Нейрокогнитивная свобода воли.
Томас Т. Хиллз
Опубликовано: 31 июля 2019 г.https://doi.org/10.1098/rspb.2019.0510
Аннотация
Свобода воли является очевидным парадоксом, потому что она требует исторической идентичности, чтобы избежать своей истории в образе себя. У философов есть детализированный конструкт, необходимый для этого побега, масштабируясь от действия к его представительству и наоборот. Он может быть организован в последовательную структуру, которая обеспечивается нейрокогнитивными способностями, и которые формируют основу для нейрокогнитивной свободы воли.
Эти способности включают (1) адаптивный доступ к непредсказуемости, (2) регулировку этой непредсказуемости для обслуживания иерархических целевых структур, (3) целенаправленное обдумывание посредством поиска внутренних когнитивных представлений и (4) сознательное конструирование Я через создание и выбор альтернатив.
Это создает свободную волю как процесс созидательного самопостроения, с помощью которого итеративный процесспоиска (выполнение поиска параллельно с непрерывным анализом полученных результатов и корректировкой предыдущих этапов) выбирает опыт адаптивно-исследовательским способом, позволяя агенту исследовать себя (сканировать свой опыт – О.А.) при создании альтернативного будущего.
Это дает объяснение тому, как усиленный сознательный контроль модулирует адаптивный доступ к непредсказуемости и решает одну из ключевых концептуальных проблем свободной воли: как случайность используется в служении воле.
Эти смыслы обеспечивают современное нейрокогнитивное обоснование компатибилистских[1] и либертарианских[2] позиций в отношении свободной воли и демонстрируют, как нейрокогнитивное понимание может внести вклад в эту дискуссию, представляя свободную волю как взаимодействие между нашей свободой и нашей волей.
Введение
Свободная воля может быть определена как способность быть свободным от своего прошлого и в то же время действовать в соответствии со своей волей. Это очевидный парадокс, потому что он требует, чтобы свобода воли была антиисторическим процессом, но управляемым исторической идентичностью.
Цель этой статьи - показать, что, обосновывая конструктивные особенности свободной воли, к которым философы обращаются в современном понимании нейрокогнитивных способностей, мы можем разрешить этот парадокс и понять, как свободная воля может работать в нейрокогнитивной системе.
Конструктивные особенности свободной воли были предложены двумя основными философскими лагерями: компатибилистами, которые считают, что свободная воля совместима с детерминированной вселенной, и либертарианцами - кто считает, что свободная воля совместима с недетерминированной вселенной. Классические компатибилисты (такие как Гоббс, Локк, Лейбниц, Милль и Юм) утверждают, что агент обладает свободной волей, если бы он мог поступить иначе. Неокомпатибилисты (такие как Франкфурт, Ватсон и Братман) утверждают, что агент обладает свободой воли, когда желания низшего порядка совпадают с желаниями высшего порядка, иногда называемыми «желанием того, что вы хотите», что вызывает иерархию желаний и желаний того, что подразумевает желание «я». Либертарианцы (такие как Декарт и Кант) утверждают, что агент обладает свободной волей, если это сознательное я может рационально избежать причинной определенности детерминизма [ 1, 2 ].
Обсуждение свободы воли до сих пор не описало, каким образом эти требования могут быть выполнены нейрокогнитивной системой. Это препятствовало прогрессу в понимании того, как может работать свободная воля, и в то же время ослабило наше понимание нас самих. В результате многие провокационно заявляют, что свобода воли является иллюзией, поскольку бессознательная нейронная активность предшествует сознательной деятельности или, по крайней мере, влияет на нее [ 3 - 5 ].
Если сознание игнорируется в процессе принятия решений, тогда возникает беспокойство, что «причинная цепь, ведущая к нашим действиям, обходит Я» [ 6 ], устраняя ту свободную волю, которую хотят многие люди [ 7, 8 ]. Действительно, многие из этих провокационных утверждений указывают на бессознательный контроль «снизу вверх» и используют его, чтобы доказать, что система не имеет сознательного контроля «сверху вниз» (о различных аргументах с обеих сторон см. [ 4, 9 - 13 ]).
Однако без объяснения того, как биологическая система может удовлетворять конструктивным особенностям свободной воли, мы рискуем допустить логические ошибки, основанные на ошибочном восприятии частей системы в целом. Чтобы преодолеть это, мы сначала должны понять, как свободная воля может работать как совокупность нейрокогнитивных процессов. Затем мы можем оценить свободную волю в отношении действующей архитектуры, основанной на биологической реальности - рассматривая свободную волю как количественную характеристику [3] [ 14, 15 ].
Прежде чем перейти к конструктивным особенностям, полезно сначала определить, что я имею в виду под сознательным контролем, так как мы снова и снова будем рассматривать эту идею. Сознательные процессы управления являются трудоемкими, они фокусируют внимание перед лицом помех, они воспринимают информацию в последовательном формате (по одному за раз), они могут генерировать решения, которые не являются жесткими, и они работают в ограниченном когнитивном рабочем пространстве - рабочая память – на что у «мы» есть доступ, и позже этот доступ может рассматриваться как компонент сознательного осознания [ 16 - 20 ].
Когда дополнительные задачи добавляются к сознательно трудоемким задачам, страдает производительность. Усиленные процессы противоречат автоматическим процессам, которые быстры и параллельны и не требуют сознательного осознания. Сложные задачи могут быть переведены в автоматические посредством повторения (например, чтение и вождение [ 21 ]), и когда они становятся автоматическими, они меньше страдают от добавления второстепенной задачи. Обычно считается, что эффективные и автоматические процессы находятся на противоположных концах континуума, и приведенные ниже доказательства показывают, что они могут влиять друг на друга.
Взаимосвязь между интенсивной обработкой (иногда называемой исполнительной обработкой) и сознательным контролем хорошо документирована (например, [ 16, 18, 22 ]). Если мы отождествляем усиливающее сознание с самим собой, и это усиливающееся Я играет роль в удовлетворении конструктивных особенностей свободной воли, которые обсуждаются более подробно ниже, то, что люди подразумевают и хотят от свободной воли, удовлетворяется нашими нейрокогнитивными способностями.
Адаптивная изменчивость поведения: принцип альтернативных возможностей
Один из центральных принципов свободной воли, которым придерживаются многие философы, биологи, правовые институты и обычная интуиция, заключается в том, что для того, чтобы организм был свободным, это должно быть так, как если бы он мог поступить иначе. Этот принцип альтернативных возможностей является основной чертой гоббсовского компатибилизма [ 23 ]. Хотя некоторые современные взгляды утверждают, что такого рода свобода не имеет отношения к свободной воле [ 24 ], многие все еще считают, что она необходима и даже достаточна [ 1, 14, 25 ].
Чтобы понять, как когнитивная система может генерировать альтернативы, сначала необходимо установить, что эти альтернативы существуют. В этом разделе я опишу доказательства генерации альтернатив. В следующем разделе я расскажу, откуда возникает изменчивость, лежащая в основе этих альтернатив, и как она контролируется. Ключевым моментом является то, что организмы могут адаптивно настраивать поведенческую изменчивость, необходимую для создания альтернатив, и что, по крайней мере, у людей, этому способствуют процессы, связанные с сознательным усиливающим контролем [4].
Поведенческая изменчивость относится к способности организма вызывать различные альтернативные реакции на одни и те же обстоятельства, ситуацию или стимулы. Есть как минимум две часто встречающиеся ситуации, в которых это адаптивно: участие в разведке (поисковая активность) и перехитрение противников.
(а) Разведка
Исследование необходимо, когда решения проблем неизвестны или неадекватны, и нет времени или когнитивной способности систематически исследовать все возможности. В этих случаях поведенческая изменчивость позволяет организмам исследовать пространство решения, пробуя различные альтернативы. При этом изменчивость поведения позволяет организмам выявлять и отслеживать благоприятные места в пригодном пространстве быстрее, чем одна только генетическая адаптация [ 26 ].
Когда организмы добывают корм в условиях скопления ресурсов, которые являются комковатыми (пространственно или временно автокоррелированными), настраиваемые стратегии поиска обеспечивают компромисс между поиском и эксплуатацией, например, путем добавления или вычитания угла их поворота. Это позволяет организмам отслеживать плотность ресурсов, даже если они не знают точно, где находятся ресурсы [ 27, 28 ].
Относительно малой сложности примером является направленно-неупорядоченное поведение кишечной палочки, которая движется вверх градиента концентрации ресурсов путем случайного выбора нового направления, если текущее направление перемещает бактерии в среду с более низким качеством [ 29 ]. Ограниченный по площади поиск. Подобное поведение встречается у метазойцев (например, позвоночных и беспозвоночных), причем организмы ограничивают поиск вокруг мест, где они недавно обнаружили ресурсы, но расширяют диапазон, в котором исследуются случайные направления, когда текущая среда становится нежелательной [ 30, 31 ].
Это также полезно при решении проблем. Когда решение недоступно из-за незнания причинной архитектуры среды, организмы часто пробуют случайные решения. Классическим примером являются голодные кошки Эдварда Торндайка, помещенные в запертые коробки с лабиринтами [ 32 ]. Чтобы спастись и получить доступ к пище, кошки изначально пробовали (случайные) последовательности действий. После получения опыта с коробкой, поведение стало более упорядоченным, и кошки сбежали быстрее. В более экстремальном примере, вознаграждая морских свинок за новые действия, которые они никогда ранее не предпринимали, Прайор, Хааг и О'Рейли [ 33 ] смогли поставить исследование нового поведения под контроль стимула, сделав новое поведение решением последовательного стимула (см. также [ 34 ]).
Животным часто приходится проводить разведку даже при существующих решениях. Иногда это происходит потому, что среда меняется со временем [ 35, 36 ]. В других случаях это потому, что для поиска хороших решений требуется достаточное изучение альтернатив [ 37 ]. В стандартной парадигме принятия решений, называемой Iowa Gambling Task, люди неоднократно выбирают карты из четырех колод и получают разные суммы денег в зависимости от ценности каждого выбора [ 38]. ]. Две колоды - это хорошо, а две - плохо. Плохие колоды в большинстве случаев работают лучше, чем хорошие, что побуждает большинство людей изначально отдавать им предпочтение. Но они иногда связаны с большими потерями, что делает их хуже в долгосрочной перспективе. Чтобы решить эту проблему, исследовательское поведение должно поддерживаться, даже если предварительные данные свидетельствуют о наличии «лучших» решений.
Критически важная для нейрокогнитивной свободы воли модуляция исследования также распространяется на исследования во внутренней среде. Для извлечения информации из памяти часто требуется, чтобы можно было получить множество ответов на один и тот же вопрос. Это помогает в конвергентном поиске - поиске уникального решения, а также в дивергентном поиске - поиске как можно большего количества решений, таких как товары в магазине, или новое использование объекта [ 39, 40 ].
В этих задачах, которые типичны для проблем когнитивного поиска, исследования показывают, что одновременно в рабочую область сознания входит только одна идея или единица памяти. В результате для управления областью, в которой работает поиск, используются трудоемкие процессы управления. Это позволяет людям извлекать более или менее похожие предметы, производя более или менее последовательные ряды извлекаемой информации [ 41 - 43 ].
Модуляция внутренней сферы - это вид поиска с ограничением по площади в многомерном пространстве, который можно охарактеризовать как шаблоны активации в распределенном представлении, таком как нейронная связь или нейронная сеть. Такой поиск может представлять различные шаблоны активации в качестве зонда (вопрос или цель), а затем исследование шаблонов активации в представлении совпадений (решений). Информация в представлении является бессознательной до тех пор, пока она не станет сознательной в результате действия по ее извлечению, и она будет более или менее предсказуемой по отношению к другим знаниям в зависимости от ограничений на исследование.
(б) перехитрить противников
Игровые ситуации между двумя противниками часто требуют смешанных стратегий, для которых успех зависит от непредсказуемости. Мейнард Смит [ 44 ] приводит пример двух хищных ос, которые соревнуются за нору, чтобы отложить яйца. Подвергаясь постоянной угрозе получения травм, каждая оса должна определить, как долго бороться за дыру. Мейнард Смит продемонстрировал, что лучшая стратегия в подобной ситуации - это смешанная стратегия, когда отдельные лица тратят свое время в бою на распределение ценностей, но не сообщают противнику о результатах своего выбора. Это эволюционно стабильная стратегия, потому что один человек не может использовать информацию о стратегии другого человека, чтобы улучшить свою собственную. Места пенальти в футболе подчиняются схожей логике непредсказуемости [ 45 ]. Чтобы перехитрить противников, они могут даже потребовать, чтобы люди были непредсказуемы даже для самих себя [ 46 ].
Быть слишком предсказуемым - это проблема. Добыча, которая ведет себя слишком предсказуемо, с большей вероятностью станет пищей хищников, которые могут использовать эту предсказуемость. В элегантной работе, описывающей решения для животных о способности Гоббса действовать по-другому, Брембс [ 14 ] описывает множество беспозвоночных, которые используют случайно инициированные маневры уклонения, чтобы избежать хищника. Тараканы, например, выбирают из репертуара случайных направлений, избегая хищников [ 47 ]. Распространение этой защитной таксономии на млекопитающих, LeDoux & Daw [ 48 ] позволило подробно описать нейронные механизмы, лежащие в основе защитного поведения, и показать его связь с целеустремленным поведением и сознанием, двумя конструктивными особенностями свободной воли, которые я рассмотрю в последующих разделах.
При моделировании многих типов поведения, описанных выше, исследователи используют вероятностные (softmax) правила выбора, которые включают параметры чувствительности или обратных температур для модуляции изменчивости (например, [ 49, 50 ]). Более того, наблюдается, что эта модуляция изменяется в процессе обучения, так что выбор часто становится менее изменчивым с б о льшим опытом [ 51 ].
Приведенные выше данные указывают на то, что поведенческая изменчивость является адаптивной в поведенческом репертуаре широкого спектра организмов и находится под внутренним контролем, причем организмы способны увеличивать или уменьшать изменчивость в зависимости от контекст а. Понимание того, откуда возникает эта изменчивость и что она дает организму для доступа к нейрокогнитивной свободной воле, - следующие темы.