這個世界上顯然僅有一種物質，而人則是其終極表達。人與猴子以及那些最聰明動物的區別就好像惠更斯的行星機器與狐猴王朱利安的手錶的區別。如果表現行星的運動比表現循環的時間需要更多的齒輪和發條；如果佛康森[1]製造機器比製造機器鴨子需要更多技巧，那麼製造一個「對話者」所需的技術會更加複雜，而這樣的機器，尤其是在新一代的普羅米修斯手中，必然會被認為不再是不可能的。
——拉美特利（Julien Offray de La Mettrie）
到目前為止，我們一直在關注精神生活的生物基礎。通過假定我們已經初步理解了意識的大腦基礎，我探究了這種理解對人類知識和經驗的一些含義。當科學發現了基本原理或機制時，經常會發展出基於這些知識的工程應用。
沿著這個思路引出了我在第一章提出的大膽問題：是否有可能構造人工意識？在那一章我提到，人工意識的存在將會對我們的認識論觀念產生重大影響。事實上，在我們對意識機制的理解所產生的一些後果中，人工意識將最具影響力。
如果以前的經驗具有引導作用，我們就能對這個問題給予肯定的回答。我們不知道這種機器什麼時候能製造出來，但是對於這項事業成功的可能性，我們能想到一些約束條件，並得出一些結論。我們必須考慮的約束與意識背後大腦的獨特性有關。我們不能忽略大腦的一些基本特徵。首先，我們不能忘記大腦是一個選擇系統。第二，我們必須注意到大腦的嵌入性，大腦和身體緊密關聯。此外，兩者都位於真實世界之中，這一點對它們的動態行為有很大影響。第三，我們知道折返丘腦皮質核心具有涉及整合和區分狀態的巨大複雜性。（統一場景需要動態核心的整合，而相繼的核心狀態相互可區分。）最後，還有一個涉及成分和結構的問題：人工意識必須和人類大腦具有相同的化學成分嗎？
在思考一個人工系統必須如何滿足前面提出的這些主要約束之前，讓我先處理一下這個問題。認為人工系統必須由生物化學成分組成的觀點，就是所謂的生物沙文主義。另一種極端觀點認為「硬件」——大腦的化學成分——無關緊要，因為大腦就是一台計算機，可以像軟件一樣在虛擬的機器上運行，這可以稱為極端自由主義。毋庸置疑，兩個立場我都反對。相反，我認為，只要遵循前面列出的約束，產生意識的結構能嵌入任何足以滿足它們功能要求的物質。中心思想是，人工物要想能夠運作（無論是否具有意識），要模仿的是真正大腦的整體結構和動力學，而不是其材料。神經科學研究所設計和構造的一系列基於腦的裝置已經滿足了這一要求（這些裝置被它們的發明者稱為BBD, Brain—Based Devices）[1]。雖然還遠不能表現出意識行為，這些實實在在的裝置已能在無需指導的情況下進行感知分類、學習和訓練。它們甚至已開始表現出情景記憶——海馬體的功能——從而讓它們能在真實場景中自動定位和確定目標。
我會詳細描述這些基於腦的裝置，但是首先我想將它們的設計與以前的機器以及機器人進行比較，回顧一下人類使用機器和動物完成各種工作的嘗試。回顧是為了明確這一點，在過去的這些嘗試中，沒有設計過具有意識的機器。另一方面，人類用來工作的動物卻經常被認為具有意識。之所以這樣認為，是因為這些動物具有通過訓練習得的行為。
從建造金字塔的時代開始，人類就會使用簡單的機器和動物。在天文觀察等活動中還會使用探測用的機器。不管是探測還是行動，機器都是被設計或製造出來執行特定的功能或任務。除了使用槓桿和輪子，在更精巧的機器被發明出來之前，馬和狗這兩種動物也被訓練用來運載和放牧（還有不那麼常見的，牛和大象被用來拉車和負重）。在蒸汽機被用於鐵路以及四沖程引擎被用於汽車之後，馬就只偶爾用於運載了。
在通信設備發明之後，複雜機器的應用得到了極大發展——電報、電話、收音機和電視機。當然，還有固態物理學和微電子推動的數字計算機的發明引發的應用爆炸還在不斷影響著我們的生活。
在某種意義上，人們可以認為計算機——可能是20世紀最有趣的發明——是機器的精髓。圖靈證明可以構想一部通用圖靈機，它能執行任何基於有效過程的計算序列，這是機器思想的精彩概括。
為何我們不能將圖靈的理論應用於大腦呢？前面已經討論過，在大腦的發展過程中發生了許多隨機事件；這與圖靈機的結構不符。此外，身體和大腦所面對的世界並不是那麼明確（不符合算法序列或有效過程的要求）。大腦必須通過在大量的變動因素中來進行選擇運作。因此，基於大腦的裝置在真實世界中面對變動環境時必須基於選擇來運作[2]。
我們可能會問，為什麼我們還建造不出能在真實世界行動的機器人？機器人的定義是「具有可變形設計，用來操作或運輸部件、工具或特定器具，以執行某種任務的可編程多功能設備」[3]。機器人從20世紀40年代到現在的發展成就斐然，涉及製造和控制的各種工業部門，這種設備在未來的發展也越來越受到關注。當然，最好是建造完全自動的機器人，能在環境中行動並執行一系列任務，包括與人交互，就像馬和牧羊犬過去做到的那樣。現在這個目標還未實現，雖然已有一些階段性的成果。並且，這些設備在任何方面都不是基於大腦，當然也沒有基於受選擇原則驅動的神經生理。
那麼根據這些原則建造機器的可能性有多大呢？對這個問題的嘗試，促成了前面提到的基於腦的裝置的建造。建造基於腦的裝置的動機與瞭解大腦如何運作有關。顯然這個問題的解決還要依賴於各種動物在真實而具有挑戰性的環境中的行為實驗。這樣的實驗導致了現代神經科學知識的大爆炸。但是還存在一個方法和道德上的局限：對於動物，我們無法同時（或順序地）觀測從分子到行為層面的所有大腦和身體事件。沒有這種能力，就很難甚至不可能瞭解各層次的交互活動，而這對於理解複雜神經響應和行為的成因是必需的。但是，如果我們能建造基於腦的裝置，它們的運作細節可以被觀測到，我們就有可能洞察大腦各層次的事件以及它們與行為的交互作用。
這種可能性推動了神經科學研究所一個長達12年的課題，科學家和工程師一起建造了在真實世界中行動的機器，由結構和動力學都基於選擇原則的仿真腦引導，在環境中自主行動。這個課題實現了一系列基於腦的裝置；都以達爾文命名。為了解釋它們的設計思想，我將介紹三個較新的裝置的結構和性能：達爾文7號、達爾文8號和達爾文10號。（圖3是達爾文7號的照片。[4]）
這些裝置的腦是用強大的計算機陣列進行仿真。大腦響應通過無線傳送到身體或被稱作NOMAD（神經協調移動適應機器，neurally organized mobile adaptive device）的行動裝置「表型」。實際的表型是在具有輪子的平台上裝配各種傳感器，可以探索一個變化的環境。大多數NOMAD平台包括一個用於視覺的電荷耦合照相機，用於聽覺的兩個麥克風，能抓取有各種圖樣的積木的機械爪，有一些還裝有觸鬚狀的凸起，可以區分不同粗糙度的表面。達爾文機行動的環境是12英尺寬，10～20英尺長的封閉房間，地板黑色，頂上有燈光照明。在這種環境中，NOMAD平台根據視覺、聽覺和觸覺信號自主移動。
仿真腦由明確的神經生理區域組成，各區域是基於例如哺乳動物的視覺皮質、下顳葉皮質、聽覺皮質和軀體感覺皮質（圖1）。這些區域的神經單元是突觸連接的，各單元之間連接權重的變化規則模擬突觸強度的變化。另外，仿真生理回路還對真正大腦的價值系統進行了模擬。這些對於約束特定達爾文機的大腦對來自自身和環境信號的選擇性響應很關鍵。
圖3基於腦的裝置達爾文7號自己學會了拾取和「品嚐」條紋積木並避開球狀紋積木。它具有一架用於視覺輸入的電荷耦合照相機，用於聽覺的兩個麥克風耳朵，以及用來避免碰撞的一排紅外傳感器。圖中正在抓取條紋積木的機械爪能感覺傳導性（「品嚐」）並拾取在移動中遇到的積木。它的仿真腦是基於脊椎動物的神經系統，通過選擇而不是指令來運作
神經單元的響應是根據平均激活率模型進行的；在這個模型中，各單元表示大約100個神經元的群的整體響應。這些響應驅動馬達輸出，驅使達爾文機的試探或反應行為。我們來看看達爾文7號。
在訓練之前，達爾文7號通過一系列試探活動在環境中行動。受視覺響應控制時，它會靠近頂部有橫或直條紋或球狀紋的積木。當靠得足夠近時，基於腦的裝置會試圖用機械爪「品嚐」近旁的積木。「味道」由實驗者用低電導率和高電導率定義（機械爪能在接觸時測量這個量）。低電導率會導致價值系統產生厭惡行為，而高電導率則產生偏好行為並促使機械爪拾取積木。
使用這些約束而不是指令，達爾文7號最初會既抓取「好」味道也抓取「壞」味道的積木。不過，很快它就只拾取「好的」條紋積木，而避開球狀紋的「壞」味道的積木。如果球狀紋積木發出低音，達爾文7號在接近時也會避開，而如果條紋積木發出高音，它還是會去「品嚐」。
無論是原始的還是習得的條件反射，實驗者都能完整記錄達爾文7號神經系統的反應，包括25000個神經元群和50萬個突觸。結果發現，不管裝置的位置在哪裡，模擬下顳葉皮質的區域的神經元群對於條紋積木的反應模式都相對不變。而在面對球狀紋積木時，模式會變得不一樣。這種不變性要在達爾文7號的個體有足夠的實際行動和行為經驗之後才會發展出來。初始狀態相同個體會發展出各自獨特的「下顳葉」模式。這些基於腦的裝置的大腦，就像我們自身的選擇性大腦一樣，會發展出獨特的活動模式，但是各個個體之間的行為響應仍然會趨於相似。
說完這些，我再簡要描述一下達爾文8號和達爾文10號這兩種基於腦的裝置。達爾文8號與達爾文7號類似，但是其神經系統還有另外一個特性：折返連接。折返長程連接讓它能在具有不同顏色和形狀容易混淆的物體之間進行區分。如果一面牆邊放相同尺寸的綠色方形物體和紅色菱形物體，而在對面牆邊放紅色和綠色方形物體，通過在看到綠色方形物體的同時接收價值正面的聽覺信號，它在兩邊都能選出綠色方形物體。它之所以能夠進行區分，是因為折返連接能讓它解決綁定問題——在缺乏執行區域的情況下，不同腦區如何同步和整合不同的功能。通過仿真腦下顳葉區選擇神經元群的同步激發，它能將綠色和方形正確地聯繫起來。
達爾文10號具有另一個重要腦區——海馬區——以及更多的神經元群和突觸。群的數目達到10萬，通過250萬個突觸相連。動物的海馬區負責情景記憶——事件序列的長程記憶。它還負責動物（比如老鼠）根據環境中的線索確定方位的能力。舉個例子，將老鼠放入莫裡斯水迷宮會迫使老鼠在乳白色的水中游動，直到它最終找到一個隱藏平台可以不用再胡亂游泳。它的海馬區讓它可以記住周圍牆上的視覺線索。下次不管被扔到池子的哪個地方，老鼠都能直接向隱藏平台游去。這是基於海馬區中所謂的定位細胞的活動，以及海馬區和腦皮質的一連串互動。
達爾文10號被置於相似的情形中，不過沒有水。在黑色的地板上有一個反射率不同的黑圓。基於腦的裝置看不到這個圓，但位於其上時可以通過紅外傳感器檢測圓的反射率來發現它，同時大腦會接收到正面的信號。四面牆上有不同顏色和排列的條紋。在房中巡遊後，達爾文10號記住了這些特徵。根據遇到目標圓得到正面價值時的一些情景，它經常會直接向圓移動，不管最初的位置在哪裡。事實上，裝置的仿真海馬區發展出了與老鼠這樣的動物類似的方位細胞。
顯然，基於腦的裝置的表現讓人鼓舞，雖然它們的發展還剛萌芽。在這裡有必要明確這些裝置的行為的幾個特徵。首先，它們不是前面定義的那種機器人。它們的行為不是根據固定的算法預先規劃好的。當然它們的腦確實是用強大的計算機集群進行仿真，但是並沒有預先給定目標方程，突觸的初始連接強度也是隨機的。這些裝置的腦沒有確定的程序，而是根據動物進化和發育過程中出現的神經生理結構和神經動力學模型來構造。此外，它們處於一個可以隨意活動並對各種信號序列進行採樣的環境中。不僅如此，雖然它們的「物種特異性」受到「遺傳的」價值約束，價值卻並不等同於類別概念。相反達爾文機根據它們在真實世界中的經驗發展出了感知分類，它們在響應中也建立了適當的記憶系統。
基於腦的裝置反駁了極端的沙文主義和自由主義。這些裝置不是由生物化學成分構成。它們也不僅僅是在虛擬的機器上運行的程序。雖然它們不是活的，通過在回路結構上模仿動物的腦，它們卻能進行條件判斷、感知辨別和情景記憶。
這讓我們回到了原先的問題：是否有可能構造人工意識？人工物要具有意識是否必須具有生命？生命系統可以被認為是能夠自我複製，並服從自然選擇。如果BBD（目前還遠不具備意識系統的條件）能帶來啟發，那就是人工意識可能不必非得具有生命。有了配備傳感器和驅動系統的軀體，還需要的就是對丘腦皮質和基底神經節系統交互的仿真，這個交互具有高度的複雜性。這樣的複雜性目前還無法實現。
除了結構上的要求，要具有意識行為還有另外一個條件。這樣的人工物必須具有真正的語言，既要有語法也要有語意。換句話說，它要具有高級意識。只有做到了這一點，能夠自己向我們報告，我們驗證大腦功能的實驗才足以支撐人工物可能具有意識的結論。
目標目前仍然很遙遠。但是，考慮一下這個問題會很有趣，如果某個人工物像具有意識的大腦一樣具有了高度的區分能力，對於物理世界它會向我們報告一些什麼呢？它的報告會與我們的物理學類似嗎？或者，由於它的表型，它對世界的理解會不會與神經心理學障礙所表現的更接近？
不管結果怎樣，如果這樣的裝置被發明出來了，研究一下它是否能構成一種組合機器——感知圖靈機——將會很有趣[5]。這種組合將計算機這種語法機器的力量和人工物處理新奇而且不可計算的輸入的語義能力結合到一起。
我認為人工意識在將來有可能實現。但是這個目標還很遙遠。即使目標實現了，這種裝置也不太可能會挑戰我們的地位。因為大腦是嵌在軀體中的，我們也是被幾乎無法複製或模仿的生境和文化所包圍。人類的表型以其複雜度造成了我們獨特的感質。模擬這種表型的可能性幾乎為零。我們自身感知的精緻感覺幾乎無法替代。
有了這些限制，我們就可以繞開一個道德問題：如果一個人工物在積累經驗後具備了意識，發展出了獨特身份，人有沒有權利將它的意識拿掉呢？這個問題——當然現在還不用面對——關係到人類知識本身的工具和道德價值。