或功能性磁共振成像（fMRI）。[73]
另一觀點認為，意識的形成可能與大腦中的高頻神經震盪（gamma波）相關。這種觀點最先於在上世紀80年代由克里斯托夫·馮德·馬爾斯堡（Christof von der Malsburg）和沃爾夫·辛格（Wolf Singer）提出，他們認為大腦中的gamma震盪可解決綁定問題，因為該震盪可將大腦不同部分的信息整合為一致的經驗。[74]美國神經科學家羅多爾福·利納斯提出，意識生成於視丘-大腦皮層經常性共振，視丘用於接受從外部獲取的運動與感知信息，特定的視丘皮層系統（直接與感知處理相關的部分）負責處理意識內容物，而非特定視丘皮層系統（中央內側視丘）負責提供意識語境，兩者透過gamma神經震盪交互，由此形成完整的意識體驗。[75]
諸多研究表明，大腦中的初級感官區活動並不足以生成意識：即使大腦相關區域，例如初級視覺皮層（V1）顯示出對刺激的清晰的電反應，受試者仍可能作出無知覺的報告。[76]意識的形成似乎需要更高級腦區的參與，尤其是前額葉皮質，它涉及一系列高級感知，例如用作決策與抽象思考的管控功能。[77]有潛在證據表明，「自上而下」的神經活動[e]比「自下而上」的神經活動更具意識的可預測性，即「自上而下」的神經活動更可能生成與維持意識。[78]除了前額葉皮質外，還存在其他可能參與高級神經活動的區域：例如，希臘神經科學家尼科斯·洛戈塞蒂斯與其同事的研究顯示出，當有爭議的視覺圖像展示於雙眼前（即出現雙眼競爭時的多穩態知覺），大腦顳葉中對視覺刺激有反應的神經元亦反映出視覺知覺。[79]這表明在視覺感知中，顳葉中的某些區域也扮演了重要角色。此外也有研究和實驗顯示，在處理周邊視野時[f]，視覺腦區自上而下的反饋可能更弱或幾乎不存在。[80]但儘管如此，人類依舊可以透過自下而上的初級視覺皮層活動感知到周邊視野。[80][81]此外，即使是初級視覺皮層自下而上傳導的中心視野信號，也可能會被高級腦區否決：如果視覺感知結果與腦內對外部世界的視覺模型不符，那麼自上而下的反饋機制可能會否決這些來自視覺系統的信號，從而導致這些視覺信息不為意識所察覺。[80][81]
腦內原始的電反應與意識沒有相關性，但神經反應調節或許和現象意識相關，它與視覺刺激的一個重要方面——刺激強度存在關聯，包括視覺感知到的亮度、對比度等。丹科·尼科利奇（Danko Nikolić)帶領的研究團隊發現，個體對亮度變化的感知與神經放電率調節和神經協同相關。[82]一項功能磁共振成像研究顯示，上述發現僅限於初級視覺區域。[83]也就是說，初級視覺區域中神經放電率及放電同步性變化可能對應了感質（至少是某些特定類型的感質）的神經模式。
2013年，科學家提出了擾動複雜指數（perturbational complexity index，PCI），用以表示大腦皮層對經顱磁刺激電生理反應的算法複雜度。研究表明，當人處於清醒、REM睡眠或閉鎖狀態時，其擾動複雜指數要高於處於深度睡眠或植物狀態的時期。[84]因此，該指數或許可作為意識狀態的一種量化標準。
如果假設部份非哺乳動物也具備意識，那麼或許可從生物演化角度探索意識的相關問題。例如，如果假設鳥類具有意識（鑑於鳥類廣泛的認知能力，許多神經科學家和動物行為學家都持有這種看法），那麼透過對比鳥類和哺乳動物的大腦，或許可以發現意識的神經解剖學基礎。鳥類的腦結構與哺乳動物有很大差別，如果它們都具備意識，那麼其中很可能存在某些共同之處。巴特勒（Butler）等人的研究[85]指出，應用在哺乳動物的一些主要大腦理論[86][87][88]似乎也適用於鳥類。哺乳動物大腦中與意識緊密相關的結構也可在鳥類大腦中找到對應物。因此，克里克和科赫[86]，愛德曼（Edelman）和托諾尼[87]，以及科特里爾（Cotterill）[88]提出的大腦理論似乎暗示了鳥類意識的存在。愛德曼還區分了他所謂初級意識（人類和非人類動物所共有的意識特徵）和高等意識（僅出現在具備語言能力的人類身上）。[87]不過，前述理論也存在無法與鳥類意識相容的部份。例如，克里克和科赫曾提出哺乳動物中的第5層神經元（layer 5 neurons）在意識形成中扮演重要角色，但因鳥類大腦的形態差異，其中並不存在類似的結構。與之類似，埃克爾斯提出的理論也無法應用於鳥類大腦，因為鳥類大腦中並未發現樹突狀的相似結構。[89][90]此外，有關鳥類意識的假說也引發了對爬行動物大腦理論的研究。鳥類和爬行動物的大腦在結構上存在連續性，這或許意味著意識的系統發生歷史比多數神經科學家認為的要更加久遠。
加利福尼亞大學洛杉磯分校的神經科學家霍阿金·富斯特主張，人類高級意識的形成與前額葉皮質以及與語言能力相關的韋尼克區和布洛卡區密切相關。[91]
2016年的一項研究檢查了與昏迷和植物狀態相關的大腦區域，指出腦幹前背側的橋腦蓋與兩個皮層區域——左腹側島葉和前扣帶皮層的功能連接促成了意識的形成。也就是說，上述三個腦區協作生成意識。[92]
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科學界為意識提出了許多模型[93][94][95]，阿德里安·多里格（Adrian Doerig）和同事總結了13種意識模型[95]，而阿尼爾·賽斯和蒂姆·貝恩（Tim Bayne）則總結出了22種主要的意識模型。[94]
全局工作空間理論（GWT）是由美國認知心理學家伯納德·巴爾斯於1988年提出的意識理論。[96]巴爾斯的這個理論將意識比喻為劇場燈光聚焦下的演出過程，作用是聚合來自大腦各處的無意識或自主活動，並將這些活動廣播給其它的無意識網絡（也即比喻中處於劇場暗處的觀眾）。[96]該理論後續經由認知科學家斯坦尼斯拉斯·德哈內和萊昂內爾·納卡什進一步完善。[97]
資訊統整理論（IIT）主張，意識是信息處理過程的副產物，處理的信息在達到一定的複雜度時，意識便會自然生成。[98]該理論的支持者認為，神經元或許能為意識提供物理基礎，因為它們的運作機制被用作信息整合。[99]
協調客觀還原假說（Orch OR）認為意識產生於神經元內部的量子層面。該機制的核心是一種被稱為客觀還原的量子過程，基於神經元內微管之間的協調作用。不過，目前的量子理論還未包含該理論所需的量子細節。[100]
針對意識的演化起源，以及此項演化特徵是否具備生存價值，學者們仍有不同觀點。一些人認為意識是演化的副產物。有關意識的演化起源有以下幾種說法：1）意識始見於最早的人類；2）意識最早出現於最初的哺乳動物中；3）意識在哺乳動物和鳥類中獨立演化；4）意識最早出現於最初的爬行動物中。[101]也有學者將意識的出現定位在早期動物神經系統出現時期，或脊椎動物出現時期，時間點大約是距今5億年前的寒武紀。[102]唐納德·格里芬在作品《動物心靈》（Animal Minds）中提出了意識的漸進演化過程。[103]所有上述意識起源的說法都伴隨有意識可能帶來的生存價值的討論。
英國生物學家托馬斯·亨利·赫胥黎曾在論文《論動物是自動機假說及其歷史》（On the Hypothesis that Animals are Automata, and its History）提出了意識的副現象主義觀點，他認為意識只是神經活動的副產物：「就像是火車蒸汽引擎工作時的汽笛聲，不會對其他機械部件的造成任何影響」。[104]美國哲學家威廉·詹姆士以文章《我們是自動機嗎？》（Are We Automata?）反對赫胥黎的觀點，他為心身關係提出了演化論證，認為如果意識的維持與發展是自然選擇的結果，那麼意識可能不僅僅是受到神經過程影響，它本身或許就具備生存價值。[105][106]哲學家卡爾·波普爾在《自我與腦》（The Self and Its Brain）中也提出了類似觀點。[107]
關於意識處理的主要功能的最新觀點認為，現象意識是對原本分離的神經活動與信息處理過程的整合，其被稱為「整合共識」（integration consensus）。另一由傑拉爾德·埃德爾曼提出的「動態核心假說」指出，不同腦區之間以大規模並行方式存在的相互連接，形成動態變化的核心。[108]埃德爾曼特別強調了高級意識在人類進化中的重要作用，這種高級意識與人類及其他非人類動物共有的基本意識有所不同，從而表現出人類與其他動物的不同之處。意識的集成功能為兩個傳統問題（區分和整合）提供了答案：藉助意識，人類能夠區分無數從感官獲取的場景和細節，同時通過意識將這些獨立的信息融合為一個整體，使經驗被感知為一個整體。然而，我們尚不清楚哪些類型的信息需要通過意識來整合，哪些信息可以在沒有意識的情況下整合。此外，意識在整合過程中的具體作用機制也還未被完全理解。因為顯然，並非所有的信息都需要意識進行傳遞，例如與持續性植物狀態、反射、無意識相關的神經活動以及低級別感知分析等。並且許多類型的信息可以在無意識的情況下傳播並與其他信息結合，如腹語效應等感官間的交互現象。[109]因此，仍不清楚為何在特定信息的整合中需要有意識的參與。[109]
此外，即使是確信意識已有充分定義的學者，他們對於除人類以外還有哪些動物具備意識仍存在許多爭論。[110]埃德爾曼明確提出，人類和其他動物都擁有初級意識，這使得確定意識的演化時間點和特性變得更加困難。有些科學家認為意識是一種適應性特徵。[111]約翰·埃克爾斯（John Eccles）在論文《意識的演化》中提出，意識起源於哺乳動物大腦皮層的解剖結構和生理特性。[112]彼得·卡拉瑟斯進一步指出了意識的潛在生存優勢，個體可以透過意識區分外在世界的表象和真實狀況，由此避免被感官欺騙（例如，意識到前方的水源可能只是一個錯覺），或者通過觀察其他個體的行為特徵，做出符合自身利益的合作或欺詐行動。[113]
然而，也有哲學家提出，意識或許並不能為演化過程提供功能優勢。[114][115]他們以哲學殭屍為例論證自己的觀點，指出如果兩個個體的行為相同，那麼是否具備意識並不能為演化帶來任何優勢。[116]因此，有人提出，意識並非是演化的結果，而是其它演化功能（例如增長的腦容量或大腦皮層重整）的副產物。[102]他們將意識比作是視網膜上的盲點，其並非視網膜的演化適應，而只是由軸突特定排列方式導致的現象。[117]史蒂芬·平克、喬姆斯基、埃德爾曼、薩爾瓦多·盧瑞亞等學者認為，人類語言的出現有助於記憶和學歷能力的調控，並有助於高級意識的發展。
在某些情況下，大腦似乎會失去意識，比如在無夢睡眠或昏迷狀態下。此外，還存在多種意識改變的情況，例如在酒精或藥物的作用下，或是因為大腦受損而導致的意識異常。[118]這些意識改變的狀態伴隨著思維的變化，擾亂了對時間的感知，導致控制力缺失或情緒變化。此外，還可能導致身體圖像的改變以及對事物意義和重要性的認知變化。[119]
最常見的兩種意識改變狀態是睡眠與夢。雖然從外部觀察，人在無夢睡眠和有夢睡眠時看起來很相似，但它們在大腦活動模式、代謝行為和眼球運動方式上有顯著的不同，這表明人在這兩種狀態下有著不同的經驗和感知。從無夢睡眠中喚醒的受試者只能報告模糊、粗略的思維概況，其經驗無法形成連續的敘事。而從夢境中喚醒的受試者則可以報告更加詳細的意識體驗，其中事件更具連續性，不過也可能會被一些古怪離奇的夢中事件中斷。[120][與來源不符]夢境過程的思維呈現出更高的無理性程度，但無夢和有夢狀態都伴隨著記憶的快速消退：從無夢睡眠中醒來時，睡眠時的思維內容會在數秒內消失，而從夢境中醒來時，如果沒有刻意刷新記憶，夢境相關的回憶會在幾分鐘內消失。[121]
有研究者指出，病患在部分癲癇發作時的體驗可能是一種意識的改變狀態。[122][123]部分癲癇發作時，意識的某些方面受損或缺失，而另一些方面（一般是自動行為）不受影響。相關測量顯示，患者在癲癇發作時表現出更高的警覺程度，其注意力完全沉浸在發作所帶來的體驗中，從而表現出無法專注、注意力轉移的現象。
酒精和多種藥物都有可能對意識產生影響。[124]這些藥物包括包括用作鈍化知覺的鎮靜劑、增強感官體驗的興奮劑、大麻、神入感激發劑與放心藥MDMA[g]，以及致幻劑。[118]致幻劑包括LSD、麥司卡林、賽洛西賓、N,N-二甲基色胺等，一些使用這類藥物的人聲稱藥物使用體驗具有神秘的精神特質。與酒精相比，這類藥物對大腦的影響尚未完全明確[124]，但有潛在證據顯示可能與神經遞質血清素相關。[125]
還有研究指出，瑜伽和冥想也會影響意識。研究者發現，冥想時的腦波模式與日常反思時有所差別。然而上述結論還存在爭議，因為還沒有足夠證據表明在冥想狀態下，意識的生理狀態是否有顯著差異。[126]
美國心理學家查爾斯·塔特在1960-70年代詳細研究了意識的改變狀態。他將意識視為多種過程的組合，這些過程包括：外向感知（例如觀察外部世界）、內向感知（感知身體部位）、輸入處理（理解所見之物的意義）、情緒、記憶、時間感知、評估與認知處理、運動輸出（對外部事件作出的動作反應與行為表現）、與環境的交互。[127][自述來源]塔特認為，所有這些過程都可能會因藥物或其他方式而發生變化，但這些觀點並未得到經驗研究的充分證實。近期的問卷研究表明，藥物影響下的意識改變狀態包含以下11種特徵：對統一體的體驗、靈魂體驗、幸福感、洞察力、出體、感知與控制力缺失、焦慮、複雜意象、基本意象、音畫聯覺、感知意義扭曲。[128]
醫學主要關注因大腦病變、受損、中毒或藥物作用導致的意識損傷，並倡導對意識進行概念劃分，以此為指導輔助治療。在醫學實踐中，常會評估患者的意識存留水準：最低級別是昏迷和腦死狀態，而最高級別則表現為完全清醒和有目標的反應行為。[129]
對意識的研究尤其受到神經學家和麻醉師的關注。意識障礙患者可能需要麻醉後才可進行手術，相關方法可以是引導患者入睡、實施全身麻醉或藥物引導昏迷。[129]意識也是生物倫理學的關注重點，例如在卡倫·安·昆蘭案例中[130]，患者因過度服藥陷入昏迷，腦部受損成為植物人，最終她的父母請求移除她的呼吸機，讓她能夠自然地離世。[131]此外，神經科學家也期望能從意識受損的病例中獲知大腦的工作原理。[132]
在醫學中，對意識評估（consciousness assessment）的過程被稱為神經心理測驗。[133]有兩類評估患者意識水準的方法，其一較為簡易，而另一種則需要更高的專業技能。簡易的意識評估方法如下：首先評估患者是否有移動能力，是否對外部刺激有反應。如果上述情況得到確認，接下來會進一步評估患者是否能夠對問題和指令做出有意義的回答。如果這一步也能順利完成，測試者將提問患者的姓名、當前位置以及日期時間。如果患者能夠準確回答上述問題，就會被描述為"A&Ox4"，意味著他們具有完全的意識狀態（consciousness state）[134]或意識水平（consciousness level）。
另一類較為複雜的意識評估方法被稱為神經學檢查，通常是由神經醫師在醫療機構中施行。其中一種形式是進行一系列預定的測試，從感官反射開始，逐步增加複雜度，直至測試語言的準確應用。檢查結果最終由格拉斯哥昏迷指數作出量化，指數數值在3-15之間，其中3-8代表昏迷，而15則代表完全清醒的意識狀態。格拉斯哥昏迷指數有三個子指數，分別衡量運動反饋（從「無運動反饋」到「遵循指令」）、睜眼反饋（從「無睜眼」到「自發睜眼」）以及言語反饋（從「無語言反饋」到「能自主交談」）。此外還有兒科格拉斯哥昏迷量表，用於評估兒童的意識狀態[129]。
2013年，科學家發展出了一種新的意識評估方法，藉由對大腦發送磁脈衝，檢測隨後的腦電波變化，並根據腦電波的變化模式將其對應至不同的意識指數[135]。
在醫學中，意識受到抑制的狀況被稱為意識障礙（又稱腦霧）[136]。意識障礙的範疇不僅涵蓋了最小意識狀態和持續性植物狀態，有時還包括了對意識影響較輕的閉鎖症候群和更加嚴重的持續昏迷。[136][137]對不同意識障礙的鑑別診斷是當前醫學研究重點。[138][139][140]腦死亡可導致意識的不可逆的喪失。[136]儘管其他一些疾病也可能導致意識損傷（失智和譫妄）或短暫中斷（強直-陣攣性發作和癲癇性失神），但它們並未被納入意識障礙的範疇。
如今由越來越多醫學專家將病感失認視為一類意識障礙，病感失認患者否認自己的行為障礙是源自某種疾病（例如中風、阿茲海默症、創傷後應激障礙等），或認為自己完全沒有任何行為障礙。[141][142]比較常見的一類狀況出現在因中風導致大腦右半球頂葉損傷時，患者可能出現半側空間忽略病症，導致他們難以感知和處理位於身體一側的感官信號。在這種情況下，患者可能會出現左側身體癱瘓，但有時會否認自己無法移動這些身體部位。當問及與症狀直接相關的問題時，患者可能會迴避直接回答，甚至提供不合常理的答案。患者有時甚至無法認識自己的癱瘓一側軀體，例如在一個案例中：患者在床上躺下後，多次嘗試將癱瘓一側的右腿扔出床外，當被問及他在做什麼時，他會回答說有人在他的床上放了一條死人的腿。安東症候群是另一種嚴重的病感失認：失明者堅稱自己仍然能夠看見外界事物，儘管沒有證據能夠證明自己能夠看得見東西。[143]
根據美國哲學家威廉·萊肯所定義的八種意識類型，部分類型在嬰兒尚未出生時便能檢測到，而另一部分則是在其出生後才逐漸發展。心理學家和教育家威廉·福克斯（William Foulkes）對兒童的夢境進行了研究，他認為在認知成熟（大約在5到7歲）之前[144]，兒童缺乏萊肯所定義的"內省意識"以及福克斯所描述的"自我反思"。[145]在2020年的一篇論文中，美國發展心理學家凱薩琳·納爾遜和羅賓·菲烏什使用了"自傳意識"這一概念來表達福克斯的觀點，並認同他對這一發展階段時間的定義。納爾遜和菲烏什表示，「語言作為一種工具，是構建人類獨有的'自傳意識'的關鍵要素。」[146]美國心理研究者朱利安·傑恩斯也曾在數十年前提出類似看法。[147][148]納爾遜和菲烏什強調了獲得"心智理論"的重要性，他們認為心智理論是獲得"自傳意識"的必要前提。他們並將心智理論定義為「理解自己與他人在信仰、願望、情緒和思想方面的差異，從而認識到自己與他人心智上的差別」的能力，並寫道，「心智理論的形成標誌是對錯誤信念的理解，這通常在5到6歲後出現。[149]
對於除人類以外的動物意識的研究存在諸多困難。動物缺乏人類所熟知的語言能力，因此無法用言語向人類傳達自身經驗。[150]但對其意識的否認也是不明智的，因為一旦否認動物具有意識，那麼也就暗示了它們無法感受、它們的生命毫無價值，從而得出傷害動物不構成道德錯誤的結論。例如，笛卡爾有時被責備應對動物虐待負有責任，因為他提出只有人類才擁有非物質心靈。[151]許多人相信部分動物（例如貓和狗）具備意識，而另一些動物（例如昆蟲）不具備意識。然而這種信念並沒有堅實基礎，通常只是基於個人與特定動物的互動經驗。[150]
認為主觀經驗是意識本質的哲學家們相信，動物意識的本質或許永遠也無法得到準確理解。美國哲學家托馬斯·內格爾就此難題寫下了著名論文《成為一隻蝙蝠可能是什麼樣子？》。內格爾在此文中提出了一個關鍵論斷：若且唯若一個有機體具有作為那個有機體是什麼樣（對於那個有機體來說是什麼樣）的經驗時，它才具有有意識的心理狀態。因此，他認為無論我們對蝙蝠的大腦結構和行為有多麼詳盡的理解，將自身代入蝙蝠的心靈，並從它們的視角經驗世界仍是不可能的。[152]不過，也有一些科學家對此持有不同意見，例如美國學者侯世達指出了內格爾論證的不連貫問題。[153]一些心理學家和動物行為學家主張，部分動物的行為展示出它們對自身無法直接感知的事物抱有信念，這表明動物也具備意識。美國動物學家唐納德·格里芬在其2001年作品《動物心靈》中展示了關於上述觀點的諸多證據。[154]
2012年7月7日，來自各國的傑出科學家齊聚劍橋大學出席弗朗西斯·克里克紀念大會，會議討論了人類意識以及動物中的前語言意識問題。[155]會後，出席者在史蒂芬·霍金的主持下簽署了《劍橋意識宣言》，霍金表示：
我們決定達成一項非科學性共識，並向公眾發表聲明。顯然，與會者一致認為動物具備意識，然而這一觀點並不被世界其他地區的人們普遍接受。無論是在西方世界還是遠東地區，這一觀點尚未成為廣泛共識。因此，從社會角度來看，這個問題尚未得到廣泛認同。[156]
該宣言提出：
輻合證據顯示出非人類動物……，包括所有哺乳動物和鳥類，以及其他一些動物，……擁有支持意識存在的必要神經基礎，並具備展現有意圖行為的能力。[155]
對人工意識的探討歷史久遠，許多神話傳說都涉及這一主題。例如，古羅馬詩人奧維德在《變形記》中記述了雕刻家皮格馬利翁的故事，故事中皮格馬利翁的雕刻作品被賦予意識，成為了與人類相似的生命體。類似地，在中世紀猶太魔像傳說中，也描繪了人們通過塑造陶土創造出人工生命何蒙庫魯茲的情節。[157]對於機器意識的現代探討最早可以追溯到英國詩人拜倫之女愛達·勒芙蕾絲，她在1842年有關查爾斯·巴貝奇分析機的文章中提出了現代計算機的雛形。然而，勒芙蕾絲並不認分析機可以創造意識：
最好不要誇大分析機的能力……這種機器不具備對事物的意圖，它只能完成我們所知可以讓它完成的任務。它可根據規則進行分析，但沒有能力預測任何分析關係或揭示真理。因此，它的功能是在我們已經熟知的領域中為我們提供協助。[158]
針對人工意識，最具影響力的貢獻來自英國數學家阿蘭·圖靈發表於1950年的論文《計算機與智能》。文章開篇，圖靈首先否認了界定術語的意義，他認為即便是「機器能思考嗎？」這類問題也搭載了太多值得懷疑的內涵。因此，他主張將所有對於人工意識的問題轉化為一種可實際操作的測試，其被後人稱為「圖靈測試」。[159]一個電腦程式只有在能夠與人類展開對話，並且不被識別出它的機器身份，那麼才可稱為有意識。圖靈在論文中列舉了可能的反對意見，並逐一進行了反駁。圖靈測試常被作為鑑定人工意識的標準，並成為眾多哲學家討論的議題。例如，美國哲學家丹尼爾·德內特和侯世達主張任何通過圖靈測試的程序都可被認為具有意識[160]，而澳大利亞哲學家戴維·查爾莫斯則稱，所謂「哲學殭屍」亦可通過此類測試，但其並不具備意識。[161]另一些哲學家認為，隨著科技發展，一旦機器開始展現潛在的出與人類相似的意識跡象，那麼意識與非意識的二元區分將不再適用。而那時機器自主性議題將占據主導地位，這一趨勢在近代工業和科技發展中已初露端倪。[51][52]德國計算機科學家于爾根·施密德胡伯提出，意識是智能體對周圍環境中反覆出現信息的壓縮形式。[162]
針對「強人工智慧」可產生意識的說法，美國哲學家約翰·瑟爾提出了「中文屋」實驗作出反駁。不過，他同時認可可能會出現一種「弱人工智慧」，其程序可以被設計成模仿意識狀態。瑟爾的觀點是，意識具有主觀的、第一人稱的特性，其源自人類大腦生物學層面的運作。儘管人腦可以執行計算，但它的計算方式與電腦程式在本質上是不同的。瑟爾對「中文屋」的表述如下：
一個對中文一竅不通，只說英語的人被關在一間只有一個開口的封閉房間中。房間裡有一本用英文寫成的手冊，指示該如何處理收到的中文訊息及如何以中文相應地回復。房外的人不斷向房間內遞進用中文寫成的問題。房內的人便按照手冊的說明，尋找合適的指示，將相應的中文字符組合成對問題的解答，並將答案遞出房間。
在這個案例中，房間裡的英語使用者的行為就如電腦程式。瑟爾表示，儘管房間內的人可以準確地處理中文，卻並非真正理解輸入和輸出的含義。假設外界用英文提問並獲得英文回答，那麼因為房間內的人了解英文，他可以不依賴手冊直接生成回答。在使用中文和英文的情況下，房間裡的人都可通過圖靈測試。然而，他只有在使用英文時才能真正具備意識，使用中文時通過圖靈測試只是得益於程序對句法的正確處理，而語法並不能直接產生語義。[163][164]
瑟爾的這篇論文在人工智慧研究領域造成了巨大影響。[165]然而，關於機器意識相對於人腦而言所缺乏的特質，瑟爾並沒有明確闡述，他只是模糊地提到了大腦擁有的某種機器所不具備的「因果能力」。其他贊同瑟爾基本觀點的人還提出，如果要說機器具備意識，它除了能通過口頭圖靈測試外，還應當通過機器人版本的圖靈測試。[166]這種測試基於機器人的感官能力，使其能夠對其言語所涉及的事物進行分類和互動，實現與人類相似的圖靈不可區分性（Turing Indistinguishability）。圖靈級機器人學（Turing-scale robotics）是體化認知和情境認知的一個經驗主義分支。[167]
在2014年，研究者維克托·阿爾戈諾夫（Victor Argonov）提出了一種不依賴於圖靈測試的方法，用於檢測機器是否具備意識，這個方法是基於機器產生哲學判斷的能力。[168]阿爾戈諾夫提出，如果機器可以對意識的屬性難題（例如感質和綁定問題）作出明確回答，並且其事先並未內在編碼哲學知識、沒有在學習過程中吸收哲學討論，記憶中也沒有來自其他生物的信息模型（這類信息模型可能包含或暗示關於此生物體的意識內容），那麼就能認為機器通過了這個測試。不過，這個測試只能用於確證機器具備意識，而不能用作否定意識存在的依據。通過測試可以認為機器具備意識，但未通過測試並不能說明機器不具備意識，因為機器未通過可能是因為其智力不足，而不一定是缺乏哲學判斷力。
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