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大腸桿菌也有認知嗎?

大腸桿菌也有認知嗎?


今天向大家介紹意向性的連續統議題(the intentionality continuum thesis)。這個議題是Sims(2021)提出的,他認為作為認知的標誌的意向性存在於一個連續統之中,連續統的一端是弱意向性(weak intentionality),另一端是強意向性(strong intentionality)。這兩端是自然過渡的,意向內容的複雜程度逐漸增加,而沒有明顯的分割線。

Sims提出這一議題的動機是為了回應Fred Adams(2018)對於認知研究的生命啟始進路(biogenic approaches, 簡稱BA)的批評。BA將認知放在生命活動的語境下進行討論,認為較低等的生物(如大腸桿菌)也具有認知活動。Adams批評BA泛化了“認知”概念,理由是主流的人類啟始進路(anthropogenic approaches,簡稱AA)所使用的“認知”概念是以具有意向性為標誌,而大腸桿菌顯然不具有概念,從而不具有意向性,其相關活動並非真正的認知。

Sims透過提出意向性的連續統議題來回應Adams對BA的批評。Sims的論證策略是承認意向性是認知的標誌,但否認Adams所主張的過於嚴格的意向性概念。Sims認為意向性不一定要包含概念層面的內容,認知的標誌應該是更簡單的意向性。人類的概念化的意向內容屬於強意向性,而大腸桿菌的複雜程度較低的意向內容屬於弱意向性,二者都處於意向性的連續統之中。這也就是說,大腸桿菌也有一定程度的認知能力。

今天的這篇推文將分為三個部分。第一部分將介紹研究認知的兩種不同的進路,即上文提及的AA和BA。第二部分將介紹Adams對BA的批評,即認為低等生物(如大腸桿菌)由於缺乏概念和意向性,而不具有真正的認知能力。第三部分將介紹Sims透過提出意向性的連續統議題,對這一批評的回應。這三個部分分別是對以下三篇文章的簡介:

[1] Lyon, P. (2006) The Biogenic Approach to Cognition. Cognitive Process. 7: 11–29 DOI 10.1007/s10339-005-0016-8.

[2] Adams, F. (2018) Cognition wars. Stud Hist Philos Sci. 68:20–30.

[3] Sims, M. (2021) A continuum of intentionality: linking the biogenic and anthropogenic approaches to cognition. Biology & Philosophy. 36: 5.

大腸桿菌也有認知嗎?
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研究認知的兩種進路:

人類啟始和生命啟始

我們應如何研究認知?Lyon(2006)概括了研究認知的兩種進路:一是人類啟始進路(AA),二是生命啟始進路(BA)。

AA將人類的認知能力作為認知的典範,從人類認知的特徵出發,“向下”探索更為一般的認知概念。我們對於人類認知的研究通常根據內省的經驗、外顯的行為,以及人類大腦和神經系統的活動。人類的認知活動是複雜的,對於人類認知的研究內容通常包括命題態度(信念、慾望等)、理性的問題解決、建立概念的能力、概括能力、抽象能力、語言、情景記憶、心智理論、表徵不在場者的能力、現象意識、反思性覺知等等。非人類的認知主體大多不具有這樣複雜的認知能力。對人類啟始進路的一個批評是,這一研究進路是人類中心主義的,它將人類的認知能力作為認知的典範,而忽視了更多樣態的認知活動的存在。

BA則是從更為簡單的生命形式與認知形式出發,“向上”探索至更為複雜的人類認知。人類的認知僅僅是一般的認知概念的一個案例,而不再是典範。認知被放入更廣闊的生命系統及其活動的框架下進行討論,認知被視為在生命演化中產生的一個適應(adaptation),具有利於有機體自我維持的功能。BA的一個重要預設是,不僅人類有認知能力,其他的生命有機體(甚至是像大腸桿菌這樣簡單的生命)也具有認知能力,並且人類的複雜的認知形式是從其他生命的簡單的認知形式演化而來的。

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在思想史上,這一預設並不是公認的,植物和動物在很長一段時間裡被普遍認為是沒有心靈的純粹的物理存在。直到達爾文基於自然選擇的演化論被廣泛接受之後,人們才開始意識到,人類與其他生命的界線並非如此分明,其他的生命有機體也有認知活動,人類的認知能力正是從其他生命的認知能力演化而來的。而直到二十世紀晚期,BA才開始逐漸形成體系(Lyon 2004)。BA的代表性理論包括自組織複雜系統(self-organizing complex system, SOCS)、自創生生成主義(autopoietic enactivism, AE)和生物符號學(biosemiotic)等。Lyon關注到了這些理論在方法論上的共同特點,她將這種研究方法概括為生命啟始進路(BA),以區別於傳統的人類啟始進路(AA)。

Lyon認為,BA相較於AA有更多的優勢,BA可以避免一些長期存在的哲學問題,如心理因果、規範性的本體論地位、意識的困難問題等等(Lyon 2006 p. 26)。BA還揭示了認知在生物學方面的許多重要特徵,例如強調了認知對於維持有機體內穩態的重要功能。並且,BA沒有將認知研究的物件僅僅侷限於人類,因此能夠整合更多樣的行為資料,能夠研究更普遍、更一般的認知。需要強調的是,BA與AA並不是互斥的,而是互補的(Lyon 2006 p. 26)。也就是說,我們可以從多種進路來研究認知,BA作為研究認知的方法之一,並不一定要徹底取代AA。

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認知的標誌:意向性

Lyon認為BA具有許多AA無法比擬的優勢,我們應當將BA也作為研究認知的方法之一。而一些純粹AA的堅持者則認為,AA是唯一可行的研究認知的方法,BA所涉及的“認知”並不是真正的認知。Adams(2018)批評BA偷換了“認知”的概念,他認為只有AA所使用的認知概念才是認知科學家真正的研究物件。

Adams指出,認知的重要標誌是具有意向性,或稱“關於性(aboutness)”,心靈狀態指向外部世界。而BA中所描述的一些低等生命的所謂“認知活動”由於並不具有意向性,從而並非真正的認知。

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Adams區分了感官表徵(sensory representations)和概念表徵(conceptual representations),他認為感官表徵只有資訊,概念表徵才有意義,而意向狀態採用概念層次內容的表徵形式,其意義取決於它們所關於的世界中的事態(Adams 2018, pp. 8-9)。為了表明二者的區分,Adams舉例說,如果一個人感覺(senses)房間的溫度在升高,那麼她會感覺周圍空氣的平均分子動能在增加(無論她是否覺察到這一點)。然而,如果她認為(thinks)房間的溫度在升高,她不必認為(thinks)周圍空氣的平均分子動能也在增加。這說明思想(thought)的內容是關於意義的,而不是關於指稱的,是概念表徵的,而不是感官表徵的。

Adams認為BA所說的“認知”僅僅是對感覺狀態的資訊處理,或者說僅僅是感官表徵,而不是概念表徵,因此不具有意向性,不是真正的認知。像大腸桿菌這樣簡單的生命有機體顯然不具有概念,它們所表現出來的適應性行為只是根據感官表徵作出的反應,而不是由真正的認知驅動的行動。

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意向性的連續統議題

Sims(2021)試圖回應Adams對BA的批評,其回應策略是承認意向性是認知的標誌,但拒絕意向性必須基於概念表徵。Sims提出了意識的連續統議題,指出正如認知能力的演化是從簡單到複雜的漸進過程,作為認知標誌的意向性也是漸進的,也有不同的複雜性程度。人類的概念表徵屬於強意向性,大腸桿菌的感官表徵屬於弱意向性,二者都在意向性的連續統上,也都具有認知。

意向性的複雜性程度的標誌之一是表徵內容的複雜性程度,而衡量表徵內容的複雜性程度的常用標準則是未來導向性(Future-oriented-ness)。表徵內容的未來導向性指的是能夠描述尚未發生的內容,以使有機體在行為上適應尚未遇到的環境或感官狀態。強意向性具有較為複雜的表徵內容,能夠在更長的時間尺度上運作;而弱意向性的表徵內容的複雜性程度較低,僅能在較短的時間尺度上運作。人類能夠對更加遙遠的未來進行表徵,並據此調整當下的行為,而大腸桿菌只能對較近的未來作出預測與除錯。二者都具有未來導向性,二者的差別僅僅是程度上的。

有許多經驗證據表明,對於未來狀況的預測行為並不是具有神經系統的有機體所特有的。例如大腸桿菌在檢測到環境中的氧氣濃度降低,但氧氣尚未耗盡時,就開始抑制有氧呼吸(Tagkopoulos et al. 2008)。再如釀酒酵母在檢測到環境中的葡萄糖水平下降後,開始採取高耗能的代謝過程,使其分解乳糖,為葡萄糖的耗盡作準備(Wang et al. 2015)。

關於未來導向性,Sims給出瞭如下界定:給定一個環境狀態型別A,規則性地(regularly)跟隨著環境狀態型別B,且有機體O(在系統發育或個體發育的時間尺度上)獲得了這種A-B相關性(A-B correlation);每當O檢測到一個狀態A的例示時,其弱意向內容將指向一個狀態B的例示,這是O的內穩態的一個功能。即便事實上B尚未發生,情況仍將如此(Sims 2021, p. 50)。

將上述界定應用到大腸桿菌的預測行為中,不難發現大腸桿菌的表徵內容具有未來導向性。氧氣濃度降低(環境狀態型別A)規則性地跟隨著氧氣耗盡(環境狀態型別B),大腸桿菌獲得了這種A-B相關性,每當大腸桿菌檢測到氧氣濃度降低時,其弱意向內容就將指向氧氣耗盡,並根據這一意向內容調整當下的行動。

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像大腸桿菌那樣簡單的有機體的意向內容的時間尺度是分鐘或小時,而像人類這樣複雜的有機體的意向內容的時間尺度可達到月和年。大腸桿菌能夠預測未來幾分鐘後氧氣濃度的變化並據此調整當下的行為,而人類則能考慮更為遙遠的未來,並據此計劃和形塑遙遠的事件,這個時間尺度甚至可以超出個體的生命。

儘管大腸桿菌的弱意向性與人類的強意向性之間有著很大的差異,但這一差異只是程度上的。強意向性和弱意向性之間沒有明顯的分界,在BA的語境下,強意向性正是由弱意向性演化而來的。意向性的複雜性程度增加的動力是環境的複雜性的增加,生境越複雜,生命有機體所遇到的選擇壓力也就越大。以人類為典範的強意向性常伴隨著概念表徵,這是由於概念表徵能使有機體更好地應對複雜的環境,維持內穩態。環境的複雜性程度越高,環境型別A和環境型別B的相關性就越不明顯,或者說A-B相關性的時間尺度越大,因此有機體需要作更長時間尺度的預期,從而需要更強的抽象概括出規則性的能力,而概念表徵是進行規則的抽象概括的有力工具。

於是,我們可以設想一個意向性的連續統:連續統的一端是表徵內容複雜性程度極低的、未來導向性時間尺度較小的弱意向性,連續統的另一端是表徵內容複雜性程度極高的、未來導向性時間尺度較大的強意向性,這兩端之間是自然過渡的,沒有明顯的分界線。大腸桿菌靠近弱意向性的一端,而人類則處於強意向性的一端。

在這個意義上,像大腸桿菌這樣簡單的生命有機體也具有一定程度的認知能力。於是BA對於“認知”概念的使用就是合法的,因為AA所認可的人類的認知,與AA所忽視或排斥大腸桿菌的認知之間,並沒有質的區別。

結語

Adams和Sims的爭論的焦點在於對“意向性”的標準不同,這反映了AA與BA在“認知”概念上的分歧。Adams對於“意向性”的標準較高,認為只有具有概念內容的表徵形式才具有意向性。而Sims對於“意向性”的標準較低,認為只要表徵內容有一定程度的未來導向性,即便不具有概念,也屬於意向性內容。

我認為Adams對於“意向性”的過高要求,實質上是將人類的具有概念內容的意向性作為一般的意向性的典範,這正是BA所批評的人類中心主義的體現。放寬“意向性”與“認知”的標準,似乎是更明智的選擇。Sims將未來導向性,而不是概念,作為“意向性”的重要標誌,這不僅能夠整合更多樣的生命有機體的行為資料,還能夠進一步解釋人類為何具有概念表徵的能力。

承認大腸桿菌也有認知,並沒有貶損人類所具有的概念化、抽象化的複雜認知能力,而是透過展現複雜性程度不同的認知光譜,來豐富我們對於一般性的認知的理解,並知曉我們的複雜認知能力是從何而來的。

___參考文獻___

Adams, F. (2018) Cognition wars. Stud Hist Philos Sci. 68:20–30.

Di Paolo, EA. (2005) Autopoiesis, adaptivity, teleology, agency. Phenom Cogn Sci. 4:429.

Godfrey-Smith, P. (1996) Complexity and the function of mind in nature. Cambridge University Press.

Lyon, P. (2004) Autopoiesis and knowing: reflections on Maturana's biogenic explanation of cognition. Cybernet Human Know. 11(4): 21–16.

——(2006) The Biogenic Approach to Cognition. Cognitive Process. 7: 11–29 DOI 10.1007/s10339-005-0016-8.

Lyon P., Keijzer F., Arendt D, Levin M. (2021) Reframing Cognition: Getting Down to Biological Basics. Philosophical Transactions. R. Soc. B 376: 20190750.

Sims, M. (2021) A continuum of intentionality: linking the biogenic and anthropogenic approaches to cognition. Biology & Philosophy. 36: 5.

Tagkopoulos, I., Liu, Y-C., Tavazoie, S. (2008) Predictive behavior within microbial genetic networks. Science. 320(5881): 1313–1317.

Wang, J., Atolia, E., Hua, B., Savir, Y., Escalante-Chong, R., Springer, M. (2015) Natural variation in preparation for nutrient depletion reveals a cost-benefit tradeoff. PLoS Biol 13(1): e1002041.

責編 ▏無蔽

審校 ▏灝瀛

排版 ▏莫一

稽核 ▏永方

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分類: 財經
時間: 2022-02-18

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