來(lái)源：集智俱樂(lè)部

本文為Giulio Tononi與其合作者M(jìn)elanie Boly于2025年10月29日全新發(fā)表的深度意識(shí)綜述，首次系統(tǒng)呈現(xiàn)整合信息論（IIT）的完整思想圖景：它從一個(gè)看似簡(jiǎn)單卻不可動(dòng)搖的起點(diǎn)——“意識(shí)存在”出發(fā)，構(gòu)建出一套嚴(yán)謹(jǐn)?shù)默F(xiàn)象學(xué)公理體系，并由此推演出以Φ結(jié)構(gòu)為核心的數(shù)學(xué)框架，用以同時(shí)刻畫(huà)意識(shí)的“多少”與“是什么”。此篇文章不僅厘清了IIT如何重新定義意識(shí)的神經(jīng)載體，更深入探討其在臨床診斷、嬰兒發(fā)育、動(dòng)物心智乃至人工智能等前沿領(lǐng)域的驚人預(yù)測(cè)與深刻爭(zhēng)議。

?論文題目：Integrated Information Theory: A Consciousness-First Approach to What Exists

論文鏈接：https://arxiv.org/abs/2510.25998

發(fā)表時(shí)間：2025年10月29日

論文來(lái)源：arxiv

當(dāng)我有意識(shí)時(shí)，總會(huì)有某種東西存在——“存在就是有某種樣子的體驗(yàn)”。當(dāng)我失去意識(shí)時(shí)，就我而言，一切都消失了。因此，意識(shí)可以被認(rèn)為是內(nèi)在的、絕對(duì)的或真正的存在——唯有這種存在才值得稱為“存在”，因?yàn)槿绻麤](méi)有它，將什么都不存在。

——Giulio Tononi、Melanie Boly

Giulio Tononi

神經(jīng)科學(xué)家和精神科醫(yī)生

威斯康星大學(xué)麥迪遜分校的David P. White 睡眠醫(yī)學(xué)講席教授，以及意識(shí)科學(xué)杰出講席教授。他因 2004 年提出的整合信息理論（IIT）——一種關(guān)于意識(shí)的數(shù)學(xué)理論而聞名。

Tononi教授的研究橫跨意識(shí)科學(xué)與睡眠科學(xué)兩大領(lǐng)域：在睡眠研究方面，他提出"突觸穩(wěn)態(tài)假說(shuō)"，闡釋了睡眠在恢復(fù)神經(jīng)平衡中的重要作用；在意識(shí)研究方面，他突破傳統(tǒng)認(rèn)知神經(jīng)科學(xué)框架，探討了主觀意識(shí)體驗(yàn)如何從大腦結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性中產(chǎn)生。此外，他與諾貝爾獎(jiǎng)得主Gerald Edelman合著的《意識(shí)的宇宙——物質(zhì)如何轉(zhuǎn)變?yōu)榫瘛肥窃擃I(lǐng)域的經(jīng)典之作。

引言

傳統(tǒng)科學(xué)通常將意識(shí)視為物理過(guò)程的衍生現(xiàn)象，試圖通過(guò)觀測(cè)腦活動(dòng)來(lái)反推其機(jī)制。而IIT則反轉(zhuǎn)了這一邏輯：它以“意識(shí)存在”為不可否認(rèn)的起點(diǎn)——即“當(dāng)我有意識(shí)時(shí)，總會(huì)有某種東西存在”。這一看似樸素的直覺(jué)，在IIT中被提升為“第零公理”（存在公理），成為整個(gè)理論的基石。由此，IIT不再追問(wèn)“意識(shí)如何從物質(zhì)中產(chǎn)生”，而是問(wèn)：“一個(gè)能支撐如此體驗(yàn)的物理系統(tǒng)必須具備什么屬性？”

IIT是當(dāng)前意識(shí)科學(xué)中少有的非還原主義理論，但也是最具影響力的理論之一，IIT相關(guān)的文章已汗牛充棟，其獨(dú)特之處在于：它并非從外部觀測(cè)出發(fā)歸納意識(shí)的神經(jīng)相關(guān)物，而是以意識(shí)體驗(yàn)本身為起點(diǎn)，構(gòu)建了一套基于現(xiàn)象學(xué)公理的形式化體系，并由此推導(dǎo)出一個(gè)可量化意識(shí)“存在程度”的數(shù)學(xué)指標(biāo)——Φ。

正是這種“從意識(shí)出發(fā)反推物理基礎(chǔ)”的逆向路徑，使 IIT 既備受矚目，也飽受爭(zhēng)議。一方面，它試圖為意識(shí)提供一種嚴(yán)格、內(nèi)在且原則上可計(jì)算的度量方式；另一方面，隨著理論演進(jìn)至 IIT 4.0 版本，其概念以及它背后的數(shù)學(xué)推導(dǎo)和計(jì)算，早已復(fù)雜到令人望而卻步的程度。更重要的是，IIT 挑戰(zhàn)了傳統(tǒng)科學(xué)“從物理到現(xiàn)象”的還原主義范式，主張意識(shí)不是大腦活動(dòng)的副產(chǎn)品，而是需要被當(dāng)作基本存在來(lái)對(duì)待的首要事實(shí)。

Tononi與Boly的這篇綜述并非技術(shù)性論文，全文無(wú)公式、無(wú)實(shí)驗(yàn)，旨在回歸IIT的哲學(xué)原點(diǎn)，系統(tǒng)梳理其核心概念，并說(shuō)服讀者接受其公理體系的合理性。文章開(kāi)篇強(qiáng)調(diào)“存在即體驗(yàn)”，正是為了凸顯IIT的根本立場(chǎng)：唯有承認(rèn)意識(shí)的本體論優(yōu)先性，才能建立真正解釋意識(shí)的科學(xué)理論。

傳統(tǒng)意識(shí)研究——包括主流神經(jīng)科學(xué)與認(rèn)知心理學(xué)——通常采取“從物理到現(xiàn)象學(xué)”的路徑。研究者首先測(cè)量大腦的客觀活動(dòng)，如fMRI或EEG信號(hào)，或基于已知的神經(jīng)機(jī)制（例如赫布學(xué)習(xí)規(guī)則）構(gòu)建計(jì)算模型；再?gòu)倪@些數(shù)據(jù)中歸納出與意識(shí)可能相關(guān)的規(guī)律，最終嘗試判斷哪些神經(jīng)過(guò)程“對(duì)應(yīng)”或“產(chǎn)生”了主觀體驗(yàn)。這種方法默認(rèn)：意識(shí)是某種可被外部觀測(cè)推導(dǎo)出的副現(xiàn)象。

IIT則徹底反轉(zhuǎn)了這一邏輯順序，提出一種“從現(xiàn)象學(xué)到物理”的新范式。它以一個(gè)不可否認(rèn)的事實(shí)為起點(diǎn)：我們擁有主觀的意識(shí)體驗(yàn)。由此出發(fā)，IIT首先追問(wèn)：這種體驗(yàn)具有哪些本質(zhì)屬性？答案是——它是內(nèi)在的、特定的、不可分割的、排他的，并具有結(jié)構(gòu)，即IIT的現(xiàn)象學(xué)公理（Axioms of phenomenal existence）。接著，理論進(jìn)一步要求：若某一體驗(yàn)真實(shí)存在，那么支撐它的物理系統(tǒng)必須具備與之匹配的因果屬性，即物理存在公設(shè)（Postulates of physical existence）。唯有滿足這些條件的系統(tǒng)，才能真正承載意識(shí)。

通過(guò)這種雙向映射，IIT試圖建立主觀體驗(yàn)與客觀物理結(jié)構(gòu)之間的嚴(yán)格對(duì)應(yīng)關(guān)系，并在此基礎(chǔ)上發(fā)展出可量化意識(shí)程度的數(shù)學(xué)框架（如指標(biāo)Φ）。下圖示意了這一核心思路，后文將詳細(xì)展開(kāi)其公理體系與物理公設(shè)的具體內(nèi)容。

在IIT框架中，意識(shí)體驗(yàn)與其物理基礎(chǔ)并非松散關(guān)聯(lián)，而是通過(guò)一種嚴(yán)格的“解釋性等同”（explanatory identity）建立雙向?qū)?yīng)：每一個(gè)現(xiàn)象學(xué)公理都必然對(duì)應(yīng)一組物理公設(shè)，而任何滿足這些物理公設(shè)的系統(tǒng)，也必然能完全解釋其所對(duì)應(yīng)的意識(shí)體驗(yàn)。這種等同不是類比或相關(guān)，而是一種本體論上的同一——圖中雙向箭頭正體現(xiàn)了這一核心思想：主觀體驗(yàn)的結(jié)構(gòu)與物理系統(tǒng)的因果結(jié)構(gòu)彼此定義、互為充要條件。

要理解這一對(duì)應(yīng)關(guān)系，首先需明確IIT中“物理”的特殊含義。這里的“物理”并非指?jìng)鹘y(tǒng)意義上的物質(zhì)或能量，而是指因果力（cause-effect power）——即一個(gè)系統(tǒng)在內(nèi)在視角下產(chǎn)生并感受差異的能力。正是基于這一理解，IIT將意識(shí)的物理載體界定為具備特定因果屬性的系統(tǒng)。

由此，物理公設(shè)的作用便清晰起來(lái)：它們是從現(xiàn)象學(xué)公理推導(dǎo)出的對(duì)物理系統(tǒng)必須滿足的約束條件。通過(guò)這些公設(shè)，IIT能在復(fù)雜的神經(jīng)活動(dòng)中識(shí)別出唯一真正承載意識(shí)的子系統(tǒng)——即主復(fù)合體（main complex）。盡管大腦中可能存在多個(gè)具有整合性的子網(wǎng)絡(luò)（即“復(fù)合體”），但只有那個(gè)在特定時(shí)空尺度上實(shí)現(xiàn)最大不可約因果整合的系統(tǒng)，才構(gòu)成主復(fù)合體，也才是意識(shí)的物理載體。其余部分，無(wú)論多么活躍，只要不滿足全部物理公設(shè)，就與意識(shí)無(wú)關(guān)。

一旦確定了主復(fù)合體，便可進(jìn)一步“展開(kāi)”其內(nèi)部每個(gè)機(jī)制所貢獻(xiàn)的因果關(guān)系，構(gòu)建出完整的因果結(jié)構(gòu)（cause–effect structure）。這一結(jié)構(gòu)不僅刻畫(huà)了系統(tǒng)如何在過(guò)去與未來(lái)之間產(chǎn)生不可還原的因果差異，更直接對(duì)應(yīng)意識(shí)體驗(yàn)的內(nèi)容與質(zhì)性。

接下來(lái)，我們將逐一解析IIT中的六大意識(shí)公理及其對(duì)應(yīng)的物理公設(shè)，揭示這一從體驗(yàn)到因果、再?gòu)囊蚬厮蒹w驗(yàn)的嚴(yán)密邏輯鏈條。

意識(shí)的公理體系與物理公設(shè)

IIT的六個(gè)現(xiàn)象學(xué)公理對(duì)應(yīng)意識(shí)的以下基本特征：存在性（Existence）、內(nèi)在性（Intrinsicality）、信息性（Information）、整合性（Integration）、排外性（Exclusion）與結(jié)構(gòu)性（Composition）。

（1）存在公理

這是IIT的“第零公理”：意識(shí)體驗(yàn)是存在的。這一命題看似平凡，卻是整個(gè)理論不可動(dòng)搖的起點(diǎn)——一個(gè)“不存在的體驗(yàn)”在邏輯上無(wú)法被設(shè)想。正因?yàn)槊總€(gè)人都能通過(guò)內(nèi)省確認(rèn)自身意識(shí)的存在，IIT將此作為不證自明的前提。

在物理層面，存在公理意味著：必須存在一個(gè)具有因果力（cause-effect power）的物理載體——即能夠產(chǎn)生并感受差異的系統(tǒng)。圖中就用簡(jiǎn)單的布爾網(wǎng)絡(luò)為例：箭頭表示它們之間的相互作用，小寫(xiě)字母和白色圓圈表示狀態(tài)是“0”（off），大寫(xiě)字母和黑色圓圈表示“1”（on）。節(jié)點(diǎn)狀態(tài)（0/1）通過(guò)相互作用形成動(dòng)態(tài)系統(tǒng)，其因果結(jié)構(gòu)既可被外部觀察（眼睛圖標(biāo)），也可被干預(yù)（手圖標(biāo)），從而體現(xiàn)其“真實(shí)存在”。

（2）內(nèi)在公理

基于存在公理，我們便可以接著展開(kāi)下面的五個(gè)公理。

內(nèi)在公理（Intrinsicality）：意識(shí)體驗(yàn)是從系統(tǒng)內(nèi)部視角出發(fā)的，而非依賴外部觀察者的描述。它意味著支撐意識(shí)的物理系統(tǒng)必須在其內(nèi)部產(chǎn)生并感知差異。對(duì)應(yīng)地，物理公設(shè)要求我們只考慮系統(tǒng)內(nèi)部的因果作用。下面右圖中的藍(lán)色虛線便是框定出了一個(gè)候選的物理載體（aB），我們要分析的是其內(nèi)部連接如何產(chǎn)生不可還原的因果效應(yīng)，而非依賴它與外部環(huán)境的關(guān)系。

（3）信息公理

意識(shí)體驗(yàn)總是特定的：此刻你在臥室看書(shū)，而非在海邊散步。在無(wú)數(shù)多種潛在可能的體驗(yàn)中確定唯一現(xiàn)實(shí)，這便意味著體驗(yàn)承載了大量的信息，這便是信息公理（Information）。對(duì)應(yīng)到物理載體上，如下面右圖所示，當(dāng)前狀態(tài)是aB，結(jié)合節(jié)點(diǎn)間相互作用的機(jī)制，同時(shí)可以確定發(fā)生在上一時(shí)刻的最大可能的因狀態(tài)（橙色Ab），和發(fā)生在下一時(shí)刻最大可能的果狀態(tài)（綠色Ab）。這一過(guò)程通過(guò)最大化內(nèi)在信息（intrinsic information）實(shí)現(xiàn)，確保每個(gè)狀態(tài)都具有明確的因果意義——因果狀態(tài)（cause-effect state）。

（4）整合公理

意識(shí)體驗(yàn)不僅是特定的一個(gè)體驗(yàn)，同時(shí)它一定是一個(gè)整體的體驗(yàn)，不可被分割，這便是所有公理里最著名的整合公理（Integration）。如下面左圖所示，你沒(méi)辦法想象在臥室的床上看書(shū)這樣一個(gè)體驗(yàn)如何被分成兩個(gè)體驗(yàn)。對(duì)應(yīng)到物理載體上，如下右圖所示，如果要切斷a和B兩個(gè)節(jié)點(diǎn)之間的聯(lián)系，必然會(huì)導(dǎo)致因果信息的顯著損失。這一損失量即為整合信息 φs，用以衡量系統(tǒng)作為整體的不可約程度。

（5）排外公理

意識(shí)體驗(yàn)具有確定的時(shí)空邊界和內(nèi)容，如下左圖所示，你的注意力要么在書(shū)上，要么在臥室的環(huán)境上。體驗(yàn)不會(huì)無(wú)限疊加或模糊延展，這便是排外公理（Exclusion）。

對(duì)應(yīng)到物理載體上，這個(gè)物理系統(tǒng)必須在所有可能的時(shí)空尺度和空間劃分中，選出那個(gè)整合信息最大的子系統(tǒng)，這便是主復(fù)合體（main complex）。圖中藍(lán)框標(biāo)記的 aB 正是這樣一個(gè)最優(yōu)解：它比其子集（a）或超集（aBC）都更“整體”。值得注意的是，這一選擇依賴于對(duì)時(shí)間粒度和空間粗粒化的全面比較，比如可以100毫秒算一個(gè)時(shí)間步，也可以10微秒算一個(gè)時(shí)間步，同時(shí)某一個(gè)單元（比如a）也可能是更微觀的某幾個(gè)單元（s，u，t）的組合。主復(fù)合體是在所有時(shí)空粗粒度上某一個(gè)最大化整合信息的尺度上最“整體”的系統(tǒng)。

（6）結(jié)構(gòu)公理

在主復(fù)合體的基礎(chǔ)上，IIT最后一個(gè)公理便是結(jié)構(gòu)公理（Composition）。

我們的意識(shí)體驗(yàn)具有豐富的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，比如還以臥室床上看書(shū)舉例，在你的體驗(yàn)中有種種要素，比如書(shū)、手、床、鞋子等等。這些元素以特定方式組合成一個(gè)統(tǒng)一但有層次的整體。

這種結(jié)構(gòu)對(duì)應(yīng)到物理載體上，便是由主復(fù)合體展開(kāi)的因果結(jié)構(gòu)（cause-effect structure）。通過(guò)對(duì)主復(fù)合體內(nèi)所有可能機(jī)制（如 a、B、aB）逐一計(jì)算其最不可約的原因集與效果集，并確保它們彼此兼容，最終構(gòu)建出一個(gè)由“區(qū)分”（distinctions）和“關(guān)系”（relations）組成的網(wǎng)絡(luò)。

大致流程是，首先遍歷所有的候選機(jī)制，圖中是a，B，aB；然后計(jì)算每個(gè)候選機(jī)制的原因集（cause purview，所有會(huì)影響該機(jī)制的過(guò)去狀態(tài)），以及效果集（effect purview，所有會(huì)被該機(jī)制影響的未來(lái)狀態(tài)）。所有原因集和效果集都是在眾多候選里比較出來(lái)的最不可約（整合信息最大）的原因和效果，同時(shí)我們還要保證它們是彼此兼容的、一致的，比如a的原因集效果集，要對(duì)應(yīng)地包含在aB的原因集和效果集里面。最后，我們?cè)倥懦鼈儺?dāng)中重復(fù)的部分，便有了下圖當(dāng)中的因果結(jié)構(gòu)。

結(jié)構(gòu)中黑色的節(jié)點(diǎn)就是所有的機(jī)制（mechanism），棕色點(diǎn)表示原因集，綠色點(diǎn)表示效果集，棕色線便表示每一個(gè)機(jī)制唯一確定了自己的原因集和效果集，而藍(lán)綠色的連線表示不同機(jī)制的原因集和效果集的重疊效應(yīng)。每個(gè)機(jī)制跟自己的原因集效果集結(jié)合在一起，便形成了一個(gè)區(qū)分（distinction），而藍(lán)綠色線則代表關(guān)系（relations）。關(guān)系的存在是一個(gè)因果結(jié)構(gòu)不可約的關(guān)鍵，它的不可約性由另一個(gè)指標(biāo)φr來(lái)計(jì)算。關(guān)系的不可約（φr）和每個(gè)機(jī)制自身的不可約程度（φd）放在一起，要使得整個(gè)因果結(jié)構(gòu)的不可約程度最大。

因果結(jié)構(gòu)看起來(lái)比較抽象，原來(lái)用一些類比來(lái)幫助讀者理解。從一個(gè)神經(jīng)元網(wǎng)絡(luò)中展開(kāi)出一個(gè)因果結(jié)構(gòu)，就好比旅行時(shí)把一個(gè)打包好的基底展開(kāi)成一頂帳篷；或者說(shuō)把一個(gè)生物體從一串DNA中“展開(kāi)”；也可以看成是把原始數(shù)據(jù)從壓縮的版本中展開(kāi)。不難看出，因果結(jié)構(gòu)的計(jì)算量是非常大的，對(duì)于有n個(gè)二元取值單元的系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，其中區(qū)分的數(shù)量上限可以有個(gè)。展開(kāi)得到的唯一的因果結(jié)構(gòu)也被稱為Φ結(jié)構(gòu)（Φ-structure），該結(jié)構(gòu)最終對(duì)應(yīng)的Φ就是所有φr和φd的求和。事實(shí)上，人的體驗(yàn)所對(duì)應(yīng)的Φ確實(shí)是非常高的（即使少量節(jié)點(diǎn)構(gòu)成的布爾網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)就已經(jīng)可以有驚人的整合信息量了），這意味著哪怕是純粹的黑暗和寂靜，體驗(yàn)的豐富程度也是非常不可思議的。

我相信不少讀者看完了上述公理體系的介紹（尤其是結(jié)構(gòu)公理）后，會(huì)感到頭暈?zāi)垦！Ｈ绻@是你當(dāng)下的體驗(yàn)，不必懷疑自己。IIT本身理論之復(fù)雜，正是令同行學(xué)者頭疼以及引起爭(zhēng)議的地方。如果你想深入了解由公理體系得到的具體的數(shù)學(xué)框架，可以參考IIT4.0的文章以及整合信息論讀書(shū)會(huì)第二期。

IIT背后的哲學(xué)思考

正如前文所述，IIT的公理體系以及它一系列的計(jì)算方法，是通過(guò)內(nèi)省的方式確定下來(lái)的，其中必然牽涉不少哲學(xué)層次上的思考。為了深入理解IIT建立的根據(jù)，我們要回溯該理論在哲學(xué)上的前提和假設(shè)。

現(xiàn)實(shí)主義：有一個(gè)世界在我體驗(yàn)之外持續(xù)地存在著。這個(gè)原則很好地解釋了為什么我們?cè)谌胨昂退押篌w驗(yàn)到的是同一個(gè)房間，因?yàn)槭澜缱鳛橐环N客觀實(shí)在，在我“失去”意識(shí)時(shí)沒(méi)有發(fā)生太大的變化。

存在原則：存在意味著擁有因果力，即造成和感受差別的能力。它意味著一定有一個(gè)物理上的載體（substrate），可以被觀察和操控。這個(gè)看法最早可以追溯到古希臘厄利亞學(xué)派（Eleatic school）對(duì)存在的討論。在IIT的數(shù)學(xué)體系下，因果力實(shí)質(zhì)上是轉(zhuǎn)移概率矩陣（transition probability matrix，TPM）。IIT的第零公理存在公理，便是把該原則應(yīng)用在了意識(shí)的物理載體上。

生成原則：物理載體的能力是會(huì)隨著狀態(tài)的變化而變化的。具體來(lái)說(shuō)，在TPM中，不同狀態(tài)對(duì)應(yīng)的轉(zhuǎn)移概率分布是不同的，所以我們要在計(jì)算中考慮具體狀態(tài)的取值。IIT自2.0版本開(kāi)始，整合信息的計(jì)算結(jié)果便與具體的狀態(tài)有關(guān)，而不僅僅只關(guān)乎于一個(gè)系統(tǒng)本身的動(dòng)力學(xué)。

最小存在原則：任何事物存在的程度都不會(huì)超過(guò)其最小存在的程度。這便是為什么在整合信息的計(jì)算中會(huì)采取最小信息分割（minimum information partition）的做法。具體來(lái)說(shuō)，在評(píng)估一個(gè)系統(tǒng)整合的程度時(shí)，我們只需要考慮系統(tǒng)內(nèi)最薄弱的連接即可。

最大存在原則：真正存在的是最充分存在的。這意味著當(dāng)我們有很多候選的復(fù)合體時(shí)，要選擇整合信息最大的復(fù)合體對(duì)應(yīng)為意識(shí)的載體。其他復(fù)合體不管整合信息有多大，只要不是最大的，都與意識(shí)的存在沒(méi)有關(guān)系。

有限論：具有因果力的物理載體是有限大小的。這意味著意識(shí)的物理載體應(yīng)當(dāng)是由有限個(gè)基本單元構(gòu)成的。

原子論：具有因果力的物理載體具有最細(xì)顆粒度。它假設(shè)了對(duì)物理存在的完全解釋，應(yīng)當(dāng)基于能夠產(chǎn)生并接受差異的最小單元。

正是以上種種哲學(xué)上的原則配合著公理體系，IIT發(fā)展出了一套龐雜的理論體系。作者在文中提到，類似的方法論也可以應(yīng)用在其他自然現(xiàn)象的研究上。我們需要想清楚的是，什么是現(xiàn)象的存在，什么是物理的存在。現(xiàn)象的存在是內(nèi)在的，難以用傳統(tǒng)科學(xué)手段研究的，而物理的存在是外在的存在，是可以被觀察者觀察到并操控的。然后通過(guò)一些公設(shè)，我們可以將它們聯(lián)系在一起，從而可以通過(guò)物理的手段研究現(xiàn)象的存在。畢竟它們都是對(duì)同一個(gè)客觀實(shí)在的對(duì)象的描述。

目前關(guān)于意識(shí)的哲學(xué)討論遠(yuǎn)多于數(shù)學(xué)和物理層面上的討論，我們可以把IIT與其他哲學(xué)觀點(diǎn)對(duì)比，從而理解IIT的哲學(xué)立場(chǎng)。關(guān)于意識(shí)存在的哲學(xué)理解大致有兩個(gè)流派：

（1）基質(zhì)本體論。當(dāng)我與你交談時(shí)，本質(zhì)上只是兩團(tuán)神經(jīng)元在“交談”。也就是說(shuō)，只有作為物理載體的神經(jīng)元是真實(shí)存在的，而所謂的意識(shí)并不存在。

（2）涌現(xiàn)論。意識(shí)是隨附（supervenience ）在物理載體上的。在涌現(xiàn)論視角下，多個(gè)尺度或?qū)哟味际钦鎸?shí)的。當(dāng)我與你交談時(shí)，既可以理解為兩團(tuán)神經(jīng)元在“交談”，也可以理解是兩個(gè)意識(shí)主體在交談，所以說(shuō)意識(shí)是真實(shí)存在的，而且意識(shí)這種存在甚至是更容易在日常語(yǔ)境下被人們所接受的——我們不可能談?wù)撊魏我患露家€原到神經(jīng)元和分子層次。

IIT與這兩種觀點(diǎn)都不同。首先，IIT認(rèn)為意識(shí)真實(shí)存在，而且它的存在處于更加重要和本體的位置上。IIT不認(rèn)為在多個(gè)層次上都有本體論意義上的存在，所以不認(rèn)可涌現(xiàn)論。既然如此，神經(jīng)元這樣的底層物理載體便是不存在的（本體論意義上）。面對(duì)這樣有悖于直覺(jué)的結(jié)論，IIT也給神經(jīng)元安放了一個(gè)位置——這樣的神經(jīng)元是在操作的意義上存在（原文：a substrate should be understood operationally, not ontologically......If anything, it is the existence of neurons as such that constitute an illusion）。

IIT識(shí)別的意識(shí)載體是什么樣子的？

經(jīng)過(guò)前述對(duì)IIT公理體系與物理公設(shè)的梳理，我們或許仍會(huì)疑惑：這個(gè)理論最終認(rèn)定的“意識(shí)載體”在現(xiàn)實(shí)中究竟長(zhǎng)什么樣？ 整合信息高的腦區(qū)有什么特點(diǎn)？是否就是連接更稠密的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)？它會(huì)是一個(gè)很大的系統(tǒng)還是很小的系統(tǒng)？回答這些問(wèn)題，其實(shí)就讓IIT從形式化原則落地到生物系統(tǒng)——就有了IIT對(duì)“意識(shí)的神經(jīng)相關(guān)物”（Neural Correlates of Consciousness, NCC）問(wèn)題的答案。

首先，如果兩個(gè)系統(tǒng)規(guī)模大小就很不同，那么大系統(tǒng)看起來(lái)會(huì)有更多信息量，因?yàn)樗梢跃邆涓嗫赡艿臓顟B(tài)。但不一定越大越好，因?yàn)橐粋€(gè)系統(tǒng)要注意自己的整合性，內(nèi)部要有緊湊的連接，不能出現(xiàn)一處可能被切斷的薄弱之處，否則它在整合信息指標(biāo)上很可能比不過(guò)自己的某一個(gè)子系統(tǒng)。比如，我們可以把一個(gè)人體看成一個(gè)系統(tǒng)，每個(gè)細(xì)胞都是一個(gè)單元，但不是人體中任何一部分都與人的意識(shí)有關(guān)。事實(shí)上，人體中存在一個(gè)連接更加緊密的子系統(tǒng)，那便是大腦。而在大腦里，也會(huì)有一個(gè)比整個(gè)大腦連接都更緊密的子系統(tǒng)，比如某個(gè)腦區(qū)。如果一個(gè)子系統(tǒng)的整合信息比包含它的系統(tǒng)，以及它包含的所有子系統(tǒng)都要大，那么這就是主復(fù)合體。這便是意識(shí)的載體，是IIT對(duì)NCC問(wèn)題的回應(yīng)。

根據(jù)實(shí)踐，大腦皮層的大部分區(qū)域，尤其是后部和中間部分，似乎最有可能承擔(dān)上述所有要求。負(fù)責(zé)信號(hào)傳遞的金字塔形神經(jīng)元，尤其是在上層皮質(zhì)區(qū)域，十分專業(yè)化，并聚集在密集相連的小柱群里。此外，只要周?chē)鷹l件基本穩(wěn)定，一小群神經(jīng)元就能以非常高效的方式彼此協(xié)作。這種密集的、呈發(fā)散—匯聚式的分層連接網(wǎng)絡(luò)，由專門(mén)化的單位組成，每個(gè)單位執(zhí)行不同的輸入與輸出功能，但它們的輸入?yún)^(qū)域（原因集）和輸出區(qū)域（結(jié)果集）存在部分重疊，這樣的結(jié)構(gòu)特別適合形成一個(gè)龐大、緊密的主復(fù)合體。

這里的“連接緊湊”只是對(duì)不可約程度的一個(gè)泛泛的描述，無(wú)法單一地用復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)的連邊密度來(lái)直觀的表示，因?yàn)樵谟?jì)算時(shí)還要考慮具體的動(dòng)力學(xué)過(guò)程，以及正如講排外公理時(shí)所說(shuō)，還要考慮不同的時(shí)空尺度。宏觀尺度在大腦當(dāng)中可能對(duì)應(yīng)的是蛋白質(zhì)、離子通道、細(xì)胞器、突觸囊泡、神經(jīng)元群等等，它們可能相比于微觀尺度在整合程度和排外性上更有優(yōu)勢(shì)。而它們對(duì)應(yīng)的外部參數(shù)，比如離子通道開(kāi)啟的時(shí)間常數(shù)、膜電時(shí)間常數(shù)等等，雖然傳統(tǒng)的神經(jīng)科學(xué)領(lǐng)域喜歡通過(guò)這些參數(shù)來(lái)研究系統(tǒng)是如何工作的，但在IIT里并不重要，至少不如那些單元是如何在內(nèi)部組織成一個(gè)整合的系統(tǒng)重要。

因此，IIT所描繪的意識(shí)載體，并非一張靜態(tài)的腦區(qū)地圖，而是一個(gè)在特定時(shí)空尺度下動(dòng)態(tài)的因果核心——它可能隨任務(wù)、狀態(tài)甚至個(gè)體差異而變化，但始終遵循“最大化 Φ”這一根本原則。這不僅回答了NCC問(wèn)題（大腦皮層的中后部），而且為NCC研究提供了新范式：從現(xiàn)象學(xué)要求出發(fā)，尋找最符合物理公設(shè)條件的大腦區(qū)域。

意識(shí)的定量和定性問(wèn)題

IIT自發(fā)展伊始，始終圍繞兩個(gè)核心問(wèn)題展開(kāi)：

1.定量問(wèn)題：意識(shí)的程度如何被刻畫(huà)；

2.定性問(wèn)題：意識(shí)體驗(yàn)的內(nèi)容如何被刻畫(huà)。

（1）定量：用 Φ 衡量意識(shí)水平

定量問(wèn)題比較好理解，IIT認(rèn)為應(yīng)該就用Φ來(lái)度量意識(shí)的程度。如果一個(gè)成年人報(bào)告自己很清醒，那么他大腦（主復(fù)合體）的Φ就應(yīng)該很高，而如果一個(gè)人處于比較昏沉的狀態(tài)，他此時(shí)大腦的Φ就應(yīng)該比較低。如前文所述，Φ的提出幫助我們鎖定了和意識(shí)最相關(guān)的腦區(qū)，我們據(jù)此可以回答：為什么為了成為有意識(shí)者，皮質(zhì)-丘腦系統(tǒng)必須完整存在，而小腦或脊髓則不然？為什么在慢波睡眠中，我們會(huì)失去意識(shí)，即便皮質(zhì)-丘腦系統(tǒng)仍然活躍？

然而，在真實(shí)的實(shí)驗(yàn)中，實(shí)際的Φ幾乎不可計(jì)算，實(shí)踐中，研究者常用替代指標(biāo)，如擾動(dòng)復(fù)雜性指數(shù)（PCI）：通過(guò)經(jīng)顱磁刺激（TMS）擾動(dòng)大腦，記錄腦電反應(yīng)的多樣性與整合性，以此間接估計(jì)意識(shí)水平。

（2）定性：“質(zhì)性即結(jié)構(gòu)”

比“有多少意識(shí)”更難回答的是：“為什么意識(shí)是這樣的？” 例如，為何視覺(jué)體驗(yàn)仿佛鋪展在空間畫(huà)布上？為何聲音在時(shí)間中流動(dòng)？這類問(wèn)題無(wú)法用單一的數(shù)字回答。

在IIT早期版本中，Tononi等人使用Qualia空間嘗試描述體驗(yàn)內(nèi)容，它借助信息幾何的方法計(jì)算得到。而在IIT最新的4.0版本中，Φ結(jié)構(gòu)便體現(xiàn)了意識(shí)體驗(yàn)的內(nèi)容，正如Tononi在論文中強(qiáng)調(diào)，“質(zhì)性就是結(jié)構(gòu)”（quality is structure）。

對(duì)于一個(gè)結(jié)構(gòu)來(lái)說(shuō)，我們可以特別地把注意力放到某些局部上。這些被關(guān)注的局部可以被稱為“焦點(diǎn)”（spots）。我們可以通過(guò)內(nèi)省來(lái)挖掘關(guān)于焦點(diǎn)的性質(zhì)，比如它一定包含自身（自反性）；它可以包含或被其他焦點(diǎn)包含（包含性）；與其他焦點(diǎn)可以部分重疊（連接性）；與相連的焦點(diǎn)可以融合成另一個(gè)焦點(diǎn)（融合性）等等。我們對(duì)空間延展性的感受可以由這些焦點(diǎn)的體驗(yàn)來(lái)表達(dá)。在下面的章節(jié)里我們會(huì)看到，涉及到定性方面的實(shí)驗(yàn)預(yù)測(cè)時(shí)，根據(jù)IIT，我們必須考慮被試者對(duì)內(nèi)在體驗(yàn)的報(bào)告，僅僅依靠觀測(cè)的神經(jīng)活動(dòng)數(shù)據(jù)是不夠的。

這一方面其實(shí)讓IIT觸及到了心靈哲學(xué)上的解釋鴻溝問(wèn)題：即使我們能把參與視覺(jué)過(guò)程的每一個(gè)神經(jīng)元功能解釋清楚，也沒(méi)辦法從科學(xué)的角度解釋我們?yōu)槭裁丛谥饔^上會(huì)體驗(yàn)到某種顏色，比如綠色。這里是以視覺(jué)作為一個(gè)例子，其他的體驗(yàn)，比如聽(tīng)覺(jué)觸覺(jué)等等也有類似的問(wèn)題。面對(duì)這樣的問(wèn)題，IIT倡導(dǎo)現(xiàn)象學(xué)優(yōu)先的方法論。值得一提的是，我們?nèi)缃窈茉缇蜁?huì)學(xué)習(xí)一些拓?fù)鋷缀危橄蟮臄?shù)學(xué)概念等等，會(huì)以為先有了三角形、正方形這樣的抽象概念，才有了對(duì)空間的體驗(yàn)。但在IIT看來(lái)是相反的，是先有了足夠復(fù)雜的大腦讓我們具有意識(shí)體驗(yàn)，然后才有了這些抽象的幾何概念。

（3）感知與意義：皆由 Φ 結(jié)構(gòu)承載

在意識(shí)體驗(yàn)中還有一個(gè)話題，意義（meaning）。一以貫之地，在IIT看來(lái)，意義即感受（反之亦然）。我們對(duì)意義的體驗(yàn)一樣離不開(kāi)特定的Φ結(jié)構(gòu)。而人與人之間能夠傳播意義，正是因?yàn)槲覀冇兄愃频闹С忠庾R(shí)的物理載體。計(jì)算機(jī)之間就不能傳播意義，因?yàn)樵贗IT看來(lái)一般的計(jì)算機(jī)不具備支持意識(shí)體驗(yàn)的主復(fù)合體。

進(jìn)一步的，IIT還有一個(gè)更大膽和令人費(fèi)解的判斷，感知（perception）也是一種內(nèi)在體驗(yàn)，即可以由Φ結(jié)構(gòu)完全解釋。一般來(lái)說(shuō)，我們認(rèn)為視覺(jué)上的感知首先來(lái)自視網(wǎng)膜上采樣的刺激，而我們的大腦在不斷處理和預(yù)測(cè)外界的信號(hào)，以及大腦內(nèi)部在建模和表征一個(gè)世界模型。但I(xiàn)IT認(rèn)為不是這樣的。固然我們周邊有不少正在發(fā)生的因果過(guò)程，而且它們會(huì)影響我們的意識(shí)，但這一定是通過(guò)影響Φ結(jié)構(gòu)來(lái)實(shí)現(xiàn)的，而Φ結(jié)構(gòu)可以完全解釋我們對(duì)于感知的體驗(yàn)。有一個(gè)例子是，我們不需要外界刺激時(shí)也可以體驗(yàn)“美”。不過(guò)即使如此，IIT一樣可以評(píng)估在不同環(huán)境刺激下，感知Φ結(jié)構(gòu)變化的多樣性。

（4）最后強(qiáng)調(diào)

在進(jìn)入實(shí)驗(yàn)部分前需明確：IIT不關(guān)心大腦如何識(shí)別或分類對(duì)象——這類功能已被神經(jīng)科學(xué)和AI日益精準(zhǔn)地建模。IIT的核心關(guān)切是：哪些神經(jīng)機(jī)制能夠支撐特定的 Φ 結(jié)構(gòu)，從而解釋我們?yōu)楹螘?huì)以某種方式體驗(yàn)時(shí)間、空間、概念乃至意義？這才是它試圖回答的“意識(shí)之問(wèn)”。

IIT在實(shí)驗(yàn)中的預(yù)測(cè)

整合信息論（IIT）不僅提供了一套哲學(xué)框架，也作出了大量可檢驗(yàn)的科學(xué)預(yù)測(cè)。這些預(yù)測(cè)主要圍繞前文拋出的兩個(gè)方向：定量與定性的問(wèn)題。

（1）定量：主復(fù)合體的位置與意識(shí)分裂

如前文所述，單純從解剖結(jié)構(gòu)來(lái)看，中后部大腦皮層很可能是支持意識(shí)的主復(fù)合體，小腦就不行。這可以解釋為何對(duì)后部-中部皮層的大面積病變會(huì)直接影響意識(shí)，而對(duì)小腦的病變則不會(huì)。另外，前額葉有一些長(zhǎng)程通路會(huì)影響大腦皮層的功能，但它不會(huì)包含在主復(fù)合體內(nèi)，因?yàn)檫@種跨區(qū)域的連接很容易成為易被“切斷”的連邊。

除了解剖結(jié)構(gòu)，IIT還可以解釋為什么在慢波睡眠時(shí)期人會(huì)失去意識(shí)——它其實(shí)是整合信息的崩潰。由于慢波睡眠中的神經(jīng)調(diào)制變化，神經(jīng)元進(jìn)入雙穩(wěn)態(tài)，激活很快被一個(gè) OFF 期取代，持續(xù)十幾到上百毫秒。OFF期（OFF-period）是神經(jīng)元興奮活動(dòng)后的抑制階段。這會(huì)導(dǎo)致內(nèi)在信息很低，因?yàn)榇蠖鄶?shù)輸入會(huì)產(chǎn)生相同的輸出，從而導(dǎo)致整合信息會(huì)很低。癲癇患者發(fā)作時(shí)失去意識(shí)可能也是類似的原因：病變導(dǎo)致神經(jīng)元相互的因果作用發(fā)生錯(cuò)配，使得大多數(shù)輸入的改變對(duì)輸出沒(méi)有任何影響。

關(guān)于大腦的兩個(gè)腦半球，IIT有一個(gè)有趣的預(yù)測(cè)。如果逐步降低胼胝體（corpus callosum）的傳遞效力，即減少兩半球皮層之間的跨半球信息傳遞，可能在某個(gè)很小的“擾動(dòng)”或改變后，主復(fù)合體內(nèi)部的排他性邊界被破壞，從而導(dǎo)致一個(gè)原本統(tǒng)一的意識(shí)體驗(yàn)瞬時(shí)分裂成兩個(gè)獨(dú)立的意識(shí)體或體驗(yàn)。

（2）體驗(yàn)內(nèi)容的變化：結(jié)構(gòu)決定質(zhì)性

下面我們來(lái)看IIT在意識(shí)體驗(yàn)的定性內(nèi)容方面有什么實(shí)驗(yàn)支持。

與傳統(tǒng)理論不同，IIT 強(qiáng)調(diào)：很多體驗(yàn)內(nèi)容的變化不能由神經(jīng)活動(dòng)強(qiáng)度變化所捕捉。

最初的測(cè)試是針對(duì)空間體驗(yàn)進(jìn)行的：在訓(xùn)練階段，兩個(gè)相鄰的點(diǎn)被反復(fù)同時(shí)閃爍，以暫時(shí)增強(qiáng)它們?cè)谄幽繕?biāo)區(qū)域的連接性。訓(xùn)練后，兩個(gè)未經(jīng)訓(xùn)練的遙遠(yuǎn)點(diǎn)之間的空間被感知為收縮，盡管這兩個(gè)未訓(xùn)練點(diǎn)所觸發(fā)的皮層活動(dòng)可能保持不變。這意味著，僅靠觀測(cè)到的神經(jīng)序列數(shù)據(jù)是不能區(qū)分某些體驗(yàn)的。

IIT還有一個(gè)較有爭(zhēng)議的預(yù)測(cè)。對(duì)于主復(fù)合體的局部激活可以支持簡(jiǎn)單的體驗(yàn)，比如單一的視覺(jué)、聽(tīng)覺(jué)等，無(wú)需廣域激活或全局意識(shí)的參與。這乍看似乎與IIT原則相悖，但需要注意的是，在IIT的計(jì)算下，沒(méi)有激活的神經(jīng)元依然有重要的作用。一個(gè)神經(jīng)元從激活狀態(tài)進(jìn)入抑制狀態(tài)，確實(shí)會(huì)對(duì)主復(fù)合體的整合信息有影響，不過(guò)相比于滅活神經(jīng)元來(lái)說(shuō)，這個(gè)影響是很小的。

能夠說(shuō)明這一點(diǎn)是冥想修行者的例子。他們?cè)谶M(jìn)入冥想狀態(tài)時(shí)，腦電圖顯示廣帶功率下降，在伽馬頻段尤為明顯。伽馬頻段功率下降暗示神經(jīng)元放電減少。這說(shuō)明很可能主復(fù)合體的許多神經(jīng)元進(jìn)入了抑制的狀態(tài)，但此時(shí)他們甚至可以有豐富的、澄明的體驗(yàn)。這個(gè)對(duì)于普通人來(lái)說(shuō)很難做到，但這種體驗(yàn)的可能性與IIT的預(yù)測(cè)是相符合的。

與空間體驗(yàn)類似，IIT也可以解釋時(shí)間流動(dòng)的體驗(yàn)。在大腦中，保持激活或者抑制狀態(tài)持續(xù)約30毫秒的一組神經(jīng)元可以支持長(zhǎng)達(dá)一秒或更長(zhǎng)時(shí)間的體驗(yàn)。這同樣可以解釋由于情緒、藥物或深度冥想引起的時(shí)間感加快或減慢的現(xiàn)象。

除了時(shí)間和空間，我們還有一個(gè)基本的體驗(yàn)是對(duì)概念的體驗(yàn)。比如你在看到一張臉的時(shí)候，自動(dòng)地會(huì)把你看到的東西當(dāng)成“臉”這個(gè)概念的實(shí)例化。這種體驗(yàn)的基本屬性是層級(jí)性，即概念是有層次之分的。在實(shí)驗(yàn)上對(duì)應(yīng)的觀察是，對(duì)于內(nèi)在性物體識(shí)別障礙（通常由視覺(jué)層級(jí)高層區(qū)域損傷引起）的患者，他們似乎無(wú)法以整體概念的方式體驗(yàn)對(duì)象。他們?nèi)阅荏w驗(yàn)組成對(duì)象的低層次特征，如一棵樹(shù)的輪廓及其表面色塊，卻不理解自己看到的其實(shí)是一棵樹(shù)。反之，如果結(jié)構(gòu)的高層保持完整，而低層受損，患者可能會(huì)在缺乏低層具體特征的情況下體驗(yàn)抽象的特征。低層視覺(jué)區(qū)域被抑制或破壞的患者中可能會(huì)出現(xiàn)類似的情況。當(dāng)高層區(qū)域V5被激活時(shí)，這類患者可能會(huì)報(bào)告感到某種模糊的移動(dòng)感，同時(shí)又否認(rèn)自己“看到”了任何東西。

（3）環(huán)境意義與神經(jīng)復(fù)雜性

前文提及，盡管感知由很難計(jì)算的Φ結(jié)構(gòu)完全解釋，但I(xiàn)IT允許一些神經(jīng)生理學(xué)指標(biāo)來(lái)評(píng)估系統(tǒng)響應(yīng)環(huán)境的多樣性。這樣的評(píng)估可以判斷哪些環(huán)境是更有意義的。比如，通過(guò)Lempel-Ziv復(fù)雜性估算的大腦皮層內(nèi)fMRI活動(dòng)模式的神經(jīng)生理學(xué)差異化，對(duì)于一部電影來(lái)說(shuō)最高，對(duì)于時(shí)間上打亂的電影則降低，而對(duì)于等價(jià)的電視噪聲幀序列則最低。神經(jīng)生理學(xué)差異化還與人類高密度腦電圖記錄和小鼠鈣成像中的序列意義具有相關(guān)性。

在介紹因果結(jié)構(gòu)時(shí)我們提到，計(jì)算這些結(jié)構(gòu)時(shí)有著不可思議的組合爆炸問(wèn)題，這意味著我們的體驗(yàn)（主復(fù)合體）有著天文數(shù)字級(jí)別的整合信息量——我們的體驗(yàn)通常是極其豐富的。實(shí)際上真的是這樣嗎？有些經(jīng)典實(shí)驗(yàn)似乎不支持這樣的結(jié)論。比如在幾個(gè)人專注玩?zhèn)髑蛴螒驎r(shí)，中間走過(guò)一只大猩猩居然沒(méi)人注意到。于是專家得出結(jié)論，人只能同時(shí)關(guān)注有限的幾樣?xùn)|西，所以體驗(yàn)是非常稀疏的。

而IIT對(duì)此的解釋是，我們只考慮了一個(gè)人關(guān)注的對(duì)象本身，忽略了看到這些對(duì)象所需的結(jié)構(gòu)性方面——使視覺(jué)體驗(yàn)成為其所是的那些結(jié)構(gòu)。在視覺(jué)方面，至少可以有三個(gè)現(xiàn)象學(xué)層次：(1)基于對(duì)象和場(chǎng)景的感受；(2)中級(jí)視覺(jué)特征（色調(diào)、邊緣和紋理）的分組；(3)由斑點(diǎn)及其關(guān)系組成的基礎(chǔ)視覺(jué)空間，包括其區(qū)域和位置。這樣拆開(kāi)來(lái)看，我們的體驗(yàn)就是一個(gè)極其豐富的結(jié)構(gòu)。

IIT 的諸多預(yù)測(cè)已與現(xiàn)有神經(jīng)科學(xué)證據(jù)吻合，但仍有不少尚待驗(yàn)證——尤其是涉及痛覺(jué)、情感等高度嵌套的復(fù)合體驗(yàn)，因其 Φ 結(jié)構(gòu)極其復(fù)雜，實(shí)證難度極大。未來(lái)研究需結(jié)合更精細(xì)的擾動(dòng)方法、計(jì)算模型與第一人稱報(bào)告，才能真正檢驗(yàn)這一雄心勃勃的理論。

除了普通人，

還有誰(shuí)或什么具有意識(shí)？

IIT關(guān)于意識(shí)體驗(yàn)的討論一直在圍繞成年人的體驗(yàn)展開(kāi)，因?yàn)閷?duì)于內(nèi)在的體驗(yàn)，只有清醒的成年人可以報(bào)告自己的體驗(yàn)情況。不過(guò)基于IIT的原則，我們可以嘗試推斷，在成年人之外，其他人或系統(tǒng)具備意識(shí)的可能性。

（1）腦損傷患者：沉默不等于無(wú)意識(shí)

對(duì)于各種類型患者，神經(jīng)科學(xué)領(lǐng)域有豐富的臨床實(shí)踐。例如，通過(guò)神經(jīng)影像學(xué)，研究者證明了一位行為上無(wú)反應(yīng)的患者在被指示想象不同場(chǎng)景（打網(wǎng)球或在房間里導(dǎo)航）時(shí)，可以激活與健康受試者相同的腦區(qū)。不幸的是，即使是有意識(shí)但神經(jīng)學(xué)上受損的受試者，也可能無(wú)法完成這種認(rèn)知要求高的任務(wù)。對(duì)于通常用于判斷意識(shí)狀態(tài)（認(rèn)知功能）的神經(jīng)相關(guān)性，根據(jù)IIT，即使未能顯示激活，也不應(yīng)被視為無(wú)意識(shí)的證據(jù)。事實(shí)上，有充分理由推斷，那些反應(yīng)最小的腦損傷患者——幾乎只能用眼睛追蹤面孔或物體——可能擁有豐富的感官體驗(yàn)。一個(gè)原因是，在這類患者中，PCI（前面提到的擾動(dòng)復(fù)雜性指數(shù)）幾乎總是處于意識(shí)顯著的范圍內(nèi)。PCI的評(píng)估不僅具有經(jīng)驗(yàn)有效性，而且它是基于IIT的公設(shè)來(lái)捕捉意識(shí)的一些基本特性（盡管是粗略的）。

（2）嬰兒：意識(shí)何時(shí)出現(xiàn)？

對(duì)于一個(gè)擁有不成熟大腦且腦區(qū)間連接受限的嬰兒來(lái)說(shuō)，意識(shí)是什么樣的？有些人認(rèn)為嬰兒在基本體驗(yàn)方面可能與成年人非常相似。另一些人則提出，嬰兒可能比成年人更有意識(shí)，因?yàn)榕c我們不同，他們傾向于同時(shí)關(guān)注一切。還有人認(rèn)為，意識(shí)可能只有在掌握語(yǔ)言后才會(huì)出現(xiàn)，因此嬰兒在開(kāi)始咿呀學(xué)語(yǔ)之前基本上只是進(jìn)食、微笑和哭泣的機(jī)器。在這方面，IIT目前只能提供粗略的理論指導(dǎo)。例如，嚙齒動(dòng)物研究表明，在早期發(fā)育階段，局部丘腦-皮層模塊內(nèi)的神經(jīng)元可能已經(jīng)活躍并連接到感覺(jué)輸入或運(yùn)動(dòng)輸出，但彼此間尚未連接。如前文所述，在皮質(zhì)-丘腦系統(tǒng)中不可能存在高Φ的復(fù)合體。

隨后，初級(jí)感覺(jué)區(qū)域的神經(jīng)元經(jīng)歷了連接的爆發(fā)性生長(zhǎng)，但起初這些連接排列相當(dāng)隨機(jī)。再往后，經(jīng)過(guò)突觸精細(xì)化過(guò)程，連接性成熟并達(dá)到成年人類似的模式，在感覺(jué)區(qū)域類似于晶格結(jié)構(gòu)。突然間，神經(jīng)基底可能變成具有較高Φ值的Φ結(jié)構(gòu)。進(jìn)一步的突觸細(xì)化和學(xué)習(xí)相關(guān)的突觸變化將導(dǎo)致：局部簇的形成、感覺(jué)層級(jí)中皮層區(qū)域內(nèi)部連接的成熟，以及建立成年人類似的跨區(qū)域連接模式，將大大擴(kuò)展主復(fù)合體。如果類似的發(fā)育變化發(fā)生在人類神經(jīng)系統(tǒng)中，我們會(huì)預(yù)期意識(shí)的程度和質(zhì)性在此時(shí)也隨之發(fā)生變化。

（3）其他動(dòng)物：相似性是否意味著意識(shí)？

我們還會(huì)津津樂(lè)道的是，其他物種是否有意識(shí)。大多數(shù)人很難否認(rèn)其他靈長(zhǎng)類動(dòng)物的意識(shí)，因?yàn)樗鼈兣c我們有著驚人的相似之處。行為、身體和大腦的連續(xù)性將我們與其他哺乳動(dòng)物（包括我們認(rèn)為更了解的動(dòng)物，如狗和貓）聯(lián)系在一起，這表明它們也可能是"有知覺(jué)的"。

當(dāng)然，對(duì)于與我們截然不同的物種，類比就變得更加可疑了。就大腦而言，我們與其他哺乳動(dòng)物的大腦之間有更多相似之處而非差異。神經(jīng)細(xì)胞類型、突觸、蛋白質(zhì)和基因在人類大腦中也存在于許多其他物種中。大象、海豚和鯨魚(yú)的大腦在大小和神經(jīng)元數(shù)量上甚至超過(guò)了我們的大腦。即便是與我們大腦非常不同的腦結(jié)構(gòu)也可能極其復(fù)雜。例如，一只蜜蜂有大約80萬(wàn)個(gè)神經(jīng)細(xì)胞，這些細(xì)胞種類繁多，比我們的大腦更加緊密地打包在一起，形成復(fù)雜的網(wǎng)絡(luò)和回路。

然而，復(fù)雜的大腦和行為雖然暗示了意識(shí)的存在，但并不能保證意識(shí)一定存在。正如前面討論的，小腦從大多數(shù)角度來(lái)看都是一個(gè)極其豐富和復(fù)雜的組織，與大腦皮層高度相互連接，但似乎并不能為體驗(yàn)貢獻(xiàn)任何內(nèi)容。蜜蜂大腦的中樞復(fù)合體在體驗(yàn)方面是更像小腦，還是更像大腦皮層？我們也可以在看似自動(dòng)的狀態(tài)下執(zhí)行一些復(fù)雜的行為，且不伴隨任何體驗(yàn)內(nèi)容。蜜蜂在迷宮中決定向左還是向右，是像我們深思熟慮時(shí)做決定，還是像我們打字時(shí)機(jī)械地按下左右鍵？在后續(xù)研究中，如果發(fā)現(xiàn)蜜蜂大腦中包含一個(gè)主復(fù)合體，其Φ值僅比人類做夢(mèng)時(shí)的大腦低一個(gè)數(shù)量級(jí)，且遠(yuǎn)高于人類無(wú)夢(mèng)睡眠時(shí)的大腦，我們就有理由假設(shè)蜜蜂確實(shí)有某種體驗(yàn)。

（4）人工智能：智能 ≠ 意識(shí)

隨著AI的爆火，有一個(gè)問(wèn)題人們?cè)絹?lái)越關(guān)心——未來(lái)（甚至現(xiàn)在）的AI會(huì)不會(huì)有意識(shí)？在過(guò)去的幾十年里，人們常常認(rèn)為機(jī)器不可能有意識(shí)，因?yàn)樗鼈內(nèi)狈δ承╆P(guān)鍵能力，比如推理、學(xué)習(xí)、想象、創(chuàng)造力、同理心或幽默感、創(chuàng)作藝術(shù)、音樂(lè)或文學(xué)等。然而，隨著機(jī)器已經(jīng)能夠定期通過(guò)圖靈測(cè)試（在對(duì)話中與人類無(wú)法區(qū)分）和人工通用智能（AGI）的即將到來(lái)，許多人突然不那么確定了。一旦機(jī)器在功能上與我們相等或超越我們，我們憑什么剝奪它們具有意識(shí)的特權(quán)？事實(shí)上，有些人已經(jīng)欣然接受了機(jī)器可能具有意識(shí)的可能性。

IIT處理機(jī)器意識(shí)問(wèn)題的方法與處理疾病和個(gè)體發(fā)育中的意識(shí)問(wèn)題相同。事實(shí)上，在機(jī)器的情況下，可以從IIT得出的推論已經(jīng)很清晰。可以證明，如果機(jī)器的大腦是在馮·諾依曼計(jì)算機(jī)上實(shí)現(xiàn)的，那么它可能在功能上與我們等效，但在現(xiàn)象上絲毫不等效。簡(jiǎn)短地說(shuō)，這樣構(gòu)建的機(jī)器不可能有意識(shí)。事實(shí)上，計(jì)算機(jī)"解體"為許多小模塊，每個(gè)模塊支持微不足道的Φ結(jié)構(gòu)，這些結(jié)構(gòu)無(wú)論模擬什么系統(tǒng)都基本保持不變。因此，如果IIT是正確的，可以復(fù)制我們行為或認(rèn)知功能的計(jì)算機(jī)將不會(huì)復(fù)制我們的體驗(yàn)。

這個(gè)結(jié)論也是IIT的一大特色。在IIT的體系下，智能和意識(shí)是兩回事，前者是通過(guò)與外在環(huán)境交互體現(xiàn)出來(lái)的，而后者是內(nèi)在的體驗(yàn)。強(qiáng)大的AI就是典型的高智能但無(wú)意識(shí)的例子。關(guān)于IIT在這方面的具體論述，讀者可以參考之前的文章。

IIT對(duì)于批評(píng)意見(jiàn)的回應(yīng)

IIT長(zhǎng)期受到各種批評(píng)和爭(zhēng)議。在這篇最新文章中，作者也直面這些批評(píng)，對(duì)其中部分意見(jiàn)做出了回應(yīng)。

首先是John Searle對(duì)IIT的批評(píng)：意識(shí)在本體論上是主觀的且獨(dú)立于觀察者，而"信息"卻依賴于外部觀察者。從先前的闡述可以清楚地看出，IIT完全同意瑟爾的前半句話：體驗(yàn)在本體論上是主觀的，即內(nèi)在的。但同時(shí)IIT也是從內(nèi)在的角度定義信息的，這與香農(nóng)信息很不一樣。在作者看來(lái)，這種批評(píng)來(lái)自于John Searle缺乏對(duì)文中的整合信息以及香農(nóng)信息之間的差異的理解所導(dǎo)致的。那這兩種信息之間究竟都有哪些差異？

文中總結(jié)，香農(nóng)信息刻畫(huà)的相關(guān)性，而IIT中的信息刻畫(huà)的是因果性；香農(nóng)信息是外在的視角（如John Searle所認(rèn)為），而IIT中的信息是內(nèi)在視角（內(nèi)在公理）；香農(nóng)信息描述的是變量之間的關(guān)系，而IIT的信息關(guān)注的是特定的狀態(tài)（筆者注：一般使用的平均互信息是這樣的，但香農(nóng)信息也可以計(jì)算局部互信息，此時(shí)度量的也是特定事件之間的關(guān)系，而不是隨機(jī)變量之間的關(guān)系）；香農(nóng)信息是分割的（可以看成各個(gè)子部分分別提供的信息），而整合信息是整合的；香農(nóng)信息是可加的，即系統(tǒng)單元數(shù)變多，信息量一定會(huì)變大，而整合信息取到最大時(shí)對(duì)應(yīng)的是一定數(shù)量的單元集合；最后，整合信息相比于香農(nóng)信息，背后是有結(jié)構(gòu)的。

另一個(gè)主流的批評(píng)來(lái)自于功能主義的誤讀，這一點(diǎn)前文已講到過(guò)，這里不再贅述，讀者可參考文章。

有一個(gè)有趣的批評(píng)來(lái)自于Scott Aaronson。他發(fā)現(xiàn)IIT暗示大型網(wǎng)格可能具有高度意識(shí)后，得出IIT是不可靠的結(jié)論。在他看來(lái)，盡管數(shù)學(xué)上證明了大型網(wǎng)格可能具有高意識(shí)，但直覺(jué)認(rèn)為這些網(wǎng)格不太可能是有意識(shí)的，因?yàn)樗鼈兛此七^(guò)于簡(jiǎn)單。對(duì)此作者們認(rèn)為，直覺(jué)并不總是可靠的。事實(shí)上，在決定任何系統(tǒng)（包括網(wǎng)格或其他任何底層結(jié)構(gòu)）是否有意識(shí)時(shí)，唯一可靠的方法是依賴像IIT這樣的理論——一個(gè)已經(jīng)在我們身上得到驗(yàn)證的理論。無(wú)論我們是否直觀地認(rèn)為網(wǎng)格基質(zhì)看起來(lái)很簡(jiǎn)單，對(duì)其進(jìn)行嚴(yán)肅的現(xiàn)象學(xué)和經(jīng)驗(yàn)考慮都至關(guān)重要。簡(jiǎn)單本身并不排除它具有意識(shí)的可能性。

還有很多人對(duì)IIT的困惑是，為什么這樣的因果結(jié)構(gòu)就一定會(huì)產(chǎn)生意識(shí)？這個(gè)問(wèn)題的來(lái)源在于，即使許多人聽(tīng)過(guò)不少報(bào)告，看過(guò)不少關(guān)于IIT的文章，在思維方式上總是以物理世界為首要基礎(chǔ)，然后問(wèn)，意識(shí)這樣的現(xiàn)象是如何在物質(zhì)世界中被“擠壓”出來(lái)的？在IIT作者們看來(lái)，這個(gè)問(wèn)題就問(wèn)錯(cuò)了，這是從物理出發(fā)追問(wèn)現(xiàn)象。因?yàn)槲覀兾ㄒ荒艽_定的是自身是有意識(shí)的，所以IIT反復(fù)強(qiáng)調(diào)，我們要從現(xiàn)象學(xué)出發(fā)再回到物理。這時(shí)候我們要從操作的角度來(lái)看待這些物理屬性。這便是為什么IIT在介紹自己的數(shù)學(xué)框架之前，要有充足的哲學(xué)層面上的論述。

最后一個(gè)批評(píng)是關(guān)于泛靈論的。很多人擔(dān)心IIT的計(jì)算會(huì)判定自然界中許多事物都具有意識(shí)，因?yàn)檫@里判斷標(biāo)準(zhǔn)只在于整合信息量的大小，那么也許一組連接緊密的邏輯電門(mén)，或者一塊致密的石頭，一顆行星，都有可能有較高的整合信息，此時(shí)根據(jù)IIT的主張就應(yīng)當(dāng)判定它們是有意識(shí)的。但I(xiàn)IT的作者對(duì)此回應(yīng)到，相比于人腦那樣天文數(shù)字級(jí)別的整合信息量，自然界中絕大部分的系統(tǒng)整合信息量都是微乎其微的。盡管這些數(shù)值不是0，但也不足以說(shuō)明它們有意識(shí)。所以泛靈論的情況在實(shí)際計(jì)算中不會(huì)出現(xiàn)（當(dāng)然從理論角度來(lái)看是不能排除這種可能性的）。

總結(jié)

相信認(rèn)真讀到這里的讀者，都能感受到整合信息論（IIT）的雄心與復(fù)雜：它從“意識(shí)存在”這一內(nèi)省事實(shí)出發(fā)，試圖重構(gòu)物理世界的因果基礎(chǔ)。正因如此，IIT既引人入勝，也飽受爭(zhēng)議——若其成立，現(xiàn)代科學(xué)的客觀主義范式或?qū)⒈粡氐滋魬?zhàn)。

關(guān)于爭(zhēng)議的更多信息，讀者可參考之前的文章。而IIT仍然在持續(xù)發(fā)展，它的提出者們不但沒(méi)有放棄，還在讓這座理論大廈變得更加完善。

筆者以為，IIT如果要被承認(rèn)是一種科學(xué)的理論，還需要對(duì)內(nèi)省和可證偽性的問(wèn)題作出回應(yīng)。如文中所說(shuō)，IIT最重要的公理體系和一系列的推論是通過(guò)內(nèi)省的方式得到的，這既不是數(shù)學(xué)推導(dǎo)，也不是物理實(shí)驗(yàn)。可以說(shuō)，IIT提出了除了數(shù)學(xué)推導(dǎo)和實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證以外的第三種研究方式，那這樣的研究方式究竟是否可靠？IIT的公理體系有沒(méi)有可能因?yàn)橐恍┬碌南敕ɑ蜃C據(jù)的出現(xiàn)而被推翻或修正？更何況IIT認(rèn)為意識(shí)是內(nèi)在的體驗(yàn)，完全不能依賴任何的外在觀測(cè)手段去判斷。正如Anil Seth所說(shuō)，這是IIT最有特色的一點(diǎn)，同時(shí)也是它最難以被驗(yàn)證的一點(diǎn)。

閱讀最新前沿科技趨勢(shì)報(bào)告，請(qǐng)?jiān)L問(wèn)21世紀(jì)關(guān)鍵技術(shù)研究院的“未來(lái)知識(shí)庫(kù)”

未來(lái)知識(shí)庫(kù)是 “21世紀(jì)關(guān)鍵技術(shù)研究院”建 立的在線知識(shí)庫(kù)平臺(tái)，收藏的資料范圍包括人工智能、腦科學(xué)、互聯(lián)網(wǎng)、超級(jí)智能，數(shù)智大腦、能源、軍事、經(jīng)濟(jì)、人類風(fēng)險(xiǎn)等等領(lǐng)域的前沿進(jìn)展與未來(lái)趨勢(shì)。目前擁有超過(guò)8000篇重要資料。每周更新不少于100篇世界范圍最新研究資料。 歡迎掃描二維碼或訪問(wèn)https://wx.zsxq.com/group/454854145828進(jìn)入。

截止到2月28日 ”未來(lái)知識(shí)庫(kù)”精選的百部前沿科技趨勢(shì)報(bào)告

（加入未來(lái)知識(shí)庫(kù)，全部資料免費(fèi)閱讀和下載）