探索意识本质，科学家重新定义大脑计算方式，AI仅是数字模拟。
1月4日，有最新学术研究指出，意识的起源可能并不在于“代码”本身，而在于大脑这一生物系统特有的计算方式。长期以来，关于意识的探讨主要围绕两种相互对立的观点展开。
一种是“计算功能主义”，主张只要系统拥有恰当的功能结构，无论其依托何种物质载体，都可能产生意识。
另一种观点是“生物自然主义”，认为意识无法独立于生物大脑特有的结构和生理特征而存在。
新论文指出，这两种观点各自反映了部分现实，但都未能全面揭示意识的真正本质。最新研究指出，人类意识或许源于大脑在物理层面的计算机制，而非单纯的抽象信息处理过程。
为此，研究者提出了一种被称为“生物计算主义”的新框架。研究者认为，传统的计算模型本身就与真实大脑的运作方式并不匹配。大脑并不像冯・诺依曼计算机那样，将“软件”和“硬件”清晰分离，也不是单纯运行某种抽象算法，强行类比只会导致牵强附会。
要理解意识如何产生，就必须重新思考“计算”这一概念。我们所定义的生物计算具有三个关键特征：
首先，它是一种混合型计算形式，融合了离散事件与连续过程。神经元通过发放脉冲进行信息传递，突触则释放神经递质，神经网络在类似事件的状态之间不断切换。同时，这些事件又发生在包含电压场、化学梯度、离子扩散和时变电导等持续变化的物理环境中。大脑并非单纯的数字系统，也非简单的模拟系统，而是一个分层运作的复杂体系。 从这一描述可以看出，大脑的运行机制远比传统计算机模型更加复杂和动态。这种混合计算方式揭示了神经系统在处理信息时的独特性，也为未来的人工智能研究提供了新的思路。理解这种多层次、多模式的运作方式，有助于我们更准确地模拟和还原大脑的功能。
其次，生物计算在尺度上具有不可分离性。与传统计算机中算法和载体（即软件与硬件）可以明确区分不同，在大脑中，这种界限并不存在。从离子通道、树突到神经回路，直至整个脑区的活动，各个层级之间相互作用、紧密关联。改变所谓的“实现方式”，实际上也会改变计算本身，因为在生物系统中，计算与其实现方式是深度交织的。 在我看来，这一特性揭示了生物系统与人工系统的根本差异。传统计算机的模块化设计使其具备高度可复制性和可预测性，而大脑则依赖于复杂的、动态的交互网络。这种不可分离性不仅让理解大脑的运作机制变得更具挑战性，也提示我们在开发类脑计算技术时，需要更加注重系统整体性与适应性，而非单纯追求效率或速度。
第三，生物计算受到能量的严格限制，大脑在有限的代谢条件下运作，这种限制深刻影响了其信息处理方式、学习机制以及稳定性。研究表明，这种跨尺度的复杂相互作用并非多余，而是在能量受限环境下实现高效与灵活智能的一种优化策略。 在我看来，这一发现揭示了生物系统在资源有限时所展现出的高度适应性与效率。它不仅为理解大脑的工作原理提供了新的视角，也为人工智能的发展提供了重要的启示——如何在有限的计算资源下实现更智能的行为，或许可以从生物系统中获得灵感。
基于这三点，论文得出一个有悖于传统计算理念的关键结论：在大脑中，计算并非抽象的符号操作，而是具体的物理过程。算法并不独立于载体存在，载体本身就是算法。大脑不是在“运行程序”，而是在时间中展开的一种特殊物理系统。
这一观点也对当前人工智能的发展提出了反思。目前，即使功能再强大的AI系统，本质上仍是一种模拟，其底层运算依然是在不同硬件上运行的各类数字程序。相比之下，大脑的连续场、离子流动、树突整合以及局部振荡耦合等过程，才是其计算的基本单元，而非可以被忽视的生物特性。
研究者强调，这并不意味着意识只能存在于碳基生命中。真正关键的并非是否为“生物”，而是是否具备类似生物大脑的计算组织形式——即混合型、跨尺度且受能量约束的计算结构。如果意识确实依赖这样的计算方式，那么要构建真正拥有“心智”的人工系统，可能需要一种全新的物理计算架构，而不仅仅是依靠更大的模型或更复杂的算法。 我认为，这一观点提出了对人工智能发展路径的重要反思。当前的技术趋势多集中于提升模型规模和算法复杂度，但若意识的本质在于特定的计算结构，那么单纯追求数量上的突破可能难以实现真正的智能。未来的探索或许应更加关注计算机制本身的革新，从底层重新定义智能的实现方式。
论文作者同时指出，如果目标仅仅是合成意识，问题或许不应再是“该运行什么算法”，而应是“需要什么样的物理系统，才能让算法与自身动力学不可分割”。这正是“生物计算主义”所倡导的转变：从寻找正确的程序，转向寻找合适的“计算物质”。 这一观点强调了意识生成不仅仅是软件层面的问题，更涉及硬件与系统结构的深度融合。在当前人工智能和意识研究不断推进的背景下，这种对“计算物质”的关注，或许能为未来的技术突破提供新的方向。它提醒我们，真正的人工意识可能不仅仅依赖于算法的复杂性，更需要一个能够与算法相互作用、共同演化的物理基础。
附论文地址：https://doi.org/10.1016/j.neubiorev.2025.106524
