地球生物所具备的意识，包含人类意识在内，本质上是这些生物神经系统所具有的一项重要功能。这些生物历经自然选择的塑造，成为了信息及其物质载体。
而意识，则是生物物质载体中部分零件的运动模式，是在一定程度上实现有序化的物质运动及其所携带信息的产物。
2020 年 9 月 25 日《科学》杂志发表了一篇文章，科研人员采用了类似于测试灵长类动物意识的方法，对小嘴乌鸦的高级认知能力展开了实验检测。
他们在小嘴乌鸦可能负责鸟类高级神经活动的 NCL 脑区（该脑区类似于哺乳类的前额叶皮层）植入电极，以此记录数百个神经元的活动情况。研究发现，当乌鸦察觉到视觉刺激存在或不存在时，NCL 脑区的单个神经元会呈现出不同的反应模式。这一发现或许揭示了意识的物质基础（后文将详细阐述）。
从定义的角度来看，对石头谈论 “思想” 是不恰当的。
在我们当前所运用的哲学体系里，“思想” 被定义为 “客观存在反映在人的意识中，经过思维活动而产生的结果”，它与 “观念” 是同义词，并且限定在人的范畴内。由于石头并非人类，按照这种定义，石头理所当然地不具备思想，这对于任何试图赋予石头思想的理论都没有帮助。
依照这种定义，石头和类人猿都没有思想，那么人类与表现出视觉自我认知能力、极有可能拥有自我意识的黑猩猩，在思想的有无方面，其差异究竟取决于什么呢？倘若仅仅归结为 “物种不同”，这不过是一种循环定义，缺乏实质意义。
根据定义，人之所以有思想，原因主要有两点：
其一，存在能够被反映的客观存在；
其二，人具备意识和思维活动。
而人具有意识和思维活动，目前的观点认为，是因为人拥有足够复杂的神经系统，这种神经系统的复杂度足以形成自我意识，并且在其正常运转的过程中，能够习得自我意识这一功能。自我意识或许是具有一定复杂度的神经系统对自身形成的一种非概念性理论，很可能是通过经验，例如在学习、与自身、与世界、与他人的互动之后产生的。
以蚂蚁的情况为例，自我认知对神经系统的要求其实并不高。蚂蚁的脑仅拥有 25 万个神经元，却已经具备了视觉自我认知能力以及脑的偏侧化。倘若我们对 “思想” 的定义不局限于 “人的思想”，那么蚂蚁很可能也拥有思想，只不过单个蚂蚁的思想极为简单。由此可以推测，若让计算机去模拟蚂蚁的脑，就有希望使计算机产生自我意识。
2012 年举行的纪念弗朗西斯・克里克的意识大会上宣布的 “剑桥宣言” 提出，自我意识的产生并不依赖于特定的大脑构造。实现意识状态的关键在于神经的复杂性，只要突触的数量足够多，神经系统的形状并不重要。结合蚂蚁的情况来看，似乎并不需要极高的复杂性。
脱离身体的神经元依然可以继续发挥功能。
人类已经成功让 25000 个老鼠神经元连接 60 个电极，使其学会了操纵飞行模拟器里的 F-22 直线飞行，穿越极端天气区域。同时，人类也让蟑螂的大脑成功地驾驶了小型电动车。目前没有任何证据表明，将支持脑生命活动的零件从自然演化的有机物质替换为能够提供相同环境的无机装置，会对脑的功能正常使用产生影响。这表明，脑本身并非难以模仿，人类与石头之间的差异，可能比我们想象的要小。
意识的功能或许在于行使否决权，而非决定行动。
对准备电位的研究表明，大脑会先于我们的意识进入一种特殊的状态。在要求实验对象自发地移动手指时，脑电图扫描显示，在运动皮质区会出现缓慢的负电势势移，并且这种势移的发生早于实验对象的身体移动。实验显示，准备电位可以比移动早 7 到 10 秒出现。核磁共振能够以超过 90% 的准确度感知其变化，并预测活动的开始，这并非意味着活动还存在低于 10% 的自由度，而是由于目前核磁共振机的灵敏度限制所致。
在对运动表现的研究以及对高水平运动员、艺术家的反馈中，自我意识被认为会对他们的表现产生妨碍。当运动员或表演者对自己正在做的事情 “意识太强烈”，“想得过于努力” 时，会抑制他们的身体行动和创造力。通常情况下，人对一件事的反应越快、越精准，就越有可能是由无意识直接指挥的。这一现象表明，是潜意识决定了诸如移动身体之类行为的开始，意识并不具备决定某个行为开始的能力，只是在行为实施之前能够提出否定意见。
从这个角度来看，自我意识对于生物的功能并非关键，而定义上作为自我意识衍生品的 “思想”，其存在与否似乎并无太大区别。
对睡眠及全身麻醉的研究表明，睡眠、全身麻醉和意识障碍存在共同特点，即大脑各区域间的功能连接中断，一系列功能状态受到限制，网络效率降低，孤立的模块化增加，这些为信息传输和集成创造了不利条件。这意味着，产生意识所需的可能是对信息的有效传输和集成。
灵长类大脑前额叶背侧部涉及以 “自我” 为中心的空间记忆相关信息的处理。前额叶皮层已被实验证明是介导视觉意识的大脑区域之一，对于激发处理视觉信号的神经网络至关重要，二者支持同一种意识模型。
20 世纪进行的大量前额叶手术以及 21 世纪的经颅磁刺激、超声波照射刺激都证明，压制前额叶的活动或阻断各脑区间的信号传递，可以压制自我意识。在没有自我意识的状态下，人依靠潜意识和无意识仍然能够正常生存，只是无法再以共情去理解他人所说的伦理道德，而需要通过训练条件反射来应对。从某种程度上说，经济学人的行为模式就类似于切除了前额叶的人。
实际上，前额叶白质破坏类手术的精确版本，如前脑扣带束切断术和双侧扣带回切断术至今仍在使用，用于治疗严重的强迫症和抑郁症。这也从侧面反映出，人类的深层神经活动意识到意识并非不可或缺。
按照前面提到的定义，没有正常自我意识的人不具备思想。如此一来，只要稍加调整，人类与石头的区别就不再是 “思想”，人类就如同漂浮在黑暗太空中的一块有名字的碎石。
磁刺激和超声波照射的效果是暂时且可逆的，不仅能在专家指导下让人体验到没有意识、没有思想的感觉，在一些猴子实验中还表现出能够支配猴子行为的效果，这很可能同样适用于人类。也就是说，在《三体 2》中幻想的各种未来技术里，最接近现实的或许是思想钢印。那么，“意识” 或 “思想” 真的是值得大书特书的东西吗？
事实上，很多读者想要讨论的并非意识，而是 “灵魂” 或 “自由意志”。潜意识提议讨论意识，是因为神经回路刻印的信息表明 “讨论灵魂显得过时而愚蠢”。
在一些哲学观念中，自由意志被当作默认假设，但这与我们对大脑工作方式的认知早已不符。据我们所知，自我意识、逻辑、情感、知觉以及所有的心理活动，都是神经元放电的结果，并且只有在输入强度超过动作电位时才会发生。意志和知觉并不能引起神经元兴奋，它们是神经元兴奋的产物。
在科学领域，需要证明才能被接受的概念并非 “没有自由意志”，而是 “有自由意志”。但实际上，“有自由意志” 这一概念也无法拿出确凿的证明。
2012 年曾被吹嘘为 “证明了准备电位并不代表没有自由意志” 的论文，实际上是被媒体曲解了。它所证明的是 “人脑的决策比过去想象的更加依赖随机激发，它不是决策树，而是骰子堆”，并且身体的活动仍然发生在意识参与之前。从这篇论文中，找不到任何显示自由意志对活动产生影响的地方。
这样的随机触发器，在任何家用电脑中都可以制作出来。“意识不可预测” 这种说法更是荒谬。可以用灵长类动物进行实验：通过磁或超声轰击前额叶能够操纵猴子对事物的反应；对猴子进行注射或刺激脑子，其行为都是可以预测的。在人类身上进行这类实验时，需要选择没有后遗症的手段，包括语言。2008 年的实验证明，在谈话中提及 “诚实” 可以降低对方说谎的概率，在考试前谈论校园里出现幽灵可以降低学生作弊的概率，而谈论更现实的惩罚则可以进一步降低这种概率。
一项来自意大利的、游走在伦理边缘的对癌症患者的研究显示：切除顶叶后部的一些神经元，可以增加人对神之类超越之物的信仰、通灵与合一的体验，以及对自己病情的超脱与平静情绪。而仅仅在该部位划几刀，不移除神经元则不会产生这种效果。具体而言，对左侧顶叶和右侧角回进行操作，可以让人产生莫名的平静和满足感。这表明，人脑就如同是一摊柔软的计算机，而信仰可能是其中的一个 “漏洞”。
关于伦理的研究再次体现了人脑的简单二元性质：美国加州大学河滨分校的研究人员将四个哲学大班的 1332 名学生分为讨论肉食伦理的实验组和讨论一般慈善行为的对照组。每组学生都被要求阅读相关主题的哲学论文和视频，然后与助教进行 50 分钟的小组讨论，之后学生们在调查问卷中分别回答对肉食道德和慈善行为的个人观点。
接下来，研究人员从大学食堂获取了 495 名学生在实验前后的 13642 张食物购买收据，并进行统计分析。结果显示，在实验前，实验组学生购买价格 4.99 美元以上的含肉食物的比例为 52%，实验后降至 45%，而对照组在实验前后这一比例没有变化。这表明，言语和手术刀虽然在操作人脑这台 “计算机” 的能力上存在差异，但都能产生一定的效果。
当然，如果认为时间不存在，从而击穿因果律，那么就从更根本的层面否决了自由意志。按照强人择原理，宇宙之所以是现在这个样子，是因为我们对它进行了观测，现在的一切是由未来的观测者决定的。
在时间并非真正存在的情况下，必然存在至少一个具有压倒性的观测者，它同时观测了一切，从而决定了一切的样貌，并且没有其他东西能够观测这个观测者。这被称为最终观测者，它的存在将排除一切自由意志的可能性。