來源：CreateAMind

Is the Free-Energy Principle a Formal Theory of Semantics? From Variational Density Dynamics to Neural and Phenotypic Representations

自由能原則是否是語義學(xué)的形式化理論？從變分密度動(dòng)力學(xué)到神經(jīng)和表型表征

https://www.researchgate.net/publication/343643283_Is_the_Free-Energy_Principle_a_Formal_Theory_of_Semantics_From_Variational_Density_Dynamics_to_Neural_and_Phenotypic_Representations

DOI:10.3390/e22080889

摘要：

本文的目的有二：（1）評(píng)估“神經(jīng)表征”這一概念在變分自由能原理及其推論過程理論——主動(dòng)推理——中是否具有解釋作用；（2）如果具有解釋作用，則評(píng)估在關(guān)于表征的本體論和認(rèn)識(shí)論地位的哲學(xué)立場中，哪一種立場最為合適。我們聚焦于非實(shí)在論立場（即縮減論和虛構(gòu)主義-工具主義立場）。我們考察了一種對心理表征的縮減論解釋，根據(jù)該解釋，神經(jīng)表征在解釋上相關(guān)的內(nèi)容是數(shù)學(xué)性的，而非認(rèn)知性的；同時(shí)考察了一種虛構(gòu)主義或工具主義解釋，根據(jù)該解釋，表征是服務(wù)于解釋（及其他）目的的科學(xué)上有用的虛構(gòu)物。在回顧自由能原理與主動(dòng)推理之后，我們認(rèn)為，自由能原理下適應(yīng)性表型的模型可用于提供形式語義學(xué)，使我們能夠?yàn)樘囟ū硇蜖顟B(tài)（遠(yuǎn)離平衡態(tài)的馬爾可夫系統(tǒng)內(nèi)部狀態(tài)）賦予語義內(nèi)容。我們提出一種修正的虛構(gòu)主義立場——以有機(jī)體為中心的虛構(gòu)主義或工具主義。我們認(rèn)為，在自由能原理框架下，即使采取對神經(jīng)表征內(nèi)容的縮減論解釋，也足以合理地訴諸認(rèn)知系統(tǒng)“關(guān)于性”或意向性所涉及的那種語義內(nèi)容；我們的立場因此與實(shí)在論立場相容，但建立在不同的假設(shè)基礎(chǔ)之上。我們主張，自由能原理由此解釋了生命系統(tǒng)中的“關(guān)于性”或意向性，進(jìn)而解釋了它們利用某種本體論或語義要素集合解析其感覺流的能力。

關(guān)鍵詞：變分自由能原理；主動(dòng)推理；神經(jīng)表征；表征主義；工具主義；縮減論

1. 引言：神經(jīng)表征及其（無）內(nèi)容

表征在人類諸多活動(dòng)中占據(jù)顯著地位。人類經(jīng)常使用地圖等表征性人工制品來導(dǎo)航環(huán)境。地圖為能夠閱讀并利用其所含信息引導(dǎo)行為的主體表征待穿越的地形。人們普遍認(rèn)為，人類有意識(shí)、有目的地從事諸如因果推理等智力活動(dòng)——這需要心理上思考各種情境與事態(tài)的能力。我們大多數(shù)人能夠通過想象與心理意象，在心靈之眼中看到過去、可能或虛構(gòu)的情境，而這些能力傳統(tǒng)上被描述為表征能力。

在認(rèn)知科學(xué)、神經(jīng)科學(xué)和心靈哲學(xué)中，“表征”概念被用來嘗試自然主義地解釋“關(guān)于性”或“意向性”這一基本屬性如何在生命系統(tǒng)中涌現(xiàn)[1]。確實(shí)，生物必須與其所處世界互動(dòng)，并區(qū)分對其生存而言相關(guān)或不相關(guān)的環(huán)境特征與其他生物。生物的行為表現(xiàn)得好像它們對世界、世界的結(jié)構(gòu)及其居民持有信念，這些信念指導(dǎo)其決策過程，尤其是在生成適應(yīng)性行為方面。因此，“關(guān)于性”是任何必須在不確定世界中進(jìn)行概率推斷以支持決策的系統(tǒng)的基礎(chǔ)屬性，這也是本論文所貢獻(xiàn)特刊的核心議題。

在此語境下，提供自然主義解釋即指通過訴諸物理過程來解釋某種現(xiàn)象[2]。認(rèn)知科學(xué)所采用的策略是通過假定主體內(nèi)部存在攜帶、編碼或以其他方式承載語義內(nèi)容的物理結(jié)構(gòu)，從而將意向性自然化；經(jīng)典論述包括Fodor[3]、Millikan[4,5]。

在研究心智的科學(xué)和哲學(xué)中，表征通常被定義為某些內(nèi)部載體——神經(jīng)表征——承載語義內(nèi)容[6]。因此，表征是生物體內(nèi)部的物理結(jié)構(gòu)；通常指其大腦中展開的狀態(tài)與過程，它們攜帶或編碼表征內(nèi)容。神經(jīng)表征所扮演的認(rèn)識(shí)論角色，是解釋生物如何與環(huán)境中的相關(guān)特征互動(dòng)并規(guī)劃情境適宜的適應(yīng)性行為[6,7]。表征的語義內(nèi)容即表征所“關(guān)于”的對象，即其意向關(guān)系所指向的對象——“憑借什么它們表征其所表征之物，或‘關(guān)于’其所關(guān)于之物”（[8]，第2390頁）。界定語義內(nèi)容的本質(zhì)與起源的問題，被稱為“內(nèi)容難題”[9,10]。

對于表征解釋的適當(dāng)性，存在若干廣為接受的約束條件：此類解釋應(yīng)（1）大體上與計(jì)算認(rèn)知科學(xué)研究中實(shí)際采用的實(shí)踐相一致；（2）允許誤表征，即表征必須能夠“出錯(cuò)”；（3）提供一種原則性方法，用以將確定的內(nèi)容歸屬于特定狀態(tài)或結(jié)構(gòu)（通常為系統(tǒng)內(nèi)部結(jié)構(gòu)）；最后（4）必須是自然主義的，即對語義內(nèi)容的解釋在定義表征能力如何由物理系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)時(shí)，不得自身訴諸語義術(shù)語，以免陷入循環(huán)論證[11,12]。

一個(gè)根本而棘手的問題是，是否存在某種表征概念，不僅適用于所有情況（即適用于神經(jīng)表征概念，也適用于我們更熟悉的、有意識(shí)的日常表征活動(dòng)），而且確實(shí)能解釋生命體與其環(huán)境之間的意向關(guān)系。同樣棘手的問題涉及神經(jīng)表征的本體論與認(rèn)識(shí)論地位：這類事物是否真實(shí)存在？它們是否具有解釋價(jià)值？

本文目的有二。首先，我們旨在確定“神經(jīng)表征”這一概念在日益流行的關(guān)于生命系統(tǒng)行動(dòng)與認(rèn)知的研究框架——即變分自由能原理及其推論過程理論“主動(dòng)推理”——中是否發(fā)揮解釋作用。其次，如果在自由能原理框架下確有必要假定神經(jīng)表征的存在，我們旨在評(píng)估在現(xiàn)有哲學(xué)立場中，哪一種關(guān)于表征本體論與認(rèn)識(shí)論地位的立場最適合該框架下的這一概念。由于這一問題無法僅憑形式框架決定，我們首先討論表征主義問題。

在本節(jié)剩余部分，我們將回顧圍繞表征主義的諸多議題。在第二節(jié)中，我們將呈現(xiàn)并論證自由能原理下對大腦的理解：大腦是一個(gè)被統(tǒng)計(jì)邊界（稱為馬爾可夫毯）包裹的自組織非平衡穩(wěn)態(tài)系統(tǒng)。在接下來的章節(jié)中，我們將考察神經(jīng)表征的非實(shí)在論解釋：一種縮減論解釋，認(rèn)為神經(jīng)表征的內(nèi)容是數(shù)學(xué)性的；一種虛構(gòu)主義解釋，認(rèn)為表征是科學(xué)上有用的虛構(gòu)物。在第四節(jié)中，我們提出結(jié)合這兩種解釋的某些方面，形成一種細(xì)致的實(shí)在論解釋，即對神經(jīng)表征進(jìn)行形式化定義語義內(nèi)容——可稱為“縮減論的、以有機(jī)體為中心的虛構(gòu)主義解釋”。我們主張，即使在自由能原理框架下采取對神經(jīng)表征內(nèi)容的極簡主義、縮減論解釋，也足以合理訴諸一種強(qiáng)健的語義內(nèi)容——即認(rèn)知系統(tǒng)“關(guān)于性”或意向性所涉及的那種內(nèi)容。由此產(chǎn)生的立場雖大體上與實(shí)在論立場相容，但建立在不同的假設(shè)基礎(chǔ)之上。

1.1 表征主義的諸面孔：實(shí)在論與非實(shí)在論

在心靈哲學(xué)中，大致存在兩種思考神經(jīng)表征概念本體論地位的主要方式，它們對可采取的認(rèn)識(shí)論立場具有相應(yīng)影響。其一是關(guān)于神經(jīng)表征的實(shí)在論立場。該觀點(diǎn)結(jié)合了兩個(gè)立場：在本體論上，認(rèn)為神經(jīng)表征真實(shí)存在（通常指它們在大腦中具有物理實(shí)現(xiàn)）；在認(rèn)識(shí)論上，認(rèn)為它們也是科學(xué)上有用的假設(shè)[6,13]。

非實(shí)在論立場同樣存在，但并不共享上述所有假設(shè)。非實(shí)在論者要么對神經(jīng)表征的真實(shí)性持不可知態(tài)度，要么明確拒絕該假設(shè)。反實(shí)在論認(rèn)為神經(jīng)表征并不存在。非實(shí)在論有若干變體，各自具有不同的認(rèn)識(shí)論含義。消除主義是一種反實(shí)在論觀點(diǎn)，主張應(yīng)從科學(xué)實(shí)踐中徹底摒棄神經(jīng)表征這一概念[14,15]。工具主義或虛構(gòu)主義則是一種非實(shí)在論立場，主張神經(jīng)表征是有用的虛構(gòu)物：它們是描述世界的一種科學(xué)上有用的方式[11,12,16–19]。

為厘清上述立場中何者最為合適，有必要回顧神經(jīng)表征概念的不同版本。經(jīng)典觀點(diǎn)將神經(jīng)表征視為由大腦狀態(tài)實(shí)現(xiàn)的符號(hào)結(jié)構(gòu)，并由受規(guī)則支配的過程加以操作。這源于心智的計(jì)算理論[3]，該理論認(rèn)為認(rèn)知是對類似符號(hào)的內(nèi)部認(rèn)知結(jié)構(gòu)（即神經(jīng)表征）進(jìn)行規(guī)則支配的操作。在這些經(jīng)典論述中，表征的內(nèi)容或由先天概念庫和機(jī)制決定，以確保所表征內(nèi)容的準(zhǔn)確性與客觀性[3,20]；或通過生物的“專有功能”來解釋內(nèi)容[21–23]；或訴諸我們對世界事物第一人稱經(jīng)驗(yàn)的現(xiàn)象內(nèi)容[24,25]。所有這些論述的共同點(diǎn)是，都將神經(jīng)表征構(gòu)想為一種內(nèi)部符號(hào)（或類型），在適當(dāng)情境下被實(shí)例化（或標(biāo)記）；不同之處僅在于“適當(dāng)性條件”如何實(shí)現(xiàn)。此外，也存在非表征版本的心智計(jì)算理論，本文暫不討論；參見Mi?kowski[26]；Piccinini[27]。

受并行分布式處理啟發(fā)，聯(lián)結(jié)主義的神經(jīng)表征模型與經(jīng)典方法支持者在表征載體的性質(zhì)上存在分歧，但在大腦利用內(nèi)部認(rèn)知結(jié)構(gòu)作為內(nèi)容載體這一點(diǎn)上達(dá)成共識(shí)[28,29]。聯(lián)結(jié)主義者認(rèn)為，神經(jīng)表征不是離散的符號(hào)結(jié)構(gòu)，而是分布式表征；也就是說，它們通過其活動(dòng)狀態(tài)的聯(lián)合構(gòu)型來實(shí)現(xiàn)對事態(tài)的表征功能。

當(dāng)今最流行（在我們看來也是最令人信服）的表征主義論述屬于聯(lián)結(jié)主義類型。它們將神經(jīng)表征視為結(jié)構(gòu)表征。根據(jù)這一觀點(diǎn)，神經(jīng)表征之所以能夠表征其目標(biāo)領(lǐng)域（即編碼關(guān)于目標(biāo)領(lǐng)域的語義內(nèi)容），是因?yàn)槠渖窠?jīng)載體編碼了與目標(biāo)領(lǐng)域共享的、可被利用的結(jié)構(gòu)相似性[8,30–32]。在此觀點(diǎn)下，表征的功能類似于地圖：它們重現(xiàn)目標(biāo)領(lǐng)域的高階結(jié)構(gòu)特征，例如其統(tǒng)計(jì)屬性；另見[33]。更具體地說，結(jié)構(gòu)表征以一種生物體可利用以指導(dǎo)行為的格式編碼信息，這種格式能夠支持錯(cuò)誤檢測（即允許誤表征），并可用于“離線”導(dǎo)航[8,32,34–36]。結(jié)構(gòu)表征以圖標(biāo)方式運(yùn)作，通過“大腦內(nèi)部表征的結(jié)構(gòu)逐漸復(fù)制感覺輸入所依賴的生成過程的結(jié)構(gòu)”這一過程實(shí)現(xiàn)（[31]，第1962頁）。

1.2 走向反實(shí)在論：實(shí)在論觀點(diǎn)的缺陷

認(rèn)知科學(xué)與神經(jīng)科學(xué)領(lǐng)域的大多數(shù)研究默認(rèn)采取關(guān)于神經(jīng)表征的實(shí)在論假設(shè)，并設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)以解釋我們對世界的體驗(yàn)與行動(dòng)如何由大腦網(wǎng)絡(luò)中編碼的結(jié)構(gòu)化知識(shí)所中介。神經(jīng)表征的存在及其解釋價(jià)值幾乎是任何心理學(xué)教科書的基本前提。例如，《麻省理工學(xué)院認(rèn)知科學(xué)百科全書》中寫道：“心理學(xué)是一門研究信息表征與處理的科學(xué)”（[37]，第xl頁，著重號(hào)為本文所加）。

盡管關(guān)于心理表征的實(shí)在論是大多數(shù)認(rèn)知科學(xué)與神經(jīng)科學(xué)默認(rèn)的操作模式，但它并非學(xué)界共識(shí)。采取反實(shí)在論、反表征主義立場的動(dòng)機(jī)源于一個(gè)觀察：盡管投入了巨大的努力與科研資源，表征至今仍未被成功自然化[6,9,38–42]。這尤其因?yàn)?，現(xiàn)有試圖構(gòu)建神經(jīng)表征理論的嘗試，迄今未能提供一種不預(yù)設(shè)其所欲解釋的意向關(guān)系與表征內(nèi)容本身的自然主義語義內(nèi)容理論，從而未能滿足前文討論的第（4）點(diǎn)要求。因此，如Ramsey[43]等學(xué)者呼吁對使用該概念保持謹(jǐn)慎。他們認(rèn)為，對語義內(nèi)容的訴求常常只是一種哲學(xué)修飾，并未增添任何解釋價(jià)值：

“常識(shí)心理學(xué)所提供的角色，是用來區(qū)分不同類型的表征。而我們真正需要、但常識(shí)心理學(xué)并未提供的，是一種更普遍的物理?xiàng)l件，這種條件能使某物成為表征狀態(tài)，僅此而已。從功能角度而言，我們希望知道不同類型的表征作為表征究竟有何共同點(diǎn)。無論是常識(shí)心理學(xué)還是計(jì)算主義，都未直接告訴我們何種因果/物理?xiàng)l件能賦予大腦狀態(tài)以表征的功能角色?！保╗43]，第6頁，著重號(hào)為本文所加）

在文獻(xiàn)中，?？梢姷綄⑸窠?jīng)組織對特定刺激的選擇性反應(yīng)描述為對刺激的“表征”或“編碼”。這種概念化方式在感知研究中尤為常見，用以強(qiáng)調(diào)細(xì)胞在檢測感知對象特定特征方面的特異性[44–48]；在記憶研究[49,50]和運(yùn)動(dòng)活動(dòng)研究[51–53]中亦然。然而，正如Ramsey[6]所指出，單憑反應(yīng)選擇性本身并不能使一個(gè)物理狀態(tài)成為表征。許多物理狀態(tài)具有反應(yīng)選擇性，卻并非表征。例如，人的皮膚狀態(tài)隨天氣變化（如日曬越多皮膚越黑），但我們（直覺上）并不會(huì)將皮膚視為太陽或天氣的表征。

我們發(fā)現(xiàn)，生物學(xué)與神經(jīng)科學(xué)領(lǐng)域的某些研究對“認(rèn)知是發(fā)生在大腦邊界內(nèi)的表征過程”這一觀點(diǎn)承諾較少[54–58]。這些觀點(diǎn)包括知覺與運(yùn)動(dòng)控制理論[59,60]；機(jī)器人學(xué)[61]；控制論[62–65]；以及，可以說，自由能原理與主動(dòng)推理[56,57,66]。這些論述往往源自認(rèn)知科學(xué)中的具身與生成進(jìn)路[14,67–70]，它們共同主張：認(rèn)知的首要目標(biāo)并非在內(nèi)部重建一個(gè)隱藏世界的結(jié)構(gòu)代理，而是適應(yīng)環(huán)境并在其中行動(dòng)。

在此背景下，Sprevak[17]指出似乎存在兩種選擇。我們可以采取堅(jiān)定的實(shí)在論立場，相信神經(jīng)表征的自然化終將成功（盡管迄今為止尚無成功案例）?；蛘撸菍?shí)在論（消除主義與虛構(gòu)主義）則弱化表征話語在認(rèn)知科學(xué)中的價(jià)值。非實(shí)在論者觀察到，若不將表征內(nèi)容與認(rèn)知過程本身混淆，則無法定義神經(jīng)表征的內(nèi)容：我們從自身的科學(xué)實(shí)踐中借用了語義（從而也借用了表征的內(nèi)容）。更確切地說，如果所謂的表征內(nèi)容無法脫離我們對認(rèn)知活動(dòng)本身的知識(shí)而被確定，那么真正具有解釋力的是認(rèn)知活動(dòng)本身。反之，如果僅憑認(rèn)知活動(dòng)的解釋已足夠，而無需訴諸實(shí)驗(yàn)者強(qiáng)加的語義，那么就沒有理由假定表征內(nèi)容的存在。這或許促使我們將神經(jīng)表征的使用限制為一種“非正式的修飾語”[11,16]。

徹底消除神經(jīng)表征概念的代價(jià)是，它要求對認(rèn)知科學(xué)主流的表征范式進(jìn)行痛苦的修正。事實(shí)上，我們通常訴諸神經(jīng)表征來解釋目標(biāo)導(dǎo)向的、概率性的推理與決策。放棄這一假設(shè)，意味著我們必須放棄一些最強(qiáng)大的解釋工具。這種做法是否合理？

1.3 自由能原理下的表征？

本文更具體的研究對象是貝葉斯神經(jīng)科學(xué)（即自由能原理與主動(dòng)推理）中神經(jīng)表征的地位。在貝葉斯神經(jīng)科學(xué)中，大腦被視為一種統(tǒng)計(jì)器官或推理引擎，其功能是盡量減少自身對世界狀態(tài)的不確定性。在此類理論中，大腦被描述為通過利用關(guān)于環(huán)境的概率性知識(shí)，來解釋轟擊其感官信號(hào)的可能成因[36,64,71,72]——并采取行動(dòng)以實(shí)現(xiàn)其偏好或預(yù)期的感官狀態(tài)[73,74]。

一些基于預(yù)測編碼算法、用于描述皮層典型微環(huán)路的貝葉斯方法具有強(qiáng)烈的表征主義承諾[8,31,32,34–36,73,75]。這些理論認(rèn)為，貝葉斯大腦必然需要假定結(jié)構(gòu)表征的存在。因此，神經(jīng)表征被視為大腦網(wǎng)絡(luò)中實(shí)例化的、地圖般的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，它們編碼可被利用的信息。

近期已有若干論文探討在自由能原理框架下，是否應(yīng)采納對神經(jīng)表征的實(shí)在論解釋[8,32,34,35,56]。除少數(shù)值得注意的例外[76]外，鮮有論文試圖在自由能原理的背景下評(píng)估各種非實(shí)在論論證。在本文中，我們將論證：認(rèn)真對待兩種非實(shí)在論立場（即縮減論與虛構(gòu)主義觀點(diǎn)），最終會(huì)導(dǎo)向一種細(xì)致化的實(shí)在論形式，該形式適合為意向性的研究提供自然主義基礎(chǔ)。

我們?yōu)楹我P(guān)注表征的本體論與認(rèn)識(shí)論地位？在我們看來，主要原因之一是：個(gè)體對表征地位所持的立場，會(huì)直接影響計(jì)算神經(jīng)科學(xué)的研究；而確定哪些結(jié)構(gòu)扮演表征角色、它們?nèi)绾纬休d語義內(nèi)容，對神經(jīng)科學(xué)實(shí)踐至關(guān)重要。一個(gè)顯著的例子是人腦中的運(yùn)動(dòng)表征與運(yùn)動(dòng)指令[77,78]。計(jì)算神經(jīng)科學(xué)中的表征主義框架假定，大腦中存在表征運(yùn)動(dòng)任務(wù)的結(jié)構(gòu)。最優(yōu)控制理論是借用此類假設(shè)建模的流行框架之一。該方法基于對大腦在運(yùn)動(dòng)控制中所處理模型與信號(hào)性質(zhì)的強(qiáng)假設(shè)。最優(yōu)控制理論的假設(shè)是：運(yùn)動(dòng)表征是大腦中編碼執(zhí)行任務(wù)明確指令的結(jié)構(gòu)，并以內(nèi)在坐標(biāo)（即肌肉纖維的收縮與伸展）加以規(guī)定。然而，最優(yōu)控制理論的這些構(gòu)念已受到批評(píng)，且缺乏支持大腦中存在類似明確指令的運(yùn)動(dòng)命令的實(shí)證證據(jù)。相關(guān)討論參見Hipolito等[77]。我們的框架提供了一種對表征能力的替代性刻畫，該刻畫不以類似指令的運(yùn)動(dòng)命令為前提。相反，我們將表征能力刻畫為由虛構(gòu)狀態(tài)的本體論所支撐，并通過主動(dòng)推理過程實(shí)現(xiàn)對感官數(shù)據(jù)的偏好。我們對表征能力的縮減論視角摒棄了最優(yōu)控制理論中存在問題的表征假設(shè)，同時(shí)闡明了語義內(nèi)容如何通過主動(dòng)推理的歷史過程獲得。

1. 自由能原理與主動(dòng)推理：從信息幾何到表型的物理學(xué)

2.1 狀態(tài)空間、非平衡動(dòng)力學(xué)與熊（天哪?。?/strong>

本文將聚焦于一個(gè)著名的貝葉斯行動(dòng)與認(rèn)知理論——變分自由能原理及其推論理論“主動(dòng)推理”[66,79]。自由能原理始于這樣一個(gè)觀察：諸如生物體這樣的生物系統(tǒng)具有表型。生命體維持其表型完整性，并抵抗趨向于與周圍環(huán)境達(dá)到熱力學(xué)平衡的趨勢——這種趨勢通常由推廣熱力學(xué)第二定律的漲落定理所支配[80,81]。生命體通過對其組成狀態(tài)的熵（即分散或擴(kuò)散程度）設(shè)置上限來實(shí)現(xiàn)這一點(diǎn)。為更好地理解這一點(diǎn)，本節(jié)將引入兩個(gè)形式化概念：狀態(tài)空間與非平衡穩(wěn)態(tài)。以下內(nèi)容的簡要技術(shù)性處理可參見附錄A及術(shù)語與表達(dá)詞匯表。

在物理學(xué)中，平衡與非平衡的區(qū)別在于動(dòng)力學(xué)演化所趨向的終態(tài)。平衡動(dòng)力學(xué)在所有能量梯度被耗盡時(shí)達(dá)到穩(wěn)定，此時(shí)系統(tǒng)與其環(huán)境處于熱力學(xué)平衡。對生命體而言，熱力學(xué)平衡意味著死亡。生命體是保持遠(yuǎn)離平衡的開放系統(tǒng)。我們?nèi)绾斡眯问交ぞ呓＿@一點(diǎn)？

狀態(tài)空間或相空間形式化方法源自動(dòng)力系統(tǒng)理論，使我們能夠形式化地把握生命系統(tǒng)的困境。狀態(tài)空間或相空間是一個(gè)抽象空間，允許我們用系統(tǒng)可能處于的所有狀態(tài)來建模其隨時(shí)間的演化。構(gòu)建狀態(tài)空間時(shí)，我們識(shí)別系統(tǒng)中所有可能發(fā)生改變的相關(guān)量（即所有相關(guān)變量），然后將每個(gè)變量繪制在抽象空間的一個(gè)維度上。這個(gè)空間即稱為狀態(tài)空間。該空間的每個(gè)維度對應(yīng)系統(tǒng)中的一個(gè)變量；空間中的一個(gè)點(diǎn)即對應(yīng)系統(tǒng)某一瞬間的完整狀態(tài)描述，因?yàn)槲覀優(yōu)橄到y(tǒng)每個(gè)變量賦予了一個(gè)值，即為系統(tǒng)在每個(gè)維度上指定了一個(gè)位置。相應(yīng)地，該空間中的一條軌跡對應(yīng)系統(tǒng)狀態(tài)隨時(shí)間的流動(dòng)。

狀態(tài)空間形式化方法使我們能夠通過描繪狀態(tài)空間中的軌跡，隱式地描述系統(tǒng)的時(shí)變演化。這一點(diǎn)至關(guān)重要。如果我們在系統(tǒng)可能處于的所有狀態(tài)上繪制一個(gè)概率密度，則那些概率最高、系統(tǒng)周期性返回的狀態(tài)組合被稱為“拉回吸引子”[66,82]。我們可以將生物體大部分時(shí)間所處的狀態(tài)（即該空間中的區(qū)域）與其表型狀態(tài)相關(guān)聯(lián)。

描述系統(tǒng)處于非平衡穩(wěn)態(tài)（即其表型狀態(tài)）的概率密度，恰當(dāng)?shù)乇环Q為“非平衡穩(wěn)態(tài)密度”。對系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)的這種概率性描述可以從兩種相互一致且互補(bǔ)的角度加以解釋。首先，系統(tǒng)可以被描述為受隨機(jī)漲落影響的系統(tǒng)狀態(tài)流，此時(shí)我們可以用路徑積分形式將其表述為最小作用路徑。等價(jià)地，我們也可以描述在任意隨機(jī)時(shí)間采樣時(shí)，系統(tǒng)處于某一狀態(tài)的概率。這兩種描述在數(shù)學(xué)上通過以下事實(shí)關(guān)聯(lián)：在非平衡穩(wěn)態(tài)下，狀態(tài)流是所謂?？?普朗克方程的解，該方程描述了概率密度的動(dòng)力學(xué)。這種雙重解釋將在后文發(fā)揮關(guān)鍵作用。

2.2 馬爾可夫毯與生命系統(tǒng)的動(dòng)力學(xué)

自由能原理建立在動(dòng)力系統(tǒng)理論方法的基礎(chǔ)之上，該方法關(guān)注系統(tǒng)的時(shí)變演化，但如今已補(bǔ)充了對這些系統(tǒng)統(tǒng)計(jì)特性和可測量性的考量。自由能原理使我們能夠以兩種數(shù)學(xué)上等價(jià)的方式描述系統(tǒng)狀態(tài)的流動(dòng)：統(tǒng)計(jì)方式和動(dòng)力學(xué)方式——這種等價(jià)性之所以成立，是因?yàn)榇嬖谝粋€(gè)統(tǒng)計(jì)邊界（稱為馬爾可夫毯），以及系統(tǒng)處于遠(yuǎn)離平衡的穩(wěn)態(tài)（表型狀態(tài)）這一事實(shí)所導(dǎo)致的條件獨(dú)立性。

一個(gè)系統(tǒng)若要存在（獨(dú)立于宇宙其余部分），必須具備一定程度上與其嵌入環(huán)境的獨(dú)立性。馬爾可夫毯是一組變量或狀態(tài)，我們用它來約定性地界定一個(gè)系統(tǒng)：哪些屬于其內(nèi)部（內(nèi)部狀態(tài)，記為 μ），哪些不屬于（外部狀態(tài)，記為 η）。馬爾可夫毯本身被定義為介導(dǎo)系統(tǒng)與其嵌入環(huán)境之間相互作用的狀態(tài)（主動(dòng)狀態(tài)和感覺狀態(tài)，分別記為 a 和 s）。馬爾可夫毯由某些連接的缺失所定義：內(nèi)部狀態(tài)不會(huì)引起感覺狀態(tài)，外部狀態(tài)也不會(huì)引起主動(dòng)狀態(tài)。參見圖1和圖2。

馬爾可夫毯的存在在內(nèi)部變量與外部變量之間誘導(dǎo)出一種條件獨(dú)立性。此處的關(guān)鍵詞是“條件”：內(nèi)部與外部并非真正彼此獨(dú)立——它們只是當(dāng)我們通過毯層狀態(tài)忽略其依賴關(guān)系時(shí)，才顯得如此。

2.3 信息幾何與感知系統(tǒng)的物理學(xué)

自由能原理背后的核心直覺是：如果一個(gè)系統(tǒng)具有表型（即一種非平衡穩(wěn)態(tài)密度）并擁有馬爾可夫毯，那么描述該系統(tǒng)狀態(tài)流動(dòng)的方式就有兩種，且這兩者在數(shù)學(xué)上是等價(jià)的：一種基于系統(tǒng)的狀態(tài)空間描述，該描述以內(nèi)部狀態(tài)的流動(dòng)或動(dòng)力學(xué)為基礎(chǔ)；另一種則基于對同一流動(dòng)的統(tǒng)計(jì)解釋。在這樣的系統(tǒng)中，馬爾可夫毯的存在確保了兩種描述在偶然意義上為真，或彼此共軛[66,84]。

這種以內(nèi)部相空間中的運(yùn)動(dòng)來描述系統(tǒng)的方式，構(gòu)成了系統(tǒng)的“內(nèi)在”信息幾何，它與測度論和統(tǒng)計(jì)熱力學(xué)密切相關(guān)。測度論是數(shù)學(xué)的一個(gè)分支，研究如何系統(tǒng)地將數(shù)值分配給給定集合的子集，其中測度或度量正是指這種賦值過程；例如，概率測度會(huì)系統(tǒng)地為子集的元素分配概率值。我們可以把測度理解為捕捉抽象空間中大小或距離的某種特性。一般來說，構(gòu)成狀態(tài)空間的一組任意點(diǎn)本身并不具備測度，因此也無法為該空間定義相關(guān)的距離概念。然而，我們可以通過引入一種度量來賦予空間以結(jié)構(gòu)，通常以矩陣形式表示，描述位置發(fā)生微小變化時(shí)“移動(dòng)了多遠(yuǎn)”。

在歐幾里得幾何中，這種度量就是單位矩陣，也就是說，如果我沿著某個(gè)特定方向移動(dòng)100米，那么我總共移動(dòng)了100米。但這不適用于球面上的運(yùn)動(dòng)：例如地球，其周長約為40,000公里；如果我在地球上沿同一方向移動(dòng)約40,000公里，相對于地球表面而言，我實(shí)際上并未發(fā)生任何總位移（因?yàn)槲一氐搅似瘘c(diǎn)）。

這種度量的概念在處理充分統(tǒng)計(jì)量和統(tǒng)計(jì)流形時(shí)扮演著特殊角色。充分統(tǒng)計(jì)量是指重建或參數(shù)化一個(gè)概率分布（該分布包含無限多個(gè)點(diǎn)）所需的最小數(shù)字集合。對于正態(tài)或高斯分布，這些數(shù)字就是均值和方差。統(tǒng)計(jì)流形是一個(gè)空間，其中坐標(biāo)是某一類概率密度族的充分統(tǒng)計(jì)量。例如，高斯分布的充分統(tǒng)計(jì)量是其均值和方差，從而形成一個(gè)二維的統(tǒng)計(jì)流形或狀態(tài)空間。在該流形上的任意一點(diǎn)，都可以重構(gòu)出概率密度（即為無限多個(gè)點(diǎn)分配概率）。在統(tǒng)計(jì)流形上的軌跡對應(yīng)于相關(guān)概率密度形狀的變化（即參數(shù)值的變化）。

信息幾何則是研究統(tǒng)計(jì)流形（即信息流形，通常配備費(fèi)希爾或黎曼信息度量）上的測度或度量的數(shù)學(xué)領(lǐng)域。換句話說，信息幾何使我們能夠?yàn)楦怕史植迹ɑ蜻B續(xù)變量的概率密度）定義一種度量；也就是說，我們可以討論概率密度之間的距離。此外，如果我們把概率密度與概率信念聯(lián)系起來，我們就有了自然化的方式來談?wù)撔拍钪g的距離。

在以上所有內(nèi)容的基礎(chǔ)上，我們可以理解自由能原理帶來的意義。從我們對系統(tǒng)的狀態(tài)空間描述出發(fā)，我們可以定義一種度量，使我們能夠討論系統(tǒng)內(nèi)部狀態(tài)的概率構(gòu)型之間的距離。這種幾何是“內(nèi)在的”，因?yàn)樗枋龅氖窍到y(tǒng)可能構(gòu)型的結(jié)構(gòu)，僅依賴于內(nèi)部狀態(tài)本身（而非環(huán)境的外部狀態(tài)）。自由能原理指出，只要所討論的系統(tǒng)具備非平衡穩(wěn)態(tài)密度，并且存在馬爾可夫毯，那么就可以定義一種額外的、且在數(shù)學(xué)上共軛的信息幾何[66,84]。這兩個(gè)信息幾何可以表現(xiàn)為如下形式（費(fèi)希爾信息）的度量，其中充分統(tǒng)計(jì)量分別對應(yīng)于預(yù)期的熱力學(xué)狀態(tài)和內(nèi)部狀態(tài)：

這引出了一個(gè)驚人的觀察：即內(nèi)部狀態(tài)可以依據(jù)其外在幾何結(jié)構(gòu)加以解釋，也就是說，它們可被理解為對外部狀態(tài)概率密度的參數(shù)化。這一簡單事實(shí)是定義馬爾可夫毯的條件獨(dú)立性所自然導(dǎo)出的結(jié)果。簡言之，對于每一個(gè)毯層狀態(tài)（即感覺狀態(tài)與主動(dòng)狀態(tài)的聯(lián)合狀態(tài)），都存在一個(gè)關(guān)于內(nèi)部狀態(tài)與外部狀態(tài)的條件概率密度。關(guān)鍵在于，根據(jù)定義，給定特定毯層狀態(tài)時(shí)，內(nèi)部狀態(tài)與外部狀態(tài)是條件獨(dú)立的。這意味著，對于每一個(gè)給定毯層狀態(tài)下的預(yù)期內(nèi)部狀態(tài)，必然存在一個(gè)關(guān)于外部狀態(tài)的條件概率密度。進(jìn)而，這意味著預(yù)期內(nèi)部狀態(tài)構(gòu)成了一個(gè)統(tǒng)計(jì)流形——并配備了一種外在信息幾何結(jié)構(gòu)。這種外在信息幾何描述了關(guān)于外部狀態(tài)的概率信念之間的距離，而這些信念由預(yù)期內(nèi)部狀態(tài)參數(shù)化。換言之，預(yù)期內(nèi)部狀態(tài)構(gòu)成了關(guān)于外部狀態(tài)信念的充分統(tǒng)計(jì)量。

2.4 表型：兩種密度的故事

本質(zhì)上，自由能原理是關(guān)于兩種概率密度的故事[56]。第一種是系統(tǒng)本身的非平衡穩(wěn)態(tài)密度，它利用了表型的統(tǒng)計(jì)結(jié)構(gòu)。第二種是變分密度，由系統(tǒng)的內(nèi)部狀態(tài)參數(shù)化或體現(xiàn)。我們已經(jīng)看到，內(nèi)部狀態(tài)構(gòu)成了對外部狀態(tài)概率信念的充分統(tǒng)計(jì)量。換一種說法，內(nèi)部狀態(tài)編碼了一種概率分布——即變分密度——該分布描述了生成感覺（和動(dòng)作）狀態(tài)的外部世界的狀態(tài)。

從技術(shù)上講，一個(gè)系統(tǒng)會(huì)演化并維持其非平衡穩(wěn)態(tài)，這意味著它最小化了其所體現(xiàn)的變分密度與給定毯子狀態(tài)（blanket states）條件下外部狀態(tài)的概率密度之間的差異。這種差異就是變分自由能，而支撐非平衡穩(wěn)態(tài)的穩(wěn)態(tài)流則成為變分自由能上的梯度流。換句話說，內(nèi)部狀態(tài)看起來像是在優(yōu)化其對外部狀態(tài)的后驗(yàn)信念。當(dāng)從外在幾何空間中的運(yùn)動(dòng)角度來詮釋時(shí)，可以將生存行為理解為貝葉斯信念更新。這一切之所以成立，是因?yàn)轭A(yù)期的內(nèi)部狀態(tài)參數(shù)化了關(guān)于外部狀態(tài)的條件概率或貝葉斯信念。

擬人化地說，系統(tǒng)并不“知道”自己處于何種狀態(tài)，但它看起來像是在根據(jù)先驗(yàn)信念和當(dāng)前感覺狀態(tài)推斷其外部環(huán)境“在哪里”的狀態(tài)。外部世界的狀態(tài)因此從未被直接感知，而是由生物體通過與世界的互動(dòng)主動(dòng)推斷并實(shí)現(xiàn)的。在這個(gè)意義上，隱含的推斷是“具身行動(dòng)”的（enactive），在實(shí)用主義意義上是為了行動(dòng)而存在[56,57,85]。當(dāng)生物體與世界互動(dòng)時(shí)，它擾動(dòng)外部狀態(tài)，進(jìn)而影響隨之而來的感覺狀態(tài)。這些感覺印象又反饋耦合到內(nèi)部狀態(tài)，使內(nèi)部狀態(tài)能夠適應(yīng)周圍環(huán)境。換句話說，生物體基于其情境化的交互，對其生態(tài)環(huán)境的狀態(tài)進(jìn)行一種貝葉斯推斷（即主動(dòng)推斷）。

為什么是“推斷”？自由能原理指出，生命體之所以存在，是因?yàn)樗鼈冊谝环N稱為“意外度”（surprisal）的信息論量上進(jìn)行梯度流動(dòng)。這是求解福克-普朗克方程（Fokker Planck equation）所得到的非平衡穩(wěn)態(tài)解。關(guān)鍵在于，在非平衡穩(wěn)態(tài)下，內(nèi)部（和動(dòng)作）狀態(tài)的動(dòng)力學(xué)可以等價(jià)地被描述為沿著意外度或自由能梯度下降。自由能衡量的是在給定（生成）模型下，感覺（和動(dòng)作）狀態(tài)的非典型性——該生成模型描述了這些數(shù)據(jù)是如何產(chǎn)生的[66,86,87]。

意外度與自由能之間的等價(jià)性依賴于這樣一個(gè)事實(shí)：（預(yù)期的）內(nèi)部狀態(tài)參數(shù)化了對外部狀態(tài)的信念。當(dāng)這個(gè)變分密度與給定毯子狀態(tài)條件下的外部狀態(tài)密度一致時(shí)，意外度和自由能就相等了。關(guān)鍵的是，自由能是變分密度和隱含生成模型的泛函（即函數(shù)的函數(shù)）。生成模型就是外部狀態(tài)與毯子狀態(tài)的非平衡穩(wěn)態(tài)密度，可以被視為描述外部狀態(tài)如何生成毯子狀態(tài)的一種方式。

在下文中，我們將把生成模型視為任何擁有馬爾可夫毯（Markov blanket）的非平衡穩(wěn)態(tài)所隱含的屬性。之所以說“隱含”，是因?yàn)槊枋鲎越M織和信念更新所需的僅僅是自由能梯度。這意味著自由能及其生成模型并未被顯式計(jì)算或?qū)崿F(xiàn)。這有時(shí)被稱為“蘊(yùn)含生成模型”（entailing a generative model）[56,88]。簡而言之，自由能是兩個(gè)密度的泛函：生成模型和由內(nèi)部狀態(tài)編碼的變分密度。

對于熟悉信息論的讀者來說，意外度也被稱為“自信息”（self-information），而自信息的長期平均值就是熵。這意味著非平衡穩(wěn)態(tài)流對抗著由隨機(jī)漲落引起的熵增。反過來，這意味著自主狀態(tài)（即內(nèi)部狀態(tài)和動(dòng)作狀態(tài)）隱含的推斷支撐了維持遠(yuǎn)離平衡的穩(wěn)態(tài)這一生存必需。

因此，自由能原理表明，只要在非平衡穩(wěn)態(tài)密度中存在馬爾可夫毯，那么在意外度（狀態(tài)的函數(shù)）上的梯度流就等價(jià)于在自由能（充分統(tǒng)計(jì)量的函數(shù)）上的梯度流，其中充分統(tǒng)計(jì)量參數(shù)化了關(guān)于外部狀態(tài)的概率分布——或信念。這呼應(yīng)了上文關(guān)于共軛信息幾何的論述，即從動(dòng)力學(xué)角度和統(tǒng)計(jì)學(xué)角度的雙重描述。這里的“梯度流”僅意味著自主狀態(tài)（即內(nèi)部狀態(tài)和動(dòng)作狀態(tài)；見圖2）沿著變分自由能梯度下降。而這，又恰恰是談?wù)摗皠?dòng)作”與“感知”的另一種方式。這種將動(dòng)作與感知自然化為動(dòng)作狀態(tài)和內(nèi)部狀態(tài)（分別）在變分自由能梯度上的流動(dòng)的方案，被稱為“主動(dòng)推斷”（active inference），是自由能原理的對應(yīng)過程理論。

核心要點(diǎn)是：自由能原理以兩種互補(bǔ)的方式刻畫表型——一種是作為非平衡穩(wěn)態(tài)下狀態(tài)的流動(dòng)（通過內(nèi)在信息幾何描述），另一種是作為蘊(yùn)含信念更新的流動(dòng)（通過外在信息幾何描述）。由于動(dòng)作狀態(tài)的存在，內(nèi)部狀態(tài)的表面作用不僅僅是推斷感覺數(shù)據(jù)的原因，更是生成適當(dāng)?shù)慕换ツＪ健＿@意味著內(nèi)部狀態(tài)可以參數(shù)化關(guān)于動(dòng)作后果的信念，并促進(jìn)動(dòng)作對信念的影響[66]。因此，生成模型的設(shè)計(jì)目的并不僅僅是為了完成解釋性工作——確定世界的真實(shí)狀態(tài)，它們還涵蓋對世界狀態(tài)采取行動(dòng)的后果。

2.5 活體模型：自由能原理下對目標(biāo)導(dǎo)向、概率推斷與決策的機(jī)制性視角

有了上述框架，我們現(xiàn)在可以理解生成模型如何使生物體在自由能原理下進(jìn)行目標(biāo)導(dǎo)向的概率推斷與決策。自由能原理常被表述為：生命系統(tǒng)本身就是其環(huán)境的生成模型[56,76,89–92]。我們現(xiàn)在可以理解這一看似神秘的論斷。自由能原理指出，生物體利用其行動(dòng)身體的統(tǒng)計(jì)結(jié)構(gòu)以維持其表型狀態(tài)，而這種典型的結(jié)構(gòu)被概率性地解釋為系統(tǒng)所有狀態(tài)的聯(lián)合分布。關(guān)于“下一步該做什么”的決策，正是基于一種概率推斷：“假設(shè)我是一個(gè)最小化自由能的生物體，那么我‘必須’正在做的事情是什么”。

迄今為止，我們已將推斷視為自組織趨向非平衡穩(wěn)態(tài)過程中涌現(xiàn)的屬性。隨之而來的貝葉斯力學(xué)，源于“意外度”與“變分自由能”之間的等價(jià)關(guān)系。接下來，我們可以更進(jìn)一步，用定義自由能的生成模型來描述生物體或粒子。一旦我們擁有自由能，我們就知道其梯度；一旦我們知道梯度，我們就知道梯度流；一旦我們知道梯度流，我們就能將任何具身化的環(huán)境交互自然化（即用物理動(dòng)力學(xué)機(jī)制解釋）。

一個(gè)典型的生成模型如圖3所示。在這里，隱藏狀態(tài)（η）對應(yīng)于位于馬爾可夫毯之后、對內(nèi)部狀態(tài)不可見的外部狀態(tài)。需要重點(diǎn)理解的是，關(guān)于隱藏狀態(tài)的信念——即生物體所體現(xiàn)的假設(shè)——是關(guān)于其感覺輸入之成因的解釋。這些隱藏狀態(tài)可以說具備了使其成為結(jié)構(gòu)性表征內(nèi)容的所有屬性[8,31,32,34,35,56,93]。生成模型中的隱藏狀態(tài)由系統(tǒng)的內(nèi)部狀態(tài)（例如大腦）參數(shù)化，并編碼了關(guān)于外部狀態(tài)的可利用信息，用以引導(dǎo)適應(yīng)性行為。我們稍后將回到這一點(diǎn)。

總結(jié)而言，在非平衡穩(wěn)態(tài)下存在馬爾可夫毯，使我們能夠?qū)⒁粋€(gè)活體粒子或生物體與其內(nèi)部狀態(tài)和毯子狀態(tài)相關(guān)聯(lián)。內(nèi)部狀態(tài)的流動(dòng)呈現(xiàn)出雙重面向，由共軛的內(nèi)在與外在信息幾何所描述。這些幾何結(jié)構(gòu)自然繼承自馬爾可夫劃分的結(jié)構(gòu)。內(nèi)在信息幾何描述內(nèi)部狀態(tài)的熱力學(xué)行為（例如神經(jīng)元?jiǎng)恿W(xué)）；而內(nèi)部狀態(tài)同時(shí)具備一種外在幾何，涉及由內(nèi)部狀態(tài)參數(shù)化的、關(guān)于外部狀態(tài)的概率分布或信念。動(dòng)作狀態(tài)與內(nèi)部狀態(tài)在自由能上的梯度流（分別對應(yīng)“動(dòng)作”與“感知”），有效地實(shí)現(xiàn)了“主動(dòng)推斷”——即推斷外部狀態(tài)并規(guī)劃下一步行動(dòng)。至此，我們完成了對自由能原理的技術(shù)性綜述。

1. 神經(jīng)表征的縮減論與虛構(gòu)論解釋

在回顧了自由能原理的技術(shù)核心之后，我們現(xiàn)在轉(zhuǎn)向認(rèn)知科學(xué)領(lǐng)域的一個(gè)問題：哪種解釋框架最能恰當(dāng)?shù)乩斫馄鋵Ρ碚鞯某兄Z（或缺乏承諾）。由于實(shí)在論解釋已在其他文獻(xiàn)中被廣泛討論，我們將聚焦于兩種新穎的非實(shí)在論解釋。

3.1 神經(jīng)表征的縮減論進(jìn)路

在本節(jié)中，我們考察一種有趣的立場，它融合了實(shí)在論與非實(shí)在論的某些方面，即功能論導(dǎo)向的表征縮減論解釋[11,16]；關(guān)于一個(gè)相關(guān)但不同的、聚焦于大腦內(nèi)容但未訴諸自由能原理下信息幾何的立場，參見Wiese [94]。我們認(rèn)為，對這一立場稍作修正后，它能為自由能原理下的表征提供最佳解釋。

表征的縮減論解釋[11,16]在實(shí)在論與非實(shí)在論之間開辟了一條中間道路：它承認(rèn)神經(jīng)表征作為信息處理機(jī)制的存在，并認(rèn)為這些機(jī)制可以用計(jì)算方法加以刻畫（這是實(shí)在論的一面）；但它否認(rèn)這些表征具有認(rèn)知內(nèi)容上的實(shí)在性（這是非實(shí)在論的一面）?？s減論觀點(diǎn)認(rèn)為，科學(xué)家賦予表征的語義內(nèi)容，僅僅在解釋認(rèn)知能力時(shí)起輔助作用；而任何具有解釋效用的內(nèi)容方面，都可以用數(shù)學(xué)方式加以規(guī)定。該觀點(diǎn)建立在兩個(gè)前提之上：（1）表征并非由其內(nèi)容所個(gè)體化或識(shí)別，而是由其所協(xié)助實(shí)現(xiàn)的數(shù)學(xué)函數(shù)所界定；（2）這種內(nèi)容并非本質(zhì)上由狀態(tài)與目標(biāo)（即世界中的某個(gè)目標(biāo)域）結(jié)構(gòu)之間的自然主義關(guān)系所決定，而是由數(shù)學(xué)內(nèi)容本身所決定。

因此，表征的縮減論主張：（1）對某種認(rèn)知能力的計(jì)算理論，必須提供對該能力的功能論刻畫；（2）為便于科學(xué)實(shí)踐，這種刻畫可以輔以一種“意向性注釋”或語義解釋：“內(nèi)容是‘連接組織’，它將理論中假設(shè)的次人稱層面的數(shù)學(xué)能力，與該理論旨在解釋的顯性人稱層面能力聯(lián)系起來”（[11]，第253頁）。

縮減論觀點(diǎn)認(rèn)為，認(rèn)知表征理論所完成的解釋工作，在于提供對特定認(rèn)知能力的數(shù)學(xué)（功能論）分析；而這種計(jì)算理論通常會(huì)伴隨一種認(rèn)知或意向性解釋，但該解釋僅起啟發(fā)作用，而非強(qiáng)解釋作用[11,16]。根據(jù)這一觀點(diǎn)，認(rèn)知能力的內(nèi)容可以通過訴諸系統(tǒng)所實(shí)現(xiàn)的數(shù)學(xué)函數(shù)，以自然主義方式加以解釋。這種數(shù)學(xué)內(nèi)容對物理過程的計(jì)算刻畫至關(guān)重要：“如果該機(jī)制計(jì)算的是另一個(gè)數(shù)學(xué)函數(shù)，從而被賦予不同的數(shù)學(xué)內(nèi)容，那么它就是一個(gè)不同的計(jì)算機(jī)制”（[11]，第252頁）。這允許我們對系統(tǒng)進(jìn)行一種計(jì)算描述，而該描述尚無需關(guān)聯(lián)到特定環(huán)境中的認(rèn)知活動(dòng)。

在此觀點(diǎn)下，確定內(nèi)容相對容易，因?yàn)橛?jì)算模型中使用的數(shù)學(xué)函數(shù)可以獨(dú)立于被研究系統(tǒng)的使用方式——即獨(dú)立于所建模的過程——加以理解。這恰好回應(yīng)了自然主義表征理論最常見的缺陷：即通過訴諸科學(xué)實(shí)踐，預(yù)設(shè)了它們本應(yīng)解釋的內(nèi)容。神經(jīng)表征的數(shù)學(xué)內(nèi)容在計(jì)算理論本身中被加以利用，該理論由五個(gè)要素組成（[11]，見圖3）：

1. 由認(rèn)知系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的數(shù)學(xué)函數(shù)；

2. 系統(tǒng)用于計(jì)算該函數(shù)的具體算法；

3. 由該機(jī)制維持和更新的表征結(jié)構(gòu)；

4. 在表征結(jié)構(gòu)上定義的計(jì)算過程；

5. 生態(tài)成分：該計(jì)算機(jī)制通常運(yùn)行時(shí)所處的典型物理環(huán)境條件。

此外，通常還會(huì)附加一種啟發(fā)性的認(rèn)知內(nèi)容[11]。這種認(rèn)知內(nèi)容對應(yīng)于觀察者基于神經(jīng)組織對實(shí)驗(yàn)刺激的可靠協(xié)變反應(yīng)，而賦予神經(jīng)載體的語義。在縮減論觀點(diǎn)下，這些認(rèn)知內(nèi)容是對計(jì)算理論所提供數(shù)學(xué)刻畫的一種“意向性注釋”，而真正承擔(dān)解釋重任的是數(shù)學(xué)刻畫本身。科學(xué)家認(rèn)為機(jī)制所表征的環(huán)境屬性，在此觀點(diǎn)下，并非設(shè)備或計(jì)算理論的本質(zhì)特征；它們僅僅是為了便于解釋相關(guān)能力而被賦予的——即對數(shù)學(xué)內(nèi)容的意向性注釋。

內(nèi)容確定問題本身所固有的壓力，促使非實(shí)在論觀點(diǎn)的支持者淡化傳統(tǒng)上賦予認(rèn)知內(nèi)容的角色[11,12]。根據(jù)這些觀點(diǎn)——與認(rèn)知科學(xué)、神經(jīng)科學(xué)和哲學(xué)中的主流觀點(diǎn)相反——認(rèn)知內(nèi)容并非認(rèn)知的標(biāo)志，也不構(gòu)成表征的內(nèi)部狀態(tài)或載體與其所建模目標(biāo)域結(jié)構(gòu)之間的自然主義關(guān)系。具體而言，在縮減論觀點(diǎn)下，將計(jì)算機(jī)制與現(xiàn)實(shí)世界事物聯(lián)系起來的認(rèn)知成分，并非認(rèn)知活動(dòng)的本質(zhì)刻畫部分；它們有助于定義待解釋的現(xiàn)象（explanandum），但并不參與解釋本身。相反，認(rèn)知或語義內(nèi)容僅由實(shí)驗(yàn)者賦予，以輔助解釋相關(guān)能力。

簡言之，我們直覺上認(rèn)為是表征真正語義內(nèi)容的東西，結(jié)果不過是一種僅在科學(xué)解釋構(gòu)建中起啟發(fā)作用的“注釋”。這有將認(rèn)知內(nèi)容——及其試圖自然化的意向關(guān)系——瑣碎化的風(fēng)險(xiǎn)?？s減論模型確實(shí)為心智科學(xué)提供了一種清晰、有解釋力的方法，有助于指導(dǎo)神經(jīng)科學(xué)的研究實(shí)踐。但這是有代價(jià)的：在縮減論的內(nèi)容觀中，認(rèn)知內(nèi)容的角色被削弱到不再對刻畫認(rèn)知活動(dòng)具有本質(zhì)意義；認(rèn)知內(nèi)容唯一的解釋用途，是幫助科學(xué)家系統(tǒng)性地理解各種機(jī)制數(shù)學(xué)描述所部署的正常操作條件。

最終，采納縮減論選項(xiàng)似乎削弱了最初設(shè)定心理表征的動(dòng)機(jī)，并最終與激進(jìn)具身行動(dòng)主義（radical enactivism）[9,15]相契合。

3.2 虛構(gòu)論與科學(xué)實(shí)踐中的模型

還有其他非實(shí)在論、或許不那么堅(jiān)決反實(shí)在論的解釋路徑可用[17,76]?？茖W(xué)哲學(xué)中的虛構(gòu)論或工具論觀點(diǎn)認(rèn)為，科學(xué)模型是有用的虛構(gòu)：它們并非字面意義上的真實(shí)，而是“足夠真實(shí)”或“足夠好”，足以對世界做出有用預(yù)測并指導(dǎo)行動(dòng)。神經(jīng)表征的虛構(gòu)論觀點(diǎn)認(rèn)為，它們是科學(xué)家用來解釋意向行為的有用函數(shù)——它們是科學(xué)家使用的模型。

在科學(xué)哲學(xué)中，基于模型的方法[95–98]認(rèn)為，科學(xué)的工作在于比較不同類型的模型?！敖?jīng)驗(yàn)適當(dāng)性”或啟發(fā)性意義上的“足夠真實(shí)”，在認(rèn)識(shí)論與科學(xué)哲學(xué)的討論中占據(jù)核心地位[96–101]。這一概念允許模型所假設(shè)的內(nèi)容與現(xiàn)實(shí)之間存在一定程度的偏差；它意味著模型無需是對事態(tài)的真確表征。科學(xué)進(jìn)步常常依賴?yán)硐牖?，成功的模型往往刻意包含“有益的虛假”，這些內(nèi)容雖未如實(shí)描繪世界“本來面目”，卻仍具價(jià)值與解釋力。這類模型啟發(fā)性使用的例子包括統(tǒng)計(jì)力學(xué)中的理想氣體模型和遺傳學(xué)中的哈迪-溫伯格模型，二者均在其學(xué)科中占據(jù)核心地位，但都不是字面意義上的真實(shí)描述。

在此觀點(diǎn)下，模型在理解某一主題中發(fā)揮重要作用，并非盡管它們未能準(zhǔn)確反映世界的因果結(jié)構(gòu)，而恰恰是因?yàn)樗鼈冎皇恰白銐蛘鎸?shí)”——通過排除不相關(guān)特征，使研究者能聚焦于待檢驗(yàn)假設(shè)的相關(guān)特征[96,97]。值得注意的是，建模是一種非還原性的探究語境，即使用建模方法研究的目標(biāo)系統(tǒng)，無需被還原為所建模的內(nèi)容[102]。

解釋的目標(biāo)是產(chǎn)生理解[99,103,104]。我們對科學(xué)實(shí)踐中模型解釋作用的認(rèn)識(shí)，并不依賴于對模型的實(shí)在論解釋[98]。模型是有用的，有時(shí)獨(dú)立于其解釋現(xiàn)象的能力。即使一個(gè)模型提供的解釋未能準(zhǔn)確表征其目標(biāo)系統(tǒng)的因果，也不必然意味著這些解釋不是真正的解釋[99]。在科學(xué)中，模型可用于構(gòu)建新模型[105]。模型也有非解釋性用途，即不依賴其表征能力本身的用途[106]。即使未能準(zhǔn)確表征目標(biāo)域的屬性，模型仍可發(fā)揮解釋作用[107]。

一個(gè)微妙的問題是：自由能原理和主動(dòng)推斷中出現(xiàn)的生成模型，究竟應(yīng)被解釋為實(shí)在論的還是工具論的？換言之，自由能原理中的生成模型，是實(shí)驗(yàn)者用來解釋認(rèn)知系統(tǒng)行為的模型，還是生物體本身確實(shí)在利用這些模型以維持生存并適應(yīng)性地行動(dòng)？這一模糊性在近期一篇論文中已被強(qiáng)調(diào)[76]。接下來，我們將轉(zhuǎn)向這一問題，并在批判性修正縮減論神經(jīng)表征觀的過程中加以探討。

1. 變分語義學(xué)：從生成模型到縮減的語義內(nèi)容

4.1 自由能原理下的內(nèi)容縮減論解釋

在本節(jié)中，我們將神經(jīng)表征的縮減論與工具論觀點(diǎn)的要素相結(jié)合，提出一種以生物體為中心的虛構(gòu)論或工具論立場。我們擴(kuò)展了縮減數(shù)學(xué)內(nèi)容中的第五個(gè)要素——生態(tài)成分，并主張這將導(dǎo)向一種自然主義的意向性理論：一種基于自由能原理的形式化語義內(nèi)容理論。構(gòu)建一個(gè)穩(wěn)健的數(shù)學(xué)語義內(nèi)容理論——有能力自然化意向性——的關(guān)鍵在于認(rèn)識(shí)到：自由能原理本質(zhì)上講述的是系統(tǒng)與其環(huán)境之間相互調(diào)適的故事。

在我們看來，表征內(nèi)容的縮減論觀點(diǎn)低估了計(jì)算理論本身中第五個(gè)生態(tài)成分的作用。我們認(rèn)為，利用自由能原理的理論資源來形式化生態(tài)成分，使我們能夠挽救語義內(nèi)容的意向性——從而恢復(fù)一種與它所意向關(guān)聯(lián)（或“關(guān)于”）的領(lǐng)域緊密相連的穩(wěn)健內(nèi)容概念——而無需訴諸人為附加的“認(rèn)知內(nèi)容意向性注釋”。由此產(chǎn)生的觀點(diǎn)是一種語義學(xué)，它自然地源于我們所考察的系統(tǒng)具備狀態(tài)與信念的雙重信息幾何這一事實(shí)。

支撐自由能原理的形式體系允許我們做出一個(gè)關(guān)鍵觀察：即當(dāng)前所涉及的數(shù)學(xué)結(jié)構(gòu)與過程，是在狀態(tài)空間上定義的，并隱含地也在相關(guān)的信念空間或統(tǒng)計(jì)流形上定義[93]。狀態(tài)空間形式體系的數(shù)學(xué)框架意味著，系統(tǒng)的動(dòng)力學(xué)是在系統(tǒng)狀態(tài)上定義的；而由于相應(yīng)的外在信息幾何，我們總能為這一內(nèi)在描述賦予一種語義。

這種語義來源于內(nèi)嵌于外在信息幾何中的“信念”。此處“信念”一詞是在“信念傳播”和“貝葉斯信念更新”的意義上使用的，它們只是描述概率分布或密度的方式?！靶拍睢痹谪惾~斯術(shù)語中指的是后驗(yàn)與先驗(yàn)，對應(yīng)于由物理實(shí)現(xiàn)的狀態(tài)（即參數(shù)化外部狀態(tài)分布的內(nèi)部狀態(tài)）所塑造的概率分布（一個(gè)可能狀態(tài)的世界）。一般而言，盡管我們用“信念”一詞來描述定義在外部狀態(tài)上的概率密度，但人們普遍認(rèn)識(shí)到，這些密度本身并不等同于命題信念。簡言之，命題信念具有真值條件；也就是說，它們是可以為真或?yàn)榧俚臇|西[15]。而此處所討論的概率密度不屬于此類；它們表征的是變量之間如何協(xié)變。這并不蘊(yùn)含真值條件性，因此它們是非命題性的。

人們常指出，僅憑系統(tǒng)性協(xié)變本身無法獲得語義內(nèi)容[6,15,108]。然而，這一論點(diǎn)可以被反駁：在自由能原理下，對任何生命系統(tǒng)而言，其動(dòng)力學(xué)中內(nèi)嵌著一種隱含的語義。重要的是，這僅僅意味著系統(tǒng)的內(nèi)部動(dòng)力學(xué)具有概率屬性（及外在信息幾何），使其與所嵌入的系統(tǒng)相連接。通過馬爾可夫劃分，我們總能將內(nèi)部（統(tǒng)計(jì)）流形上的狀態(tài)軌跡關(guān)聯(lián)到一種語義——一種從系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)中自然導(dǎo)出的形式語義，并可被純粹數(shù)學(xué)地刻畫。

因此，我們從系統(tǒng)與其語境的互動(dòng)，以及生物體與其生態(tài)位之間環(huán)境交互的歷史中，獲得了一種名副其實(shí)的形式語義。我們的觀點(diǎn)所導(dǎo)向的是一種略微“更實(shí)在”的縮減論立場——一種弱縮減論立場：根據(jù)該立場，表征的內(nèi)容確實(shí)是其所實(shí)現(xiàn)的數(shù)學(xué)函數(shù)，但這一計(jì)算理論本身蘊(yùn)含著一種隱含的語義。

4.2 從計(jì)算理論本身到形式語義

現(xiàn)在讓我們總結(jié)一下。我們保留了縮減論觀點(diǎn)對表征內(nèi)容的一般性描述。現(xiàn)在，我們利用這一縮減論模型，具體指定通過自由能原理導(dǎo)向形式語義的計(jì)算理論本身。

計(jì)算理論本身包含五個(gè)組成部分，我們可以將其映射到自由能原理的要素上：

（1）在自由能原理下，認(rèn)知系統(tǒng)（通過其梯度流）所實(shí)現(xiàn)的數(shù)學(xué)函數(shù)是一個(gè)自由能泛函，用于衡量后驗(yàn)密度與變分密度之間的差異。

（2）系統(tǒng)用于計(jì)算該函數(shù)的具體算法，是在變分自由能上的梯度下降。

（3）呼應(yīng)結(jié)構(gòu)表征的相關(guān)文獻(xiàn)，由機(jī)制維持和更新的表征結(jié)構(gòu)，就是系統(tǒng)的內(nèi)部狀態(tài)。

（4）在這些表征結(jié)構(gòu)上定義、并負(fù)責(zé)更新和維持它們的計(jì)算過程，是通過“主動(dòng)推斷”實(shí)現(xiàn)的。

（5）最后，生態(tài)成分由雙重信息幾何提供。

圖4和圖5在自由能原理的框架下，重新表述了Egan[11]的內(nèi)容縮減論觀點(diǎn)。我們修正了縮減論觀點(diǎn)，以強(qiáng)調(diào)它為我們提供了一種完全自然主義、數(shù)學(xué)化的語義內(nèi)容起源解釋——以信念與意圖的演算形式呈現(xiàn)，作為內(nèi)部狀態(tài)流之內(nèi)在描述的對應(yīng)物。請注意，生成模型中出現(xiàn)的外部狀態(tài)隱含地定義了生態(tài)成分——且這一定義是純粹數(shù)學(xué)的。這通過純粹訴諸已被充分理解的數(shù)學(xué)與物理過程和屬性，克服了自然化意向性的難題。

4.3 表型表征？本體論？

我們的最后一步是借助虛構(gòu)論觀點(diǎn)，對前述論證“支持神經(jīng)表征概念”這一主張進(jìn)行細(xì)微修正。這種修正涉及兩個(gè)方面：即術(shù)語“神經(jīng)的”和“表征”。

首先，術(shù)語“神經(jīng)的”應(yīng)替換為“表型的”，以反映在自由能原理下，承載縮減數(shù)學(xué)內(nèi)容之載體的實(shí)現(xiàn)基礎(chǔ)已得到擴(kuò)展。自由能原理確實(shí)支持“縮減神經(jīng)表征主義”的精神內(nèi)核：我們的確可以將數(shù)學(xué)內(nèi)容賦予位于主體內(nèi)部的結(jié)構(gòu)，當(dāng)適當(dāng)?shù)纳鷳B(tài)條件具備時(shí)（得益于生命系統(tǒng)的雙重面向信息幾何），這些結(jié)構(gòu)便編碼或承載語義內(nèi)容。然而，扮演這一角色的內(nèi)部狀態(tài)，與符號(hào)主義或聯(lián)結(jié)主義傳統(tǒng)中的經(jīng)典表征相去甚遠(yuǎn)。它們本質(zhì)上涵蓋系統(tǒng)的全部內(nèi)部狀態(tài)，因此嚴(yán)格意義上并非“神經(jīng)的”。這一結(jié)論意味著，神經(jīng)表征主義的直覺，恰恰被其傳統(tǒng)對手——具身-行動(dòng)主義認(rèn)知觀——所支持：如果在自由能原理下存在任何類似結(jié)構(gòu)表征的東西，它們對應(yīng)的是系統(tǒng)的身體狀態(tài)，并通過適應(yīng)性行動(dòng)的歷史過程被利用、維持和更新。

其次，關(guān)于術(shù)語“表征”，我們注意到，在自由能原理下，這些被縮減的表征結(jié)構(gòu)，或許最好被理解為系統(tǒng)用以理解其環(huán)境所依賴的“本體論”；也就是說，是系統(tǒng)用于解析其感覺狀態(tài)流的一組假設(shè)或范疇。

啟發(fā)式地說，我們稱自由能原理允許我們主張：系統(tǒng)“相信”這個(gè)或那個(gè)環(huán)境因素正在導(dǎo)致其感覺印象。但根據(jù)上文的討論，更準(zhǔn)確的說法是：當(dāng)系統(tǒng)處于其通常的、生態(tài)上有效的運(yùn)行條件下，且具備馬爾可夫劃分并存在于非平衡穩(wěn)態(tài)時(shí)，它將以一種“仿佛”與環(huán)境某些特征具有意向性關(guān)系的方式行動(dòng)。我們現(xiàn)在知道，這種“仿佛”特性究竟意味著什么：它指向信息幾何的二元性，從而指向兩種可能描述的二元性——一種是趨向非平衡穩(wěn)態(tài)的流動(dòng)，另一種是在生成模型下進(jìn)行信念更新。

自由能原理源自一種稱為“生成建?！钡慕２呗?。在該策略中，我們寫下若干關(guān)于導(dǎo)致數(shù)據(jù)生成過程的替代性概率模型，并根據(jù)每個(gè)模型解釋數(shù)據(jù)方差的能力，對其概率進(jìn)行評(píng)分。這個(gè)評(píng)分就是變分自由能。關(guān)鍵在于，正如前一節(jié)所討論的，這些模型是對導(dǎo)致數(shù)據(jù)的過程結(jié)構(gòu)的假設(shè)。這些模型中的隱藏或潛在狀態(tài)（即外部狀態(tài)）本質(zhì)上是對感覺數(shù)據(jù)成因的猜測。至關(guān)重要的是，它們并不必然反映現(xiàn)實(shí)中任何事物的存在[66,84,109]。這是一個(gè)微妙但極為重要的觀點(diǎn)：外部狀態(tài)僅相對于生成模型及其伴隨的表型而存在，并且僅當(dāng)它們支撐適應(yīng)性、情境適宜行為的生成時(shí)才發(fā)揮作用。

因此，支撐自由能原理的形式體系所描述的，并非如傳統(tǒng)（符號(hào)主義或聯(lián)結(jié)主義）神經(jīng)表征理論所主張的那樣，是一個(gè)關(guān)于大腦如何構(gòu)建外部世界內(nèi)部重建的故事。更準(zhǔn)確地說，它關(guān)乎的是系統(tǒng)所配備的“本體論”[110]。在此意義上，“本體論”指的是一組語義結(jié)構(gòu)（其中很大一部分是通過沉浸于特定情境中的經(jīng)驗(yàn)習(xí)得的），生命體隱式或顯式地利用這些結(jié)構(gòu)來解析和組織其感覺狀態(tài)的流動(dòng)[111–114]。

我們實(shí)際上是將縮減論觀點(diǎn)與虛構(gòu)論或工具論觀點(diǎn)結(jié)合起來，提供一種可稱為“以生物體為中心的功能主義”的解釋。生物體的表型——即其運(yùn)動(dòng)和行動(dòng)的身體——是一種非平衡穩(wěn)態(tài)密度，可被解釋為系統(tǒng)狀態(tài)流在平均意義上、隨時(shí)間推移趨于穩(wěn)定的流形；同時(shí)，也可被解釋為系統(tǒng)所有變量上的聯(lián)合概率分布。生物體的行為由這些密度動(dòng)力學(xué)驅(qū)動(dòng)：即趨向其非平衡穩(wěn)態(tài)密度的傾向，這一傾向通過在變分自由能上的梯度下降（即“主動(dòng)推斷”）得以實(shí)現(xiàn)。

這不過是另一種說法：生物體所選擇的動(dòng)作，由其表型的統(tǒng)計(jì)結(jié)構(gòu)及其與環(huán)境的互動(dòng)所驅(qū)動(dòng)。生物體利用自身的統(tǒng)計(jì)結(jié)構(gòu)來引導(dǎo)其動(dòng)作選擇。這與具身-行動(dòng)主義認(rèn)知觀相契合，并實(shí)質(zhì)上構(gòu)成了對形態(tài)計(jì)算、發(fā)育計(jì)算與進(jìn)化計(jì)算[115,116]以及知識(shí)驅(qū)動(dòng)的熟練行動(dòng)[77]的一種新理解。

盡管本文旨在探討非實(shí)在論認(rèn)知進(jìn)路的后果，我們注意到，我們所提出的實(shí)用主義解釋可能與某些實(shí)在論的結(jié)構(gòu)表征主義觀點(diǎn)相容——在這些觀點(diǎn)中，內(nèi)容由功能同構(gòu)決定，從而通過某種功能角色語義學(xué)闡明結(jié)構(gòu)表征的作用[8,32,81]。這些觀點(diǎn)明確朝著一個(gè)方向發(fā)展：其所表征的系統(tǒng)無需在現(xiàn)實(shí)中真實(shí)存在，這與我們剛剛提出的“本體論”觀點(diǎn)是一致的。自由能原理支持這樣一個(gè)主張：存在承載語義內(nèi)容的表型狀態(tài)；在此，我們?yōu)檫@種數(shù)學(xué)語義構(gòu)建了一個(gè)完整的計(jì)算理論。最終，我們?nèi)绾畏Q呼這些狀態(tài)，或許只是一個(gè)偏好問題。

1. 結(jié)論

在本文中，我們的目標(biāo)是評(píng)估“神經(jīng)表征”這一概念在變分自由能原理下是否具有解釋作用，并確定關(guān)于表征概念之本體論與認(rèn)識(shí)論地位的哪種哲學(xué)立場最適用于該理論。我們考察的是非實(shí)在論進(jìn)路，而非更常被討論的實(shí)在論立場。我們從一種縮減論的心智表征觀點(diǎn)出發(fā)——該觀點(diǎn)認(rèn)為神經(jīng)表征中具有解釋相關(guān)性的內(nèi)容是數(shù)學(xué)性的；同時(shí)結(jié)合一種虛構(gòu)論觀點(diǎn)——該觀點(diǎn)認(rèn)為表征是科學(xué)上有用的虛構(gòu)。我們希望已闡明：即使在自由能原理下采用極簡主義的縮減論內(nèi)容觀，仍需訴諸某種語義內(nèi)容，這種語義內(nèi)容呼應(yīng)（但區(qū)別于）實(shí)在論立場。我們還希望表明，通過借鑒一種修正后的虛構(gòu)論觀點(diǎn)，從自由能原理導(dǎo)出的形式語義能夠?yàn)槲覀兲峁ι到y(tǒng)“關(guān)于性”或“意向性”的解釋。

在哲學(xué)上，許多問題取決于“表征某個(gè)目標(biāo)域”究竟意味著什么，尤其是心智狀態(tài)與其物理實(shí)現(xiàn)狀態(tài)之間的關(guān)系。自由能原理與心靈哲學(xué)中的經(jīng)典立場（如物理主義一元論、雙面一元論和笛卡爾二元論）之間的關(guān)系已在其他文獻(xiàn)中被廣泛探討[84]。我們僅簡要評(píng)論哪種立場與我們的觀點(diǎn)最相契合。簡言之，在關(guān)于心智狀態(tài)與物理狀態(tài)關(guān)系的諸種哲學(xué)視角中，我們的立場最契合功能主義及其所蘊(yùn)含的“多重實(shí)現(xiàn)”概念。功能主義認(rèn)為，界定心智狀態(tài)的特征并非該狀態(tài)的內(nèi)在屬性，而是該狀態(tài)與其他系統(tǒng)狀態(tài)之間的功能關(guān)系（如輸入-輸出關(guān)系）[117,118]。多重實(shí)現(xiàn)則主張，相同的（心智）宏觀狀態(tài)可以通過不同的（物理）微觀狀態(tài)配置來實(shí)現(xiàn)，只要這些配置實(shí)現(xiàn)了適當(dāng)?shù)墓δ埽ㄈ缬?jì)算）關(guān)系[118]。我們的觀點(diǎn)與功能主義的親和性，源于自由能原理下語義內(nèi)容如何實(shí)現(xiàn)的技術(shù)細(xì)節(jié)——即通過自由能原理的雙重信息幾何，將虛構(gòu)的外部狀態(tài)賦予內(nèi)部狀態(tài)。如上所述，自由能原理允許我們主張：對于每一個(gè)毯子狀態(tài)，我們都能識(shí)別出一個(gè)內(nèi)部狀態(tài)的平均值，該平均值可與某個(gè)（虛構(gòu)）外部狀態(tài)的概率密度參數(shù)相關(guān)聯(lián)。關(guān)鍵在于，能夠如此關(guān)聯(lián)的是內(nèi)部狀態(tài)的“平均值”。這意味著，關(guān)于外部狀態(tài)的概率密度可由一類等價(jià)的內(nèi)部狀態(tài)實(shí)現(xiàn)，只要這些內(nèi)部狀態(tài)最終參數(shù)化的是同一個(gè)“信念”。

一個(gè)懸而未決的問題是，當(dāng)前框架是否能夠解釋“錯(cuò)誤表征”（misrepresentation）問題。任何候選的表征結(jié)構(gòu)，至少在原則上必須能夠錯(cuò)誤表征其所表征的事態(tài)。長期以來，這一直是表征討論中的一個(gè)棘手問題[119]。簡言之，由于錯(cuò)誤表征是可能的（例如，將一個(gè)物體誤認(rèn)為另一個(gè)物體），任何表征理論都必須允許錯(cuò)誤表征的存在，同時(shí)說明是什么使得表征“關(guān)于”某一對象而非另一對象——即使它可能由兩個(gè)對象引發(fā)[3,120]。有人正確指出，自由能原理所使用的信息論度量僅僅是協(xié)變度量，不足以解釋錯(cuò)誤表征[108]。我們認(rèn)為這種看法并不完整。未來更全面解決這一問題的方向，應(yīng)始于注意到：變分自由能衡量的是感覺數(shù)據(jù)與關(guān)于其成因的假設(shè)之間的符合程度。變分自由能并非任意信息度量，而是衡量當(dāng)前感覺數(shù)據(jù)與在某種本體論或假設(shè)下預(yù)期的感覺數(shù)據(jù)之間的差異，這賦予其一種不可還原的語義面向。高自由能表明該假設(shè)未能“解釋”數(shù)據(jù)，或表明其他假設(shè)可能更優(yōu)。因此，我們提出的語義模型或許能夠解釋錯(cuò)誤表征現(xiàn)象，以及對替代性假設(shè)的搜尋。

本文的主要關(guān)切在于表明：通過主動(dòng)推斷，表型狀態(tài)可以獲得一種縮減論（數(shù)學(xué)性）的語義內(nèi)容。值得注意的是，這種語義內(nèi)容并不等同于語言使用中所涉及的命題性內(nèi)容；我們的理論也未解釋人類主體如何通過語言和敘事來塑造和重塑自身作為行動(dòng)者的身份[121,122]。雖然這一問題至少可被合理地視為超出本文范圍，但我們總體上同意如下主張：從語義內(nèi)容過渡到命題內(nèi)容，要求主體參與特定的、涉及內(nèi)容的實(shí)踐。這些實(shí)踐包括“說真話”[9,15]和“講故事”[123]，它們在主體基本表征或語義能力的基礎(chǔ)上大幅拓展，使更復(fù)雜、敘事化的自我通達(dá)形式成為可能——而沒有語言，這些形式是不可能實(shí)現(xiàn)的。

那么，回到我們最初的問題，我們得出了什么結(jié)論？我們討論的最終結(jié)論是：在自由能原理下，生物體內(nèi)確實(shí)存在充當(dāng)語義內(nèi)容載體的結(jié)構(gòu)。這些結(jié)構(gòu)可如縮減論觀點(diǎn)所主張的那樣，通過計(jì)算理論本身以數(shù)學(xué)方式加以規(guī)定。然而，由于自由能原理下雙重信息幾何的作用，這種純粹數(shù)學(xué)性的描述自帶一種隱含語義：即系統(tǒng)用以解析并理解其感覺流的一組關(guān)于潛在因果因素的假設(shè)（或本體論）。這或許可被視為對引言中討論的結(jié)構(gòu)表征主義觀點(diǎn)的一種支持，但有一個(gè)關(guān)鍵轉(zhuǎn)折：承載內(nèi)容的結(jié)構(gòu)并不僅僅是“神經(jīng)表征”，而更應(yīng)被稱為“表型表征”（如果它們能被稱為表征的話），因?yàn)檎窃隈R爾可夫劃分下，生物體的所有內(nèi)部狀態(tài)共同承載了這一內(nèi)容。

https://www.researchgate.net/publication/343643283_Is_the_Free-Energy_Principle_a_Formal_Theory_of_Semantics_From_Variational_Density_Dynamics_to_Neural_and_Phenotypic_Representations

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