意识的概念很难拿捏，它不仅是脑海里的东西，意识还是一种主观的体验。当你踩到自己的脚趾时，不仅大脑会处理这些信息，而且还会触发你的痛感反应。而当你快乐的时候，你也会有快乐的体验。意识的核心奥秘与经验的虚幻本质有关。那么，作为物质实体的大脑又如何产生了非物质意识呢？
壹、意识可测量么
意识的觉察需要主观体验过程，所以我们很难确定意识描述的内容，这也是意识的“难题”——主观体验在任何物理维度上都无法存在。你不能通过推动意识来测量它的反作用力，你不能刮擦意识测量意识的硬度，也不能把意识放在天平上，测量它的重量。
哲学家将意识描述为“机器中的幽灵”。甚至和意识有关的科学观点也常常带有形而上学的光环。许多科学家将其描述为一种幻觉，而其他科学家则认为幻觉才是意识的根本，以至于无法对意识作出任何的解释。意识的非物质属性始终是意识谜题的核心。
但是，如果意识根本就不那么神秘，我们又该怎样认识意识呢？
也许我们只是找错了方向。我和普林斯顿大学的同事们没有去尝试直接解决这个难题，而是采取了一种更加务实的方法。
我的背景是运动控制神经科学，你可以称之为大脑机器人学。基于此，我建议最好从工程角度来理解意识。意识绝对不是某种神奇的财产，而是一种具有非凡力量的工具。它是一种可以设计成机器的工具。下面将简单介绍我们的观念。
由于常规的方法很难观察和测量意识，因此，意识研究在主流科学中的地位就难以确定。几十年前的《国际心理学词典》将意识描述为“一种引人入胜却难以捉摸的现象；无法具体说明它是什么、它可以做什么，或者它为什么会演化。”从那时起，意识就成了科学界越来越受欢迎的话题，产生了无数的观点和数千篇论文，但对此几乎没有一致的观点。
贰、意识理论
在研究意识的方法中，其中的一种方法是寻找意识的神经学相关性：即，大脑在进行主观体验时所需的最小物理特征。这种方法找到了一些有趣的线索，但是，探索仍在继续进行中。
其他研究人员认为：“意识的属性并非像我们想象的那么神奇，它是一种强大的、实用的工具。”意识不仅是在大脑中被处理的刺激，而且，这些研究员提出的的高阶思维理论认为，大脑包含了这样的一个系统，即，这个系统在更高的层次上用附加的自我信息对刺激进行了重新表示，即，我们意识运作的方式。
高阶信息到底是什么，它服务于什么样的认知目的，以及它在大脑中的位置，这些都是争论不休的话题——尽管有些人将其与前额叶皮层联系在一起。
全局工作空间理论(global workspace theory GWT)是一个特别有影响力的想法。该理论认为，来自大脑外部和内部的信息都会在这个空间之中争夺注意力。在这场竞争中获胜的信息，可以在完全访问大脑的全部系统，这样，我们就可以意识到它，并能够对它进行深入的处理。
同样，整合信息理论(Integrated Information Theory)也很流行。该理论将意识视为复杂系统中的一种涌现，并假定任何系统中的意识量都可以用称为phi的单位来度量。phi在人脑中含量很高，但也存在于从汉堡到宇宙的所有事物中，因为所有事物至少包含一些综合信息。
延伸阅读：如何证明有争论的意识理论？
整合信息理论（Integrated Information Theory）
还有一种观点认为意识是一种幻觉。这是一个常常被误解的观念。这并非意味着意识不存在，也不意味着我们被其愚弄，进而自以为是的认为我们拥有意识。相反，意识幻觉论认为，意识是人机界面的用户创造的幻觉，并且认为，我们为自己赋予的这种形而上学的属性是错误的。研究人员在不断地辩论这些错误的自我描述的确切来源，以及我们在精神上似乎被其迷住的原因。
工程学，尤其是机器人学告诉我们，每一个好的控制设备都需要一个模型——一个快速的草图——来描述它所控制的东西。我们已经从认知神经科学中了解到，大脑构建了许多内部模型——代表现实世界之中各种项目的信息包。
这些模型是一种简化的描述，有用但不完全准确。例如，大脑有一个身体模型，这个叫做身体图式(body schema)的模型可以帮助控制四肢的运动。当某人失去一只手臂时，手臂的模型会在大脑中逗留，徘徊不去，这样，人们就会报告说，感到有一只幽灵般的假肢。但事实是，我们都有幻肢(phantom limbs)，因为我们都有真实肢体的内部模型，如果真肢不见了，这些内部模型就会变得更加明显。
按照同样的工程逻辑，大脑需要对自身的许多方面进行建模，这样才能监控和控制自己。这种自我模式的某个部分可能对意识特别重要。这就是我们需要幻觉大脑(phantom brain)的原因。
任何时候都会有过多的信息流经大脑，以至于大脑无法平等地处理所有的信息。
为了解决这个问题，系统进化出一种方法，这种方法可以集中其注意力的中心，并且将注意力策略性的从一个物体转移到另一个物体：从附近的物体转移到遥远的声音，或转移到（诸如，情绪或记忆的）内部事件之中。
注意力是大脑获取信息并深入处理信息的主要方式。为了控制漫游的注意力，大脑需要一个模型，我称之为注意力图式。
叄、幽灵的实质
注意力图式理论解释了为什么意识是个难题。
高效的信息处理需要最快、最恶劣(dirtiest)的模型，所以注意力图式忽略了信号、神经元和突触的所有细节。取而代之的是，大脑描述了一个简化的自身版本，然后报告说，意识是一个幽灵、非物质性的实质、拥有神奇能力的精神财产。
内省——或者获取内部信息的认知过程——永远不会返回任何其他答案。它就像一台卡在逻辑回路之中机器。注意力图式就像一面自反射的镜子：它是大脑（对大脑如何表征事物的）的表征，而且是更高层次思维的一个具体例子。如此说来，与其说意识是一种幻觉，不如说是一种自我讽刺。
这个来自于控制工程的想法，其主要优点是：它给出了一个简单的理由，解释了为什么意识的特性会首先发生演化。如果你不具备监控和调节自己注意力的能力，你将无法控制你自己在这个世界上的行为。这使得注意力模式对生存至关重要。
依据这种观点，意识不仅仅是烟雾和镜子，而是引擎的关键部分。就像手臂模式与手臂共同进化一样，意识可能与集中注意力的能力共同进化。如果是这样的话，意识最早可能起源于5亿年前。
如此说来，与其说自我是一种幻觉，不如说是一种讽刺。
有时候，理解一件事的最好方法就是努力建构它。根据这一新思想，我们应该能够把人类的意识改造成机器。它只需要四个要素：人工智能注意力，这种注意力的模型，正确的内容范围（关于感觉和情绪的信息）和一个复杂的搜索引擎来访问内部模型并谈论它们。
注意力的第一个组成部分，人工智能注意力模型是大多数神经系统中最基本的过程之一。
全局工作空间理论很好地描述了这样的一个过程。如果你观察一个物体，比如苹果，那么，与苹果相关的大脑信号可能会在强度和一致性上获得增长。这种注意力增强到一定程度后，这些信号可以达到一个临界值，在那里完成“点火”，并进入全局工作空间。大脑的周围系统可以运用与苹果有关的视觉信息，例如语音系统允许你谈论苹果，运动系统允许你接触苹果，认知系统允许你对苹果做出高级决策，以及记忆系统允许您存储这一时刻以备日后使用。
科学家已经建立了人工智能注意力模型，至少包括一个简单的全局工作空间模型。但是这些机器没有显示出意识的迹象。
我们的意识机器需要的第二个组成部分是注意图式，这个关键的内部模型以共有的方式描述注意力，并以此通知和意识有关的机器。注意图式把注意力描述成一种无形的财产，一种可以体验物品或占有物品的心智功能，其本身没有物理上的实质，但是仍然潜伏在代理机构的里面。建立了这样的注意力模式，你就会拥有一台机器，这台声称自己和人们意识模式是一样的。
我们的机器需要的第三个组成部分是我们与意识联系在一起的大量物质流。
具有讽刺意味的是，让机器完全具有意识这一难题可能是件容易的事，而为机器提供一定范围有意识的材料可能是困难的部分。建立意识内容之物的努力可能始于感官输入，特别是视觉，因为人们对感官系统在大脑中的工作方式以及它们与注意力的交互作用有非常多的了解。但仅靠丰富的感官意识是不够的。我们的机器也应该能够包含内部的项目，例如，抽象的思想和情绪。
在这里，工程问题变得非常棘手。关于大脑中的抽象思维和情绪背后的信息内容，或者它们如何与注意力机制交叉，我们知之甚少。整理出如何利用这些内容，并构建一台机器可能需要几十年的时间。
肆、讲述我的语言
我们的意识机器需要的最后一个组件是一个会说话的搜索引擎。严格地说，说话不是意识的必要条件，但是对于大多数人而言，人工意识的目标是让一台机器具有类似于人类的说话能力和理解能力。我们希望能够好好的和它交谈。
这个问题似乎很难解决。我们已经有了苹果的“siri”和华为的“小E”这样的数字助理，但它们的功能很有限。你给他们单词，他们在网上搜索单词，然后他们把更多的单词还给我们。如果你问他最近的餐厅在哪儿，数字助理除了将餐厅当作一个统计的词聚类之外，它们不知道餐厅具体是干什么用的。
相比之下，人脑可以将语音转换成非语言信息，然后再转换回来。如果有人问你如何比较柠檬的味道和橘子的味道，你就会先把他说的话翻译成味觉信息，然后再记忆中比较两种味道，最后再翻译成文字给出你的答案。
这种在语音和许多其他信息域之间简单的来回转换是人工智能需要完成的挑战。我们的意识机器需要在每一个需要想象领域进行关联，人工智能尚未解决这个问题。
最大的挑战就是将人类的感官和情绪输入到机器人之中
考虑到所有的承诺和所有的困难，我们离有意识的机器有多近？
如果注意图式的方法是正确的，那么首先可以使用现有技术尝试着建立视觉意识。但是，要将人类的一样的意识流赋予机器就需要一个更长的时间。构建一个有意识的机器需要时间，它能够看到、听到、品尝、触摸、思考抽象的思想、感受情绪，以一个单一整合的焦点协调所有这些领域内部和之间的关系，并能够谈论所有这些内容。显然这是非常困难的事情，不过，我相信这会发生。
对我来说，这种思维实验的目的并不是提倡建造具有意识的机器人。关键在于可以理解意识本身。它的本质不是灵空的，也不是神秘无法解释的。注意力图式理论将意识置于语境之中，并且在适应和生存之中为其赋予了具体的角色。意识不再是一种定义不清的副现象，不再是从大脑涌出，漂浮在头脑周围的雾气。意识已经成为认知机器的重要组成部分。
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