Stephen Blaha z katedry fyziky Harvardské univerzity ve svém článku [X1], vypracovaném podle své knihy "Cosmos and Consciousness" (1stBook Library, Bloomington, IN, 2000), tvrdí, že lidské vědomí lze modelovat jako klasický a nikoliv kvantový pravděpodobnostní počítač. Tvrdí, že kvantový počítač není správným modelem, protože neznáme žádnou vlastnost vědomí, která by nějak závisela na Planckově konstantě. Podle jeho názoru lze vědomí popsat objektově orientovaným modelem s dynamicky definovanými třídami a objekty.

Existuje celá řada pohledů na vědomí. Některé z těchto pohledů zdůrazňují rozdíly mezi vědomím, myslí a mozkem. Mysl je mlhavá věc, která je spojena s vědomím, cítěním a myšlením. Tělo, konkrétně mozek, je spojen s vědomím jako podpůrný nástroj myšlenkové činnosti.

Lidský mozek je v jistém smyslu elektromagnetická iluze. Mozek je stejně nehmotný jako vědomí v realitě. Představujeme si jej jako elektromagnetické obvody postavené z neuronů a dalších podpůrných struktur mozku. Mysl a její vlastnosti pak chápeme jako jeden velký logický systém.

Je obtížné vytvořit nějaký jednotný rámec vědomí a lidského mozku. Avšak ještě obtížnější je odmítnout představu, že lidská mysl zcela závisí na mozku. Moderní výzkum jasně dokazuje závislosti vlastností myšlení na vlastnostech mozku. Podrobně se studují onemocnění a poškození mozku a jejich důsledky na lidské myšlení.

Moderní počítačové technologie podle autora článku [X1] nabízejí jasné analogie vztahů vědomí a mozku. Pokud například otevřeme osobní počítač typu PC, vidíme řadu elektronických obvodů a součástek, ale nejsme schopni si učinit žádnou představu o tom, jaké činnosti a funkce tyto obvody a součástky vytvářejí.

Pak tento počítač zapneme a vidíme grafický operační systém, který nám nabízí řadu služeb. Můžeme spustit řadu aplikací, včetně multimediálních her a simulací. Můžeme získávat informace z celého světa použitím sítě Internet.

Umožňuje nám však tento operační systém se všemi svými aplikacemi pochopit třeba sebemenší souvislosti s elektronickými obvody a součástkami, které jsou uvnitř počítače? Zřejmě nikoliv.

Tento příklad je přímou analogií vztahu vědomí a mozku. Myšlení, rozhodování, emoce a činnost našeho vědomí nemají žádnou zjevnou souvislost s uspořádáním a činností našeho mozku. Přesto myšlení a vědomí je přímým kombinovaným výsledkem elektrické aktivity mozku.

Naše studium prostoru, času a hmoty, tedy vesmíru, nás přivádějí k pochopení nicoty. Prázdnota, vakuum je dnes jednou z nejsložitějších fyzikálních entit, které zkoumáme. Vědomí samo o sobě není hmotné a v tomto smyslu představuje také nicotu. Jak vědomí tak vesmír se řídí svými vlastními zákony.

Vesmír se dnes snažíme popsat pomocí kvantových modelů, hledáme jeho analogii v podobě kvantového počítače. Někteří fyzikové se podobně snaží vybudovat kvantový model vědomí. Příkladem jsou práce Stuarta Hameroffa a Rogera Penrose, kteří studují kvantovou mechaniku buněčných mikrotubulů, nebo Henry P. Stapp, který studuje souvislosti kvantové nelokality a myšlení a vypracoval kvantovou teorii mozku.

Autor článku [X1] je přesvědčen, že vědomí lze nejlépe popsat pomocí modelu klasického pravděpodobnostního počítače. Klasický pravděpodobnostní počítač je klasický počítač bez kvantových jevů, který vytváří výsledky na základě vstupních informací. Každý výsledek přitom má určitou dynamickou pravděpodobnost. Tyto pravděpodobnosti mají přísně klasickou povahu, tedy v jejich pozadí nestojí žádné kvantové jevy.

Pokud na klasickém pravděpodobnostním počítači spustíme znovu stejný program, můžeme získat jiné výsledky než při předchozím spuštění. Každá množina výsledků se objevuje s četností, která odpovídá pravděpodobnosti výskytu takové množiny.

Autor článku [X1] na podporu svého tvrzení uvádí následující argumenty:

1. Vědomí se projevuje jako klasický jev. Při studiu vlastností lidského mozku jsme neobjevili žádné jeho vlastnosti, které by byly důsledkem kvantových jevů. Na molekulární úrovni zřejmě budou objeveny kvantové jevy, ale všechny vnější projevy vědomí mají klasickou a nikoliv kvantovou povahu.
2. Vědomá aktivita se v čase vyvíjí posloupností miliard stavů. V každém okamžiku má vědomí miliardy stavů, které přecházejí do nových stavů. Proto vývoj vědomí v čase je nutné chápat jako pravděpodobnostní jev.

Někteří filozofové zastávají názor, že vědomí je základní součástí fyzikální reality. Krajním názorem je "panpsychismus", podle něhož je vědomí vlastností veškeré hmoty. Atomy a jejich subatomové komponenty obsahují elementy vědomí. Takový názor zastávali například Spinoza (1677) nebo Rensch (1960). Wilhelm Leibniz nebo Alfred North Whitehead (1929) byli "mentalisté". Zastávali názor, že fyzikální systémy jsou v určitém smyslu složené z mentálních jednotek. Bertrand Russel (1954) zase popsal "mentální monismus", podle něhož existuje společný základ, který není ani fyzikální ani mentální, ale má současně fyzikální a mentální vlastnosti. Podle Stubenberga (1996) je základ vědomí společný veškeré hmotě. Podle monistického idealismu se hmota a myšlení odrážejí z vědomí jako základní složky reality (Goswami, 1993). Wheeler (1990) tvrdí, že informace je základem fyziky vesmíru. Podle Chalmera (1995, 1996) má informace jak fyzikální tak mentální aspekt.

Autoři článku [X2]Roger Penrose a Stuart Hameroff dávají přednost názoru filozofa Alfreda Northa Whiteheada ("Science and the Modern World", "Process and Reality" 1929). Whitehead popisuje jisté základní konkrétní jednotky jako "příčiny zážitků", z nichž každá nese nějakou vlastnost "vnímání". Whitehead chápe "zážitek" široce, způsobem podobným panpsychismu. Dokonce časové změny kvantového stavu náboje elektronu považuje za určitý druh "protomentality". Přesto se Whiteheadův pohled odlišuje od panpsychismu, protože "příčiny zážitků" lze chápat jako "kvantové jevy" (Shimony, 1993). Podle standardního popisu kvantové mechaniky redukce kvantového stavu má náhodné příčiny a tyto jevy se mohou projevovat také na makroskopické úrovni.

Henry P. Stapp ve svém článku [X4] vychází z názoru některých prvních průkopníků kvantové teorie, podle nichž tato teorie v principu popisuje interakce mezi hmotou a vědomím. Zřejmě nejhlubšími mysliteli té doby byli Wolfgang Pauli, John von Neumann a Eugen Wigner, kteří studovali také některé souvislosti mezi vědomím a mozkem. Avšak většina fyziků té doby se zajímala spíše o experimenty a neměla zájem se zabývat filozofickými úvahami. Teoretikové kvantové mechaniky se proto brzy soustředili na výpočetní metody, jejichž výsledky jsou potvrzovány s vysokou přesností. Tyto praktické výsledky kvantové mechaniky rozhodly o jejím úspěchu a původní úvahy o vztahu hmoty a vědomí zůstaly nadlouho pohřbeny.

Pokud přijmeme představu, že vědomí lze popsat klasickou fyzikou a chemií jako pravděpodobnostní jev, musíme mimo jiné vysvětlit jeho neuvěřitelnou složitost.

Dále musíme objasnit ochranný mechanismus přírody, který našemu pochopení vědomí může bránit. Zabývejme se na okamžik mořským mlžem Strombas gigas.

Devadesát devět procent jeho lastury je tvořeno minerálem aragonitem. Ten vzniká z uhličitanu vápenatého, který je však měkký jako křída. Přitom lastura tohoto mlže odolává tlakům stokrát až tisíckrát silnějším, než samotný aragonit. Příroda vytvořila mikroskopickou strukturu, která obklopuje každý krystal aragonitu jistým proteinem. Tento protein zajišťuje lastuře pružnost a tím zabraňuje lámavosti materiálu. Lastura se skládá ze tří vrstev, přičemž v každé vrstvě jsou "zrna" uspořádána kolmo vůči zrnům přiléhajících vrstev. Tento kompozitní materiál dává lastuře neobyčejnou pevnost.

Pokud Příroda vyvinula takové úsilí, aby chránila měkké tělo mlže, jaké asi musela vyvinout úsilí na ochranu vědomí člověka?

Lidský mozek má tři neuroanatomické části. První z nich je thalamokortikální síť, která spojuje thalamus, kortex a další kortikální oblasti. Druhou částí je síť dlouhých polysynaptických smyček, které spojují kortex a kortikální přívěšky. Třetí částí je difusní síť noradrenergního locus coeruleus, která prostupuje celým mozkem. Tato síť se aktivuje kdykoliv dojde k nějakému pro mozek důležitému nebo nepříznivému podnětu, jako je nadměrný hluk nebo bolest. Způsobuje uvolnění neuromodulačních biochemických látek, které ovlivňují celkovou odpověď mozku na podnět. Tento systém proto může chránit mozek před přetížením při velkých rušivých podnětech.

Kvůli složitosti vědomí a složitosti příslušných ochranných mechanismů, které Příroda zabudovala do struktury vědomí, není překvapením, že dosud nemáme žádnou uspokojivou teorii vědomí.

Tato situace není ojedinělá. K podobným situacím dochází také v "tvrdých" vědách a ve společenských vědách. Například George Uhlenbeck, spoluobjevitel spinu elektronu a jeden z významných fyziků druhé poloviny 20. století, strávil řadu let vývojem uspokojivého teoretického rámce statistické mechaniky z mikroskopického hlediska. Kolem roku 1970 autorovi článku [X1] řekl, že se mu nepodařilo uspět. Uhlenbeck přitom měl k dispozici úplnou teorii mikroskopických částic a statistickou mechaniku velkých souborů částic. Propojit mikroskopickou teorii se statistickou mechanikou se mu však nepodařilo. Každá z těchto teorií má jinou oblast své působnosti.

Situace teorií vědomí a teorií mozku je ještě nepříznivější. Máme přehledné znalosti neuroanatomie mozku, máme dostatečnou představu o funkcích různých částí mozku. Stále hlouběji vnikáme do biochemie a molekulární biologie mozku. Porozuměli jsme také řadě vlastností vědomí a máme určité představy o souvislostech těchto vlastností s činností mozku. Avšak podrobně činnost mozku neznáme a řadě vlastnostem vědomí dosud nerozumíme. Většinou jsme schopni činit o vědomí pouze kvalitativní závěry. Dokonce ani nevíme, jaké proměnné a parametry s vědomím souvisí. Co můžeme říci o kvantifikaci emocí jako je strach nebo vztek? Přinejmenším potřebujeme "Richterovu stupnici emocí".

Podrobnou teorii vědomí, jako jsou teorie ve fyzice nebo v chemii, nelze ovšem očekávat. Můžeme pouze doufat v určitý kvalitativní popis a stanovení pravidel většiny projevů vědomí. Můžeme také doufat v obecný popis vztahů mezi mozkovou činností a projevy vědomí. Konečně můžeme očekávat, že se nám podaří vysvětlit souvislosti jednoduchých projevů vědomí s mozkovou činností.

Studium vědomí je omezeno neexistencí kvantitativního rámce pro popis jevů. Neznáme žádné relevantní proměnné nebo parametry, pomocí nichž bychom projevy vědomí mohli nějak kvantifikovat a díky tomu následně analyzovat. Většinou ani nevíme, co bychom měli měřit. Pokud víme, co chceme měřit, nevíme jak to změřit, nevíme, jak získané výsledky interpretovat nebo jak nalézt souvislosti s činností mozku.

Tato situace se podobá studiu ekonomiky nějakého státu. Na mikroskopické úrovni jsme schopni sledovat všechny obchodní transakce, jsme schopni shromáždit přehled všech transakcí, které byly ve státě uskutečněny a tím jsme schopni získat ekonomický přehled. Dokonce jsme schopni sledovat vývoj ekonomiky v čase. Na druhé straně neexistuje žádná úplná kvantitativní ekonomická teorie.

Na základě získaných ekonomických ukazatelů jsme schopni do jisté míry předpovídat a extrapolovat další ekonomický vývoj. Můžeme také vytvářet ekonomické modely na základě omezujících předpokladů. Některé z těchto modelů poskytují poměrně dobré předpovědi, ale žádný z nich nenahrazuje úplnou ekonomickou teorii.

Moderní ekonomická teorie se zrodila v 18. a 19. století v práci Adama Smitha a dalších. Ve svých počátcích obsahovala obecná kvalitativní tvrzení, založená na řadě jednoduchých pozorování. Tato tvrzení měla určitou prediktivní hodnotu. Pak ve 20. století několik ekonomů začalo vyvíjet kvantitativní teorie ekonomických jevů. Ekonomika se stala semi-kvantitativní, ale řada ekonomických jevů zůstala nevysvětlena. Ekonomická teorie dosud nevyřešila vztahy mezi mikroskopickým obrazem jednotlivých obchodních transakcí a makroskopickým obrazem "velké ekonomiky". Prediktivní hodnota ekonomické teorie je zatím sporná.

Porovnejme nyní rozvoj ekonomické teorie a rozvoj teorie vědomí. Mikroskopickou teorií je teorie mozku. Makroskopickou teorií je vědomí, o kterém jsme schopni pouze kvantitativních výpovědí. Náš mikroskopický popis je dosud neúplný. Stav vývoje teorie vědomí se proto podobá stavu vývoje ekonomické teorie v 19. století. Jediným kladným faktem je skutečnost, že naše znalosti o vědomí a lidském mozku rostou rychleji než znalosti ekonomiky.

Rozvoj ekonomiky nám nabízí určitý vzor, podle něhož se vyvíjí také teorie vědomí.

Umožňuje nám také lépe pochopit vztahy mezi vědomím a mozkem. Mozek si lze představit jako rozsáhlou, navzájem propojenou síť elektronických obvodů. Vědomí pak lze chápat jako oddělenou úroveň, která je koncepčně spojena "komunikačními cestami" s mozkem. Podobný teoretický rámec se odráží ve strategiích, které používá ekonomická analýza. Cenu akcie nebo komodity lze nahlížet ze dvou perspektiv. První perspektivou je chápání ceny jako reakce na vnější události. Druhou perspektivou je chápání ceny jako odraz určitých trendů v cenových záznamech v minulosti.

Vědomí lze chápat jako předmět určité teorie vědomí. Tato teorie souvisí s určitou dynamikou a procesy v lidském mozku. Pokud vědomí oddělíme od mozku a vytvoříme jisté strukturované rozhraní mezi nimi, pak máme naději vybudovat prozatímní model vědomí.

Ačkoliv lidské vědomí je velmi rozsáhlé, musí být konečné, protože je odvozeno od konečného lidského mozku. Autor článku [X1] je přesvědčen, že vědomí má klasickou (nekvantovou) povahu. Vědomí můžeme studovat pouze pravděpodobnostně, protože obsahuje miliardy různých stavů.

Tento předpoklad vede ke klasickému pravděpodobnostnímu počítačovému modelu vědomí s přesně definovaným rozhraním vůči lidskému mozku. Lidský mozek představuje vstupy a výstupy tohoto počítače.

Řada jiných autorů tvrdí, že lidské vědomí nelze popsat žádným počítačovým modelem a poté používají různé počítačové modely pro simulaci některých vlastností vědomí. Protože však vědomí vychází z konečného lidského mozku, tak v principu lze toto vědomí simulovat dostatečně velkým a složitým počítačem. Vlastnosti vědomí tedy lze simulovat pomocí počítače s potřebnými technickými vlastnostmi.

Funguje vědomí jako počítačový program? Autor článku [X1] tvrdí, že nikoliv. Vědomí je třeba chápat jako soubor možností a vlastností, které vzájemným propojením vědomí utvářejí. Každé součásti vědomí lze přiřadit určitou skupinu neuronů v mozku.

Jednotlivé součásti vědomí můžeme chápat ve smyslu objektově orientovaného programování jako objekt s určitými možnostmi a vlastnostmi. Každý takový objekt obsahuje určité metody (mini- programy), které určují jeho chování a vytvářejí rozhraní pro jiné objekty. Tyto metody se chovají dynamicky a proměnlivě.

Vývoj vědomí z jednoho stavu do druhého je výsledkem činnosti těchto mini-programů. Neexistuje žádný pevný program. Tento program se neustále mění a vyvíjí v závislosti na vnějších podnětech, na předchozích stavech vědomí a náhodných procesech uvnitř vědomí.

Tento popis vědomí jako souboru objektů s různými vlastnostmi a vnitřními programy, které určují chování objektů a jejich interakce s ostatními objekty, lze chápat jako objektově orientovanou definici. Objektově orientované programování tvoří pro popis pozorovaných vlastností vědomí vhodný rámec. Důležitou vlastností je dynamické seskupování neuronů v závislosti na odpovědi na vnější podněty.

Vědomí tedy není statickým programem ve smyslu Turingova počítače. Představuje dynamický, událostmi ovládaný program, který je složen ze souboru mini-programů různých částí vědomí. Tyto mini-programy se mohou navzájem dynamicky vázat v závislosti na vnějších podnětech a v souladu s přechodem vědomí z jednoho stavu do druhého. Dynamické vazby mini-programů se řídí složitým propojením různých částí vědomí.

Existují dvě vlastnosti vědomí, které jsou rozhodující pro definování reprezentace vědomí:

1. Vědomí může přinutit své prostředky k získání dalších prostředků pro řešení důležitých úkolů.
2. Vědomí může změnit své "obvodové zapojení" ve snaze se přizpůsobit různým krátkodobým nebo dlouhodobým potřebám.

Pravděpodobnostní počítačový model vědomí tedy musí být schopen dynamicky realokovat své prostředky v závislosti na vnějších podnětech.

Mini-programy, které popisují změny stavu vědomí v čase, musejí být schopny sami sebe dynamicky modifikovat. Příkladem programovacího jazyka, který umožňuje, aby se programy samy modifikovaly, je LISP.

Jinou možností je implementovat tuto vlastnost na hardwarové úrovni. Příkladem jsou hradlová pole FPGA (field-programmable gate array), v křemíkových čipech velmi vysoké integrace VLSI. V běžném mikroprocesoru jsou tranzistory na čipu propojeny do pevných logických hradel, která zpracovávají data. V polích FPGA se propojení logických hradel může měnit. Tranzistory jsou zde uspořádány do polí "logických buněk" a zavedením zvláštního programu do konfigurační paměti čipu lze nastavit každou buňku do funkce některého logického hradla a buňky vzájemně propojit. Tímto způsobem se funkce pole FPGA může změnit např.ze zesilovače na telefonní modem. [X5]

Lidský mozek je schopen změnit své zapojení například po svém poškození nebo po delší dobu trvajícím určitém podnětu.

Literatura a odkazy:

[X1] Stephen Blaha: A Classical Probabilistic Computer Model of Consciousness. 23 Jan 2002 physics/0201051 e-Print archive. Los Alamos Nuclear Laboratory. US National Science Foundation.

[X2] Stuart Hameroff and Roger Penrose: Conscious Events as Orchestrated Space-Time Selections. (ověřeno 28.2.2002)

[X3] N.E. Mavromatos and D.V. Nanopulos: Quantum mechanics in cell microtubules: wild imagination or realistic possibility? 25 Feb 1998 quant-ph/9802063 e-Print archive. Los Alamos National Laboratory. US National Science Foundation.

[X4] Henry P. Stapp: From Quantum Nonlocality to Mind-Brain Interactions. Lawrence Berkeley Laboratory. University of California Berkeley, California. 25 Aug 2000. quant-ph/0009062 e-Print archive. Los Alamos National Laboratory. US National Science Foundation.

[X5]Hardware Evolution. Adrian Thompson, COGS, University of Sussex, Brighton, BN1 9QH, United Kingdom. Publikace Adriana Thompsona. (ověřeno 28.2.2002)

[1] Roger Penrose: Makrosvět, mikrosvět a lidská mysl. Mladá fronta, edice Kolumbus, Praha 1999. Z angl. orig.: The Large, the Small and the Human Mind. The Press Syndicate of the University of Cambridge, Cambridge 1997. Překlad: Jiří Langer. ISBN: 80-204-0780-4