Đã có cách chứng minh: Ý thức là một dạng vật chất đo lường được

Ý thức tồn tại độc lập với hiện thực khách quan hay ý thức cũng chỉ là một phần của hiện thực, đó là đề tài tranh cãi muôn thuở giữa các nhà triết học duy tâm và duy vật, là một trong những bí ẩn lớn nhất của thế giới mà các nhà khoa học vẫn đang tích cực tìm hiểu. Gần đây, một nhóm nghiên cứu ở đại học Milan (Ý) đã thực hiện thành công thí nghiệm chứng minh ý thức là một trạng thái vật chất có thể đo lường được.

Trong thí nghiệm, 102 đối tượng khỏe mạnh và 48 bệnh nhân bị chấn thương não nhưng còn khả năng phản ứng, sẽ được đo lường chỉ số phức tạp rối loạn (PCI-perturbational complexity index) trong các trạng thái ý thức và vô thức.

PCI là chỉ số hoạt động ý thức dựa trên ảnh hưởng của kích thích từ trường lên não.

PCI là chỉ số hoạt động ý thức dựa trên ảnh hưởng của kích thích từ trường lên não. Kết quả được ghi nhận bởi máy ghi điện não và được xử lý bằng một thuật toán nén dữ liệu. Đây là cơ chế hoạt động của thiết bị đo lường ý thức của nhóm nghiên cứu do giáo sư Marcello Massimini đến từ khoa Khoa học Lâm sàng và y sinh đại học Milan (Ý) dẫn đầu.

Theo kết quả trên 150 người, khi PCI ở một giá trị nhất định như 0,31 thì người đó có ý thức, còn dưới mức này thì người đó luôn sống trong vô thức (không còn khả năng nhận biết ký ức, động cơ hành động, sự chủ ý của bản thân).

Trái ngược với các con số rõ ràng ở trên là những số liệu mơ hồ hơn khi đo lường sóng não ở những bệnh nhân tỉnh táo nhưng mất phản ứng hoặc trong tình trạng ý thức tối thiểu (suy giảm ý thức nặng nhưng vẫn còn chút ý thức về bản thân và môi trường bên ngoài) hoặc gặp cả hai vấn đề này. Tất cả các đối tượng bị ý thức tối thiểu đều được ghi nhận là tỉnh táo ở một mức nào đó, một kết quả chính xác. Còn trong số 43 bệnh nhân tỉnh táo nhưng mất phản ứng và không thể giao tiếp, 34 người có kết quả dưới mức ý thức đúng như dự đoán. Chỉ có 9 người đạt điểm trên mức ý thức nhưng có dạng hoạt động não phức tạp. Theo Wired, có thể họ vẫn đang nhận thức về thế giới nhưng không thể nói gì với mọi người về sự hiện diện của họ, giống như những người đang lặn xuống đáy biển.

Thí nghiệm của nhóm tiến sĩ Marcello Massimini vào tháng 12 năm ngoái (2018) có ý nghĩa quan trọng vì đây là bằng chứng đầu tiên khẳng định lý thuyết thông tín tích hợp (IIT) của Giulio Tononi, nhà tâm thần học và nhà khoa học thần kinh đại học Wisconsin (Madison, Mỹ).

Thuyết IIT cho rằng, ý thức là một đặc điểm của vũ trụ, cũng như lực hấp dẫn và nhiều lực khác. Để xác định các hệ thống vật lý nào liên quan tới ý thức, Tononi đo lường ý thức bằng một đại lượng toán học là Phi (Φ).

Với hàng vạn tế bào thần kinh, việc tính toán giá trị Phi của bộ não con người được cho là bất khả thi, cho đến khi thí nghiệm của tiến sĩ sinh lý thần kinh Massimini hợp tác cùng Tononi được thực hiện.

Dù là "Phi của một người yếu đuối" theo cách gọi của Giulio thì chỉ số PCI vẫn hiệu quả trong một số trường hợp nhất định như các giấc ngủ mơ và không mơ. Với những người bị mất cảm giác đau, PCI của họ sẽ thấp, và khi dùng thuốc ketamin để duy trì cảm giác này, PCI sẽ tăng lên. Nhờ PCI, chúng ta có thể biết tình trạng ý thức của bất kỳ bệnh nhân nào và đánh giá ý thức ở các bệnh nhân bị mất phản ứng.

Trở lại với lý thuyết thông tin tích hợp IIT, về mặt ý tưởng thì IIT là một quan điểm táo bạo khi bỏ qua ý nghĩa thông tin để định lượng cách thức các hệ thống sử dụng thông tin. Tononi đưa ra năm tiên đề là các đặc điểm của trải nghiệm ý thức, từ đó khái quát thành năm định đề là các đặc điểm của các hệ thống vật lý có ý thức-có sự cảm nhận, cảm thụ về thế giới. Trong một hệ thống, thông tin càng rõ ràng và càng thống nhất thì tính tích hợp thông tin và chỉ số nhận thức Phi của hệ thống đó càng cao.

(Ảnh: Carla Golden Wellness)

Tích hợp thông tin là chìa khóa để ý thức có cảm nhận trực giác. Lấy một ví dụ là nụ hôn đầu tiên trong đời bạn: cái chạm vào môi cô ấy, mùi hương từ làn da, ánh sáng trong phòng, cảm giác tim đập loạn xạ của bạn. Trong khoảnh khắc đó, bạn cực kỳ có ý thức vì đó là lúc sự tích hợp thông tin đạt mức rất cao.

Lợi thế lớn nhất của thuyết IIT là lý thuyết này nhất quán với kiến thức phổ biến, trong khi các lý thuyết cạnh tranh khác về mô hình hoạt động của ý thức thường đề ra các kết luận hoàn toàn xa lạ như chối bỏ sự thật là tất cả chúng ta đang có ý thức. IIT giải thích được các hiện tượng như: vì sao chấn thương ở tiểu não gây nên ataxia (tình trạng não mất điều hòa về tư thế cơ thể và sức mạnh, hướng vận động của các chi như đi đứng xiêu vẹo, tay chân lóng ngóng), líu lưỡi, đi đứng loạng choạng nhưng không làm suy giảm ý thức. Đó là vì tiểu não không có chức năng tích hợp các trạng thái bên trong, dù đây là nhà của 69/86 tỉ tế bào thần kinh trong cơ thể người (trái ngược với tân vỏ não-neocortex là lớp vỏ não cấp cao liên quan tới hoạt động ngôn ngữ, tư duy không gian, ý thức).

(Ảnh: giaibaisgk.com).

Tình trạng ý thức cao thấp tùy theo thời gian trong đời người. Ý thức sẽ phát triển mạnh mẽ như hoa nở khi con người trưởng thành nhưng suy giảm theo tuổi tác và khi chúng ta dùng ma túy, chất cồn-những lúc năng lực ý thức tích hợp thông tin với việc nói lắp bắp, không rõ ràng.

Tuy nhiên, IIT cũng có những luận điểm khác lạ gây bất ngờ.

Một trong số đó là, tình trạng ý thức là đặc tính cơ bản của vũ trụ và bất kỳ hệ thống nào tích hợp thông tin đều có sự nhạy cảm ở một mức độ nhất định. Do vậy, những thứ thường không được cho là có ý thức như diode ánh sáng hay đồng hồ trên máy vi tính lại có giá trị Phi khác 0, cao hơn giá trị 0 tuyệt đối một chút.

Dường như những kết luận trên là sai lầm?

Tononi hứa hẹn rằng, các nghiên cứu sắp tới của ông sẽ chứng minh được là, cá3c máy vi tính-vốn là những hệ thống phản hồi feed-forward (phản hồi cho những việc sẽ xảy ra, trái với feedback là phản hồi cho những việc đã làm), kể cả các trí tuệ nhân tạo ứng dụng học sâu-đều không phải là ý thức. "Phi của một chiếc máy vi tính sẽ là zero, kể cả khi nó có thể nói chuyện như tôi", Tononi tuyên bố. Ông cho rằng một số thứ khác cũng có phi bằng 0, như tập hợp các cá nhân có năng lực cảm thụ như các doanh nghiệp, nước Mỹ...

Giulio Tononi cũng cho rằng, tích hợp thông tin là cách duy nhất giải thích được sự cảm thụ. Hầu hết mọi vật đều không có ý thức. Một số vật có ý thức rất thấp. Các động vật có ý thức ở một mức nào đó. Và những vật chắc chắn có ý thức là chính con người chúng ta với tư cách là các hệ 3 thống.

Để xây dựng một AI có ý thức, chúng ta cần một cấu trúc vi tính khác biệt với cơ chế phản hồi khuyến khích tích hợp thông tin như các máy tính mô phỏng thần kinh, theo Christof Koch, nhà khoa học trưởng ở học viện Khoa học Não Allen.

Thuyết IIT của Tononi nhận được nhiều sự ủng hộ. Nhà khoa học Koch là người ủng hộ và cũng tham gia phát triển IIT đã gọi IIT là "lý thuyết cơ bản duy nhất có triển vọng về ý thức". Còn lập trình viên Virgil Griffith được Koch hướng dẫn luận án tiến sĩ ở học viện công nghệ California thì xem IIT là "lý thuyết hàng đầu về ý thức hiện nay".

IIT cũng gặp phải nhiều sự phản đối, và các ý kiến này đều gặp nhau ở những thiếu sót của Tononi.

David Chalmers, giáo sư triết học và là người đứng đầu lĩnh vực nghiên cứu ý thức tại Đại học Quốc gia Úc và Đại học New York, cho rằng IIT "có triển vọng, nhưng Tonini không biết được các tiên đề và định đề của ông ấy có đầy đủ hay không".

Một số khác thì phản đối IIT vì nó giống với lý thuyết toàn tâm luận (pan-psychism), một niềm tin xa xưa lý giải mọi thứ đều là vật chất và đều có ý thức ở một mức nào đó. Chính bản thân vũ trụ, được gọi là anima mundi trong tiếng Latin hay những tên gọi khác như hơi thở, sự sống, tinh thần, linh hồn của thế giới kết nối mọi sinh vật sống trong vũ trụ... cũng là sự sống có ý thức.

Còn theo nhà khoa học lý thuyết máy tính Scott Aaronson thuộc đại học Texas ở Austin, quan điểm tích hợp thông tin của Tonini và những người ủng hộ có một sai sót cơ bản: chúng ta có thể có sự tích hợp thông tin mà không cần có trí tuệ hay bản thân ý thức.

Bước đi kế tiếp của thuyết tích hợp thông tin sẽ là gì? Theo nhà khoa học Christof Koch, chúng ta hãy kỳ vọng sẽ có thêm nhiều thí nghiệm tương tự công trình của giáo sư Marcello Massimini trên nhiều loại người, động vật và máy móc ở các điều kiện đa dạng.

Đọc đến đây, một câu hỏi đặt ra là, thật sự hiểu biết về ý thức có ý nghĩa gì với con người chúng ta?

(Với các nhà khoa học), hiểu biết về ý thức sẽ giúp giải quyết một số vấn đề khẩn cấp trong thực tế. Sẽ rất hữu ích nếu biết được rằng các bệnh nhân bị hội chứng khóa chặt (locked-in syndrome) do đột quỵ còn có khả năng suy nghĩ hay không? Hay một vài bệnh nhân mà sau này hồi tưởng lại mình đang bị đau trong khi gặp chứng mất cảm giác đau thông thường, dù họ có vẻ buồn ngủ. Liệu chúng ta có thể biết những người này đang có ý thức hay không bằng một phép đo đáng tin cậy? Một vấn đề nóng là tranh cãi quanh chuyện phá thai sẽ được giải quyết nếu chúng ta biết khi nào bào thai có ý thức và ý thức tới mức nào. Chúng ta đang thiết kế các trí thông minh nhân tạo mà khả năng của chúng sánh ngang hoặc vượt quá chính chúng ta. Chẳng bao lâu nữa chúng ta sẽ phải quyết định: Liệu các cỗ máy của chúng ta có ý thức đến mức nào đó hay không, và liệu chúng có các quyền mà chúng ta buộc phải tôn trọng? Đó là những câu hỏi quan trọng hơn cả sự hứng thú với các triết lý học thuật.

(Ảnh: ExtremeTech).

(Với tất cả chúng ta), có một câu hỏi như thế này: Làm cách nào bạn biết là bạn đang sống/hoạt động?

Điều duy nhất bạn biết chắc chắn là bạn có ý thức (rằng bạn đang sống/hoạt động). Tất cả những thứ khác đều là sự suy diễn, những suy diễn có thể hợp lý. Trong đầu bạn có một thứ gì đó tạo ra những trải nghiệm: từ ngữ bạn đang đọc trên trang web này, nước hoa hồng trên bàn, bầu trời xanh ngoài kia. Trải nghiệm những cảnh như thế là của riêng bạn, và những ấn tượng của bạn được tích hợp vào một trường nhận thức thống nhất, giống như một thứ gì đó là bạn đang đọc, đang nhìn lên bầu trời, đang ngửi hương hoa.

Vậy cái gì đang hoạt động ở trong đầu những người khác, liệu các chú chó hay máy tính có những trải nghiệm này không? Giống như có một cái gì đó trở thành chúng? Nếu các thực thể bên ngoài bản thân bạn có năng lực cảm thụ thì ý thức từ đâu đến? Triết gia Dave Chalmers gọi câu hỏi về cách mà các hệ thống vật lý tạo ra các trải nghiệm khách quan là "vấn đề nan giải" của ý thức. Nhiều triết gia khác thì nghĩ rằng, chúng ta chưa thể giải quyết vấn đề nan giải bởi vì ý thức không thể được rút gọn thành các xung nhịp trong tế bào thần kinh giống như cách mà các chức năng cơ thể có thể được giải thích bằng biểu hiện gen. Ý thức là thứ duy nhất chúng ta thật sự biết và cũng là thứ bí ẩn nhất trên thế giới.

Thuyết thông tin tích hợp

Thuyết thông tin tích hợp hay thông tin thống nhất (integrated information theory-IIT) do nhà thần kinh học Giulio Tononi tại Đại học Wisconsin (Madison, Hoa Kỳ) đề xuất từ năm 2004 và hoàn thiện tới phiên bản mới nhất là IIT 3.0 năm 2014. Là lý thuyết mới trong lĩnh vực khoa học thần kinh và nhận thức, IIT được xây dựng trên cơ sở lý thuyết thông tin trong lĩnh vực công nghệ thông tin và viễn thông. Nếu thuyết thông tin truyền thống đo lường số lượng thông tin của các tập tin máy tính hay điện thoại di động bằng bits thì IIT đánh giá định tính và định lượng ý thức của một hệ thống bằng giá trị Phi (Φ) qua một số phương pháp toán học.

Theo IIT, ý thức của một hệ thống gồm nhiều đặc điểm có tính nhân quả. Do đó, ý thức là đặc tính cơ bản vốn có của mọi hệ thống vật lý. Trải nghiệm ý thức của một hệ thống vật lý gồm năm đặc điểm (năm tiên đề):

(Ảnh: MK Owen).

• -Tính tồn tại vốn có (intrinsic existence): mỗi trải nghiệm là có thật và không phụ thuộc vào người quan sát. Trải nghiệm tôi đang ở đây ngay lúc này là sự thật duy nhất mà tôi biết một cách tuyệt đối ngay thời điểm này.
• Có cấu trúc (composition): mỗi trải nghiệm ý thức gồm nhiều khác biệt có tính hiện tượng ở mức cơ bản hay theo trật tự cao hơn. Ví dụ: trải nghiệm ngửi hoa hồng có sự phân biệt lọ hoa hồng, màu hồng, bàn học, bên trái…
• Tính thông tin (information): bao gồm nhiều hiện tượng cụ thể khác với những trải nghiệm tương tự đã có. Ví dụ lúc này là buổi sáng, bạn đang ở trong rừng với ánh nắng mặt trời, cây xanh, suối trong vắt. Quang cảnh hoàn toàn khác với khi trời tối. Nội dung trải nghiệm ý thức khi ở trong rừng lúc trời sáng sẽ khác với nội dung trải nghiệm khi trời tối, một trải nghiệm bạn đã từng có nhưng không phải trong hiện tại.
• Tính duy nhất (exclusion): mỗi trải nghiệm là duy nhất về nội dung, không-thời gian, tốc độ. Ví dụ lúc này đây bạn nhìn thấy một chùm bong bóng đủ màu chứ không nhìn thấy một chùm bong bóng chỉ có một màu duy nhất.
• Tính tích hợp (integration): nội dung trải nghiệm không thể rút gọn thành nhiều phần không liên quan và không tương thuộc nhau. Ví dụ, trải nghiệm nhìn thấy bầu trời màu xanh không thể chia thành 2 trải nghiệm riêng biệt về bầu trời và màu xanh như nhìn thấy bầu trời mà không có màu xanh hay chỉ thấy màu xanh chứ không thấy bầu trời.