導(dǎo)語(yǔ)

意識(shí)如何產(chǎn)生？為何人類存在主觀體驗(yàn)？這一困擾人類千年的難題在當(dāng)代神經(jīng)科學(xué)中引發(fā)激烈交鋒。整合信息理論(IIT)認(rèn)為意識(shí)本質(zhì)是結(jié)構(gòu)，而非功能；計(jì)算功能主義則持相反觀點(diǎn)。在后，該理論創(chuàng)始人Tononi及其團(tuán)隊(duì)近期發(fā)表有力回應(yīng)，指出批評(píng)實(shí)則暴露了計(jì)算功能主義范式的危機(jī)。這場(chǎng)圍繞人類心智本質(zhì)的學(xué)術(shù)論爭(zhēng)，不僅關(guān)乎科學(xué)方法論，更涉及人工智能倫理與人類自我認(rèn)知的根本問(wèn)題。

研究領(lǐng)域：意識(shí)科學(xué)、整合信息理論、計(jì)算功能主義、主復(fù)合體、因果結(jié)構(gòu)、內(nèi)在視角、主觀體驗(yàn)、人工智能倫理

Giulio Tononi等| 作者

劉凱威| 譯者

張江| 審校

論文題目：Consciousness or pseudo-consciousness? Aclash of two paradigms 論文地址：https://www.nature.com/articles/s41593-025-01880-y

整合信息理論 （Integrated Information Theory） 從意識(shí)這一主觀現(xiàn)象出發(fā)，并以客觀、可驗(yàn)證的方式解釋其存在和性質(zhì)。試圖給這一經(jīng)過(guò)數(shù)十年概念、數(shù)學(xué)和實(shí)證發(fā)展的理論貼上“偽科學(xué)”標(biāo)簽的行為，暴露了當(dāng)前占主導(dǎo)地位的計(jì)算-功能主義范式者們的危機(jī)，而這一范式正受到整合信息論以意識(shí)為核心的研究范式的挑戰(zhàn)。

人類心智一旦固守某些觀點(diǎn)（無(wú)論因循舊說(shuō)或投合心意），便會(huì)迫使其他事物附和它的支撐。當(dāng)反證更為有力時(shí)，這些人要么視而不見(jiàn)，要么輕蔑貶斥，要么苛求細(xì)節(jié)加以否定。這種危險(xiǎn)的偏見(jiàn)，只是為了維護(hù)最初構(gòu)想的權(quán)威性。（弗朗西斯·培根，《新工具》1620，F(xiàn)rancis Bacon, Novum Organum 1620）

用科學(xué)方法研究意識(shí)本就艱難，為何要讓它更難？為何召集百名學(xué)者，將整合信息理論 （IIT，參見(jiàn)IIT百科/出版物https://www.iit.wiki/papers） 單獨(dú)定為驅(qū)逐目標(biāo)？

以及推薦集智俱樂(lè)部組織的關(guān)于整合信息論的讀書(shū)會(huì)，包含整合信息論的綜述，基礎(chǔ)理論框架，近似計(jì)算方法，在神經(jīng)科學(xué)中的應(yīng)用，在復(fù)雜系統(tǒng)中的拓展應(yīng)用、Φ與系統(tǒng)臨界態(tài)，以及機(jī)器意識(shí)等話題的深度探討，尤其推薦北京師范大學(xué)系統(tǒng)科學(xué)學(xué)院教授，因果涌現(xiàn)讀書(shū)會(huì)發(fā)起人張江老師針對(duì)整合信息論的概覽介紹：【整合信息論概覽介紹：如何定量刻畫(huà)意識(shí)？】 https://pattern.swarma.org/study_group_issue/750

該理論歷經(jīng)數(shù)十年概念推演、數(shù)學(xué)建模與實(shí)證檢驗(yàn)，在意識(shí)研究領(lǐng)域已經(jīng)獨(dú)具特色。

意識(shí)與計(jì)算-功能主義范式的危機(jī)

那么，是什么原因?qū)е铝诉@種針對(duì)整合信息論的抨擊？

第一封質(zhì)疑整合信息理論為“偽科學(xué)”的公開(kāi)信 （即本期《Nature Neuroscience》所載信件的前身） ，源自2023年6月啟動(dòng)的對(duì)抗性合作項(xiàng)目。該項(xiàng)目由天普世界慈善基金會(huì) （Templeton World Charity Foundation） 資助，主要研究前額葉皮層是否必然參與視覺(jué)意識(shí)形成過(guò)程[1]。由于對(duì)整合信息論相關(guān)理論結(jié)果的不滿，公開(kāi)信的作者們對(duì)整合信息論發(fā)起了攻擊，聲稱該理論缺乏實(shí)證支持。然而，這封原始信件卻措辭情緒化強(qiáng)烈而缺乏充分證據(jù)，因而在學(xué)界引發(fā)了強(qiáng)烈的反對(duì)。隨后，他們發(fā)表的第二封信則試圖彌補(bǔ)這一缺陷，給它披上了科學(xué)與哲學(xué)的外衣并稍加修飾，斷言整合信息論在原則上就無(wú)法檢驗(yàn)。

拋開(kāi)具體動(dòng)機(jī)不論，我們認(rèn)為這些激烈抨擊 （及其他類似攻擊） 暴露了更深層問(wèn)題。這一問(wèn)題確實(shí)值得探討——主流計(jì)算功能主義范式 （dominant computational-functionalist paradigm） 正遭遇根本性危機(jī)，并與整合信息論的意識(shí)優(yōu)先范式產(chǎn)生激烈碰撞。歷史表明，范式更迭往往源于舊體系無(wú)法解釋的“頑固事實(shí)”——在當(dāng)前語(yǔ)境下，這個(gè)事實(shí)正是意識(shí)本身。主流范式從外部視角出發(fā)，將意識(shí)定義為系統(tǒng)執(zhí)行的功能的集合。但它既無(wú)法解釋體驗(yàn)為何存在，也無(wú)法說(shuō)明感受為何以特定的方式呈現(xiàn)。現(xiàn)代系統(tǒng)神經(jīng)科學(xué)顯示，計(jì)算可以解釋大腦運(yùn)作的機(jī)制 （其功能） ，正如解釋計(jì)算機(jī)如何運(yùn)作一樣。然而意識(shí)本身——其存在及其特質(zhì) （例如視野中央看見(jiàn)面孔的主觀體驗(yàn)） ——仍然無(wú)法被闡明，甚至顯得神秘。

在這種背景下，另一種范式——整合信息論以意識(shí)為核心的范式——的存在就顯得尤為具有威脅性和顛覆性。通過(guò)內(nèi)在視角的采用，整合信息論能夠以客觀的方式解釋體驗(yàn)的存在和性質(zhì)，并得到了系統(tǒng)性研究計(jì)劃的支持。與此同時(shí)，人工智能 （AI） 的發(fā)展突顯了這兩種范式之間的不兼容性。根據(jù)計(jì)算-功能主義范式，一旦AI在功能上與人類相當(dāng)，它就應(yīng)該被視為有意識(shí)的；而對(duì)于整合信息論來(lái)說(shuō)，意識(shí)和智能是可以分離的[2]。

下文我們將闡述整合信息論意識(shí)優(yōu)先范式的理論基礎(chǔ)、研究方法及影響。我們首先提煉了整合信息論的核心主張，這些主張推動(dòng)了該理論二十余年的發(fā)展，并經(jīng)受了大量的實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。它們構(gòu)成整合信息論解釋與預(yù)測(cè)的基礎(chǔ)，直接反駁了“不可檢驗(yàn)”的質(zhì)疑。最后，我們討論了整合信息論的關(guān)鍵推論，這些推論與計(jì)算功能主義范式形成了鮮明的對(duì)比。想要深入理解整合信息論的讀者，可在整合信息論維基找到必備文獻(xiàn)、詳細(xì)解析及實(shí)際案例 （https://www.iit.wiki/） 。

需要被解釋的是意識(shí)，還是偽意識(shí)？

自伽利略時(shí)代起，科學(xué)方法的基石就是運(yùn)用客觀工具。這些工具解釋并預(yù)測(cè)自然的客觀屬性，刻意回避意識(shí)主體。然而，意識(shí)不同于科學(xué)領(lǐng)域的其他事物。它本質(zhì)上就是主觀的。我們每個(gè)人都擁有意識(shí)：若非這一不可否認(rèn)的事實(shí)，體驗(yàn)存在的證據(jù)將蕩然無(wú)存。換言之，意識(shí)存在于內(nèi)在視角之中：作為“我”的存在具有本質(zhì)屬性——無(wú)論清醒或夢(mèng)中，體驗(yàn)始終在場(chǎng)。

意識(shí)的客觀關(guān)聯(lián)物 （即物理基質(zhì)） 是有效的替代指標(biāo)。當(dāng)我們具備意識(shí)時(shí)，我們能進(jìn)行多種認(rèn)知活動(dòng)。例如關(guān)注體驗(yàn)內(nèi)容、保持記憶留存、展開(kāi)反思行為、將部分體驗(yàn)訴諸語(yǔ)言。但要真正解釋意識(shí)，我們必須從客觀角度切入。需闡明其主觀存在與本質(zhì)特征，而非僅描述功能。否則最終只能解釋各類認(rèn)知功能。這些解釋涉及它們的運(yùn)作機(jī)制，淪為對(duì)“偽意識(shí)”的研究。更關(guān)鍵的是，我們可能將意識(shí)賦予某些實(shí)體。這些實(shí)體雖能執(zhí)行相關(guān)功能，卻不存在任何主觀體驗(yàn)。

整合信息論的意識(shí)優(yōu)先范式

如何解釋主觀特質(zhì)？它們或許不可言說(shuō) （不信你可以試著描述一下悲傷的滋味） ，難以拆解 （不信你可以試著分析一下瓦格納《特里斯坦和弦》（Wagner’s Tristan chord）的聲響） ，而且轉(zhuǎn)瞬即逝 （你可以試著復(fù)述一下秋日里你在一片楓樹(shù)林中所見(jiàn)的場(chǎng)景） 。然而，每種體驗(yàn)都有其獨(dú)特的感受方式。如果不存在客觀的科學(xué)解釋，體驗(yàn)的感知將淪為魔法，而非物理現(xiàn)實(shí)。

意識(shí)研究的整合信息論（IIT）的策略，始于意識(shí)本身。其存在對(duì)每個(gè)人而言都直接而無(wú)可辯駁[3]。該理論首先識(shí)別意識(shí)的本質(zhì)屬性，這些屬性對(duì)所有可能的體驗(yàn)都絕對(duì)成立，因而可被視為現(xiàn)象存在的公理（圖1a）。具體而言，公理包含五個(gè)核心要點(diǎn)：

（1）內(nèi)在特質(zhì)（intrinsic）：體驗(yàn)專屬體驗(yàn)主體自身（內(nèi)在性公設(shè)，intrinsicality）；

（2）特定呈現(xiàn) （specific） ：是“這個(gè)”，而非“那個(gè)”體驗(yàn) （信息公設(shè)，information） ；

（3）整體存在 （unitary） ：“體驗(yàn)”作為整體存在，不可拆分成一個(gè)個(gè)的“子體驗(yàn)” （整合公設(shè)， integration） ；

（4）明確界定 （definite） ：“整體性”的內(nèi)涵剛剛好，既不多也不少 （排他公設(shè)，exclusion） ；

（5）結(jié)構(gòu)構(gòu)成 （structured） ：由現(xiàn)象差異聯(lián)結(jié)，通過(guò)關(guān)系形成特定感知方式 （組合公設(shè)，composition） 。

這些公理為客觀解釋體驗(yàn)的存在提供了基礎(chǔ)。意識(shí)研究整合理論的解釋與預(yù)測(cè)能力，正直接源于這些核心的主張。

圖1 | IIT基于意識(shí)優(yōu)先的研究范式。a. IIT從意識(shí)存在出發(fā)。通過(guò)內(nèi)省觀察，可識(shí)別其核心屬性。這些屬性適用于所有可能體驗(yàn)（a，中圖）。b. 接著，IIT用物理術(shù)語(yǔ)描述這些屬性（操作式定義）。由此確定當(dāng)前狀態(tài)的單元基質(zhì)。該基質(zhì)即主復(fù)合體，在因果層面滿足核心屬性（b，中圖）。通過(guò)分析所有子集，展現(xiàn)基質(zhì)的因果力。這形成因果結(jié)構(gòu)，包含區(qū)別與關(guān)聯(lián)。結(jié)構(gòu)體現(xiàn)區(qū)別在單元間的重疊方式（b，上圖）。根據(jù)IIT，因果結(jié)構(gòu)特性無(wú)需其他要素。它們完整解釋體驗(yàn)的偶然屬性。這些屬性決定主觀感受特質(zhì)（IIT的"解釋同一性"）（a，上圖）。需注意，對(duì)應(yīng)體驗(yàn)的是因果結(jié)構(gòu)，而非基質(zhì)本身，也非過(guò)程或計(jì)算功能。c、理論驗(yàn)證以成人為主要對(duì)象。驗(yàn)證依據(jù)是解釋現(xiàn)象的能力，以及預(yù)測(cè)新發(fā)現(xiàn)的能力。預(yù)測(cè)涵蓋意識(shí)存在與否（c，下圖）及其特性，例如體驗(yàn)空間范圍(c，上圖)。d、在驗(yàn)證范圍內(nèi)，理論可推斷意識(shí)存在及特性。適用于無(wú)反應(yīng)患者、人類胎兒、非人動(dòng)物、植物或人工系統(tǒng)。圖版（c，上圖）改編自文獻(xiàn)[13]，采用CC BY 4.0協(xié)議。圖版（c，中右）改編自文獻(xiàn)[14]，Springer Nature Limited版權(quán)所有。

整合信息論的許多發(fā)展都集中在將體驗(yàn)的這五個(gè)公理屬性表述為物理基質(zhì)（意識(shí)的物理基礎(chǔ)或物質(zhì)對(duì)應(yīng)物）的五個(gè)客觀屬性——整合信息論的物理存在公設(shè)（圖1b）。這里的“物理”一詞，特指實(shí)際操作中的因果力（也就是“施加并接收影響”的能力），而“基質(zhì)”則被理解為可以觀察和操縱的事物，例如大腦及其組成部分。基于前四個(gè)公設(shè)，整合信息論得出結(jié)論：我們所體驗(yàn)的基質(zhì)，即“主復(fù)合體”（圖1b），必須是一個(gè)龐大的單元集合，這些單元滿足以下條件：

（1）對(duì)自身具有因果力（cause–effect power）（內(nèi)在性，intrinsicality）；

（2）具有特定的狀態(tài)以及特定的原因和結(jié)果（信息）；

（3）是不可約化的（irreducible）（整合性，integration）；

（4）并且是最大程度不可約化性的 （排他性，exclusion） 。

最大不可約性 （maximal irreducibility） 通過(guò)整合信息量(Φ)來(lái)衡量，這要求基質(zhì)具備適當(dāng)?shù)慕馄屎蜕硖匦裕缭谀軌蛴行б蚬?dòng)的專門單元之間形成密集的連接網(wǎng)絡(luò)。我們?nèi)敉ㄟ^(guò)暴力計(jì)算來(lái)測(cè)量Φ，就需要基質(zhì)的完整模型 （以轉(zhuǎn)移概率矩陣的形式） 和極高的計(jì)算能力。然而，通過(guò)依賴假設(shè)和啟發(fā)式方法，我們可以對(duì)大腦中主復(fù)合體的存在、位置和粒度做出有根據(jù)的推測(cè)。

接著，基于“組合 （composition） ”公設(shè)，整合信息論通過(guò)確定復(fù)合體 （complex） 內(nèi)的單元子集 （subsets of units） ，這些子集能夠界定最大不可約因與果 （因果差異，causal distinctions） 。同時(shí)，它還考察了這些子集重疊的區(qū)域 （因果關(guān)系，causal relations；圖1b） ，從而揭示了復(fù)合體的“因果結(jié)構(gòu) （causal terms） ”。本質(zhì)上，因果結(jié)構(gòu)完整地展現(xiàn)了基底在特定狀態(tài)下，如何通過(guò)各個(gè)子單元，用因果術(shù)語(yǔ)描述自身的全部信息。

最終，整合信息論提出了一種解釋對(duì)應(yīng)：體驗(yàn)的品質(zhì)等同于基底在特定狀態(tài)中支撐的因果結(jié)構(gòu)。體驗(yàn)的每一項(xiàng)隨機(jī)屬性——空間延展感、時(shí)間流動(dòng)感、物體形態(tài)、顏色等——都必須由因果結(jié)構(gòu)的特性進(jìn)行徹底說(shuō)明，無(wú)需其他成分 （圖1a，專欄1） 。這使得該理論既具有強(qiáng)大的解釋力，又有著嚴(yán)格的標(biāo)準(zhǔn)：僅根據(jù)物理存在的五條公設(shè)，我們就能結(jié)合特定狀態(tài)的基質(zhì)，理論上就能完整定性地刻畫(huà)任何體驗(yàn)的因果結(jié)構(gòu)。簡(jiǎn)而言之，所有定性皆源于結(jié)構(gòu)。

實(shí)證驗(yàn)證

整合信息論直接以意識(shí)及其屬性為研究對(duì)象，因而具備獨(dú)特的結(jié)構(gòu)特征。它通過(guò)可操作的術(shù)語(yǔ)，精準(zhǔn)地指向了待解釋的核心問(wèn)題——現(xiàn)象學(xué)本身。那么，整合信息論的核心主張是否與現(xiàn)有證據(jù)相吻合呢？它能否合理解釋已有的認(rèn)知現(xiàn)象？此外，它是否能夠提出新的預(yù)測(cè)，甚至包含一些違背直覺(jué)的推斷？

由于體驗(yàn)具有主觀性，我們必須認(rèn)識(shí)到：任何關(guān)于意識(shí)的理論都需要通過(guò)自身進(jìn)行驗(yàn)證——即能報(bào)告自身體驗(yàn)的成年人類 （圖1c） 。整合信息論的實(shí)證驗(yàn)證工作早已展開(kāi)。人們最初考察的是意識(shí)存在與否的基本事實(shí)。我們知道，人類保有意識(shí)的前提是皮質(zhì)-丘腦系統(tǒng)必須完整，而小腦或脊髓則無(wú)需如此。原因何在？另一方面，即便皮質(zhì)-丘腦系統(tǒng)保持活躍，人在慢波睡眠中仍會(huì)失去意識(shí)[4]。這又是為何？全面性癲癇發(fā)作時(shí)，神經(jīng)活動(dòng)可能達(dá)到最強(qiáng)的同步狀態(tài)，但意識(shí)卻會(huì)消失。整合信息論基于內(nèi)在性、信息、整合這三個(gè)原則，能系統(tǒng)性地解釋這些現(xiàn)象。皮層作為零件被組織成為密集網(wǎng)格單元，這些單元特別適合作為高階整合信息的基質(zhì)。而小腦結(jié)構(gòu)模塊化以單向傳導(dǎo)為主，其解剖結(jié)構(gòu)則不太符合上述要求。但僅有正確的解剖結(jié)構(gòu)還不足以說(shuō)明為何因果交互一旦崩潰，意識(shí)便會(huì)消失，正如神經(jīng)元在睡眠中進(jìn)入雙穩(wěn)態(tài) （bistable）（活動(dòng)間歇停滯） ，或癲癇發(fā)作時(shí)，神經(jīng)交互飽和 （不同輸入無(wú)法產(chǎn)生不同輸出） 的情況。

整合信息論的前三個(gè)公設(shè)提出明確要求：意識(shí)的基質(zhì)必須高度整合，同時(shí)具備大量狀態(tài)儲(chǔ)備。這催生了新的研究方法，即通過(guò)擾動(dòng)探測(cè)大腦的反應(yīng)來(lái)進(jìn)行驗(yàn)證 （研究列表見(jiàn)整合信息論維基/實(shí)證驗(yàn)證https://www.iit.wiki/papers#h.7qze96bau4qk） 。正如整合信息論 （IIT） 所預(yù)言的那樣，只要意識(shí)存在，即便在完全無(wú)反應(yīng)的狀態(tài)下 （如睡眠作夢(mèng)或氯胺酮麻醉） ，皮質(zhì)-丘腦系統(tǒng)對(duì)直接擾動(dòng)仍呈現(xiàn)出整合與分化的特征。然而，當(dāng)意識(shí)消失時(shí)，情況則完全不同。該方法已發(fā)展為一種臨床檢測(cè)手段，能夠判斷行為無(wú)反應(yīng)患者的意識(shí)狀態(tài)。

而排他公設(shè)增加了新的規(guī)定：意識(shí)基質(zhì)必須具備明確的邊界與精細(xì)結(jié)構(gòu)。這些特征對(duì)應(yīng)最大整合信息。整個(gè)皮質(zhì)-丘腦系統(tǒng)雖高度整合，擁有密集的跨區(qū)連接，支持復(fù)雜神經(jīng)元交互，但整合信息論 （IIT） 預(yù)測(cè)主復(fù)合體僅存于整合度最大的腦區(qū) （及皮層分層） 。核心候選區(qū)呈現(xiàn)致密網(wǎng)狀局部連接，如大腦皮質(zhì)后中央?yún)^(qū) （特別是顆粒上層） [5]。而前額葉多個(gè)區(qū)域的模塊化局部連接 （伴隨彌散結(jié)構(gòu)） [6]，會(huì)形成“斷層線 （fault lines） ”，降低信息整合度，故被排除在主復(fù)合體外。前額葉模塊參與的神經(jīng)回路支持“處理環(huán)路”。這些環(huán)路間接調(diào)控主復(fù)合體 （進(jìn)而影響意識(shí)） ，負(fù)責(zé)注意力、工作記憶、推理與反思等認(rèn)知功能。此類預(yù)測(cè)存在爭(zhēng)議，因此成為實(shí)證驗(yàn)證的理想測(cè)試。

同理，感覺(jué)輸入與運(yùn)動(dòng)輸出通路雖能觸發(fā)具體體驗(yàn)，也能執(zhí)行復(fù)雜行為，卻仍處于主復(fù)合體外。整合信息論明確區(qū)分意識(shí)基質(zhì)和背景條件，例如覺(jué)醒系統(tǒng)，雖支撐主復(fù)合體的因果效力，卻可能不歸入其中。該理論還指出：當(dāng)后中央皮質(zhì)相關(guān)單元的指定因果效應(yīng)若與主復(fù)合體整體狀態(tài)不匹配，這些單元便不會(huì)參與意識(shí)體驗(yàn)。這種情況常見(jiàn)于快速眼動(dòng)睡眠中，或雙眼競(jìng)爭(zhēng)等狀態(tài)下。最后，整合信息論對(duì)主復(fù)合體單元 （內(nèi)在單元） 的粒度和狀態(tài)有特別要求，必須達(dá)到最大不可約簡(jiǎn) （詳見(jiàn)整合信息論維基/內(nèi)在單元條目https://www.iit.wiki/papers/intrinsic-units） 。

整合信息論的研究方案獨(dú)樹(shù)一幟，旨在闡釋體驗(yàn)特質(zhì)。這一方案基于最終公設(shè)——組合公理。根據(jù)整合信息論，主導(dǎo)意識(shí)生活的空間延展體驗(yàn)，原則上可通過(guò)無(wú)方向網(wǎng)格來(lái)解釋。這些網(wǎng)格的因果結(jié)構(gòu)，由反射、包含、連接與融合構(gòu)成。這與空間現(xiàn)象學(xué)描述一致 （見(jiàn)附注1） 。值得注意的是，網(wǎng)格作為高整合信息載體被提出后，整合信息論受到廣泛批評(píng)。批評(píng)者認(rèn)為網(wǎng)格“過(guò)于簡(jiǎn)單”，無(wú)法支撐意識(shí)[7]。這種直覺(jué)性的對(duì)理論的否定，是與現(xiàn)有證據(jù)相矛盾的。大量證據(jù)顯示，人腦中多數(shù)意識(shí)基質(zhì)，都以網(wǎng)格形式存在。此外，多層堆疊網(wǎng)格的因果結(jié)構(gòu)極其復(fù)雜。我們必須收集足夠豐富的信息，才能解釋空間體驗(yàn) （參見(jiàn)整合信息論維基/空間條目https://www.iit.wiki/papers/space） 。整合信息論對(duì)空間體驗(yàn)神經(jīng)基質(zhì)的推測(cè)，已獲神經(jīng)心理學(xué)數(shù)據(jù)的支持，且可被驗(yàn)證。目前，TWCF資助的對(duì)抗性合作研究項(xiàng)目正在驗(yàn)證：視覺(jué)空間是否在盲點(diǎn)處收縮，如整合信息論所預(yù)言；初級(jí)視覺(jué)皮層損傷導(dǎo)致的中央旁暗點(diǎn) （paracentral scotomas） 患者，是否感知空間縮小。

進(jìn)一步的理論研究表明，時(shí)間流動(dòng)感可以通過(guò)有向網(wǎng)格陣列進(jìn)行解釋。這些陣列描述了因果效應(yīng)子結(jié)構(gòu) （詳見(jiàn)整合信息論維基/時(shí)間詞條https://www.iit.wiki/papers/time） 。根據(jù)整合信息論，我們體驗(yàn)到的時(shí)間并非“流動(dòng)過(guò)程”，而是對(duì)應(yīng)特定的因果結(jié)構(gòu) （cause–effect structure） 。其內(nèi)部差異與關(guān)聯(lián)按定向排列，并持續(xù)動(dòng)態(tài)更新。整合信息論研究計(jì)劃還致力于確認(rèn)：哪些神經(jīng)基質(zhì)及其關(guān)聯(lián)的因果結(jié)構(gòu)能夠解釋主觀體驗(yàn) （experience of objects） ，這些體驗(yàn)將一般概念與特定特征聯(lián)系起來(lái)，包括顏色或聲音等品質(zhì)的體驗(yàn)。

另一組推論指出：在主復(fù)合體內(nèi) （main complex） ，即使活動(dòng)保持穩(wěn)定，連接的改變?nèi)詴?huì)引發(fā)體驗(yàn)的變化。這是因?yàn)榛壮休d的因果結(jié)構(gòu)同時(shí)依賴于連接形態(tài)與活動(dòng)模式 （與前后狀態(tài)無(wú)關(guān)） 。在初步實(shí)驗(yàn)中，研究者讓兩個(gè)相鄰的光點(diǎn)反復(fù)同步閃爍，短暫強(qiáng)化了它們皮層靶區(qū)的連接。訓(xùn)練后，兩個(gè)未經(jīng)過(guò)訓(xùn)練的遠(yuǎn)端光點(diǎn)間距被感知為縮短。盡管它們的皮層活動(dòng)可能并未發(fā)生變化 （案例見(jiàn)整合信息論維基/空間可塑性https://www.iit.wiki/papers/plasticity-in-visual-space） 。此類實(shí)驗(yàn)可以進(jìn)一步擴(kuò)展，例如比較發(fā)育階段連接精修前后的體驗(yàn)特質(zhì)。

整合信息論的部分預(yù)測(cè)可能極為反直覺(jué) （counterintuitive） 。例如，主復(fù)合體即便整體不活躍 （并非完全失活） ，只要它處于因果就緒狀態(tài)，仍能支撐意識(shí)。雖然這類狀態(tài)難以達(dá)成，但探索性研究結(jié)果正在驗(yàn)證我們預(yù)期的方向。當(dāng)訓(xùn)練有素的冥想者進(jìn)入純粹臨在狀態(tài)時(shí)——即鮮活地體驗(yàn)到廣闊而明亮的延展感的時(shí)候，他們既無(wú)思維活動(dòng)，也無(wú)自我感或感知內(nèi)容——其腦電圖顯示全頻段功率下降，伽馬波段最為顯著 （詳見(jiàn)整合信息論維基/純粹臨在https://www.iit.wiki/papers/pure-presence） 。若這種純粹延展感的基底是網(wǎng)格狀單元結(jié)構(gòu)，這些單元僅維持最低活動(dòng)，卻能支撐龐大因果效應(yīng)結(jié)構(gòu)，該發(fā)現(xiàn)便與理論預(yù)期完全吻合。

專欄1 意識(shí)是結(jié)構(gòu)還是功能

整合信息論理論的核心主張是：意識(shí)體驗(yàn)屬于結(jié)構(gòu)，而非功能。舉例來(lái)說(shuō)，假設(shè)某人注視屏幕中心，按要求指向光點(diǎn)（見(jiàn)方框圖示左上）。神經(jīng)科學(xué)的主要目標(biāo)在于理解大腦如何完成這類感覺(jué)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換——即執(zhí)行功能的計(jì)算過(guò)程。具體描述如下（見(jiàn)方框圖示右上）：刺激物（紅點(diǎn)）的位置在初級(jí)視覺(jué)皮層進(jìn)行視網(wǎng)膜拓?fù)溆成洹２煌瑢蛹?jí)的腦區(qū)解碼并重新編碼，將坐標(biāo)從視網(wǎng)膜參照系轉(zhuǎn)為空間坐標(biāo)系。隨后信號(hào)經(jīng)頂葉區(qū)域處理，涉及眼-頭-軀干的內(nèi)部模型，最終生成運(yùn)動(dòng)指令。這些指令通過(guò)前運(yùn)動(dòng)皮層調(diào)控肢體動(dòng)作和注視。預(yù)測(cè)過(guò)程可能影響刺激信號(hào)的傳遞。注意機(jī)制則會(huì)聚焦刺激位置，促進(jìn)檢測(cè)和后續(xù)行為處理。工作記憶與元認(rèn)知可能參與評(píng)估任務(wù)表現(xiàn)。通過(guò)將計(jì)算步驟映射到神經(jīng)回路，可以理解大腦如何處理空間信息并產(chǎn)生適應(yīng)性行為，類似工程師分析機(jī)器人系統(tǒng)。該方法在揭示大腦工作機(jī)制上非常成功（需注意：作為生物演化系統(tǒng)，大腦功能與計(jì)算難以簡(jiǎn)單對(duì)應(yīng)）

然而，這個(gè)解釋仍存在缺口：當(dāng)大腦進(jìn)行感覺(jué)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換時(shí)，還存在體驗(yàn)空間的主體——那個(gè)感知到延展表面左側(cè)有個(gè)圓點(diǎn)的存在。但從外在計(jì)算功能主義視角看，既無(wú)法解釋覺(jué)知主體為何超越感覺(jué)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換，也認(rèn)為無(wú)需解釋。無(wú)法說(shuō)明人的體驗(yàn)為何如此呈現(xiàn)（環(huán)境或外在定義的“質(zhì)空間”對(duì)此毫無(wú)幫助）。也無(wú)法說(shuō)明為何特定腦區(qū)與空間體驗(yàn)存在特殊關(guān)聯(lián)（畢竟“空間信息”可在全腦多個(gè)區(qū)域解碼）。

相比之下，整合信息理論以左側(cè)帶有紅點(diǎn)的延展空間體驗(yàn)為解釋核心（框圖左下）。如正文所述，該理論主張意識(shí)存在需依托主復(fù)合體。主復(fù)合體須能構(gòu)建因果結(jié)構(gòu)。此結(jié)構(gòu)必須闡明體驗(yàn)的本質(zhì)屬性，包括空間及其他方面。就空間體驗(yàn)而言，其現(xiàn)象結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)特質(zhì)——延展特征——部分可通過(guò)內(nèi)省察覺(jué)。具體來(lái)說(shuō)，空間體驗(yàn)由現(xiàn)象差異點(diǎn)構(gòu)成（左側(cè)虛線圓圈標(biāo)示的“點(diǎn)”）。這些點(diǎn)通過(guò)特定規(guī)則相互關(guān)聯(lián)（遵循反身、包含、連接與融合原則）。研究證實(shí)：源自網(wǎng)格狀基底的因果結(jié)構(gòu)，能以因果機(jī)制完全解釋這些現(xiàn)象特質(zhì)（框圖右下）。該結(jié)構(gòu)還可詮釋其他體驗(yàn)要素，例如紅點(diǎn)在空間內(nèi)的精確尺寸與方位（紅色高亮區(qū)域）。據(jù)此，整合信息理論提出：空間體驗(yàn)的神經(jīng)基質(zhì)。這一結(jié)構(gòu)是由多層相連的網(wǎng)格狀皮質(zhì)區(qū)疊加形成的，主要集中在后中央皮質(zhì)區(qū)域。該理論不僅能夠解釋現(xiàn)有的神經(jīng)心理學(xué)證據(jù)，還能提出多項(xiàng)可驗(yàn)證的預(yù)測(cè)。目前，部分預(yù)測(cè)正處在驗(yàn)證階段，具體內(nèi)容可參閱正文及整合信息論維基的空間理https://www.iit.wiki/papers/space。

這一解釋也說(shuō)明了為什么我們大腦中的其他回路，例如介導(dǎo)類似空間行為（如注視和追蹤）的皮層下通路，可能在執(zhí)行這些功能時(shí)并未貢獻(xiàn)于意識(shí)體驗(yàn)：因?yàn)檫@些回路是以映射形式組織的（缺乏橫向連接），而不是以網(wǎng)格形式組織的（參見(jiàn)整合信息論 Wiki/映射與網(wǎng)格中的計(jì)算示例https://www.iit.wiki/papers/of-maps-and-grids）。最后，根據(jù)整合信息論的觀點(diǎn)，如果能夠執(zhí)行復(fù)雜空間計(jì)算和功能的人工系統(tǒng)（如自動(dòng)駕駛汽車）是基于標(biāo)準(zhǔn)計(jì)算機(jī)架構(gòu)實(shí)現(xiàn)的，它們將表現(xiàn)得仿佛“看到”了空間，但實(shí)際上卻什么也沒(méi)有看到。功能性視覺(jué)與現(xiàn)象性視覺(jué)并不相同，也就是說(shuō)，“執(zhí)行視覺(jué)功能”并不等同于真正看到物體。真正的視覺(jué)體驗(yàn)涉及將一般概念與特定特征綁定，以及對(duì)顏色或聲音等質(zhì)感的感知。

總之，對(duì)整合信息論而言，所有定性都是針對(duì)結(jié)構(gòu)。相關(guān)結(jié)構(gòu)存在于當(dāng)前狀態(tài)中，表現(xiàn)為最大不可約基底的因果效力。該主張的推論是：體驗(yàn)間的異同應(yīng)當(dāng)對(duì)應(yīng)因果結(jié)構(gòu)的異同，而不是對(duì)應(yīng)活動(dòng)模式的差異，或“編碼”的區(qū)別。整合信息論將體驗(yàn)視為結(jié)構(gòu)的觀點(diǎn)，正與意識(shí)科學(xué)[8]領(lǐng)域新興的“結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)向 （structural turn） ”相契合。這得益于互補(bǔ)的數(shù)學(xué)方法，例如范疇論[9]。

推演

要推斷自身之外意識(shí)的存在與質(zhì)量 （圖1d） ，意識(shí)理論不可或缺。我們應(yīng)如何理解那些睜著眼卻無(wú)任何反應(yīng)的腦損傷患者？應(yīng)如何理解早產(chǎn)的嬰兒？應(yīng)如何理解軀體構(gòu)造迥異、大腦與行為完全不同的物種？我們又應(yīng)如何理解人工智能？整合信息論的理論框架為科學(xué)解答這些問(wèn)題提供了清晰的路線圖。這個(gè)理論在我們自身上的驗(yàn)證越多，對(duì)其他實(shí)體的推斷就越可信，但我們必須留意神經(jīng)科學(xué)假設(shè)與簡(jiǎn)化的某種固有局限。例如，當(dāng)健康成人積累更多支持該理論的證據(jù)時(shí)，我們便可推斷：那些無(wú)反應(yīng)但后中皮層處于網(wǎng)格狀“因果就緒 （causal readiness） ”狀態(tài)的患者，無(wú)論他們是否暴露了隱性“認(rèn)知加工”跡象，他們很可能具有意識(shí)。對(duì)于與人類迥異的物種，我們可以利用愈發(fā)精細(xì)的連接組數(shù)據(jù)，判斷其腦部是否存在能夠維持大型綜合體的區(qū)域，而不必在意它們?cè)谖覀冄壑酗@得多么“聰明”。

關(guān)于人工意識(shí)，整合信息理論與主流計(jì)算功能主義得到的結(jié)論截然不同[2,10]。該理論證明：傳統(tǒng)馮·諾依曼計(jì)算機(jī)在模擬更簡(jiǎn)單邏輯門系統(tǒng)時(shí)，功能可能等同，卻無(wú)法生成等效的因果結(jié)構(gòu)。無(wú)論計(jì)算機(jī)規(guī)模有多大，算力多強(qiáng)，功能多優(yōu)，這一結(jié)論始終成立。換言之，若該理論正確，即便能復(fù)制人類行為或認(rèn)知的計(jì)算機(jī)，也無(wú)法復(fù)制主觀體驗(yàn)。它們不會(huì)具備意識(shí)，只會(huì)模仿有意識(shí)的行為——最終成為偽意識(shí)體。

更廣泛而言，整合信息論表明，意識(shí)與智能存在著雙重分離，二者未必相互依存。然而，該理論同時(shí)揭示，在進(jìn)化歷程中，受能量約束、神經(jīng)連接限制以及學(xué)習(xí)時(shí)間的制約，智能行為的選擇壓力更傾向于高度整合的物理基質(zhì)。這類基質(zhì)能夠支撐意識(shí)的形成 （計(jì)算案例可見(jiàn)整合信息理論維基/因果結(jié)構(gòu)進(jìn)化https://www.iit.wiki/papers/animats） 。

外源計(jì)算功能主義與內(nèi)源意識(shí)優(yōu)先范式的對(duì)立

讓我們?cè)賮?lái)看看那封專門針對(duì)整合信息論的公開(kāi)信。簽署者的憂慮的確是有依據(jù)的，但其根源并非如這封信中指控的內(nèi)容 （見(jiàn)專欄2與專欄3） 。

首先，人們逐漸意識(shí)到，主流計(jì)算功能主義范式存在明顯的缺陷：它無(wú)法解釋體驗(yàn)的主觀感受，這一根本性缺陷日益凸顯。因?yàn)樵絹?lái)越多人承認(rèn)，現(xiàn)象學(xué)必須得到解釋，事實(shí)上，現(xiàn)象學(xué)才是意識(shí)科學(xué)中真正的研究目標(biāo)。畢竟，體驗(yàn)構(gòu)成了我們的全部：若無(wú)體驗(yàn)，一切都失去意義，科學(xué)也不例外。但長(zhǎng)期以來(lái)，由于“主觀性之墻 （wall of subjectivity） ”，我們無(wú)法從外部突破，各種荒謬?yán)碚搶映霾桓F。人們?cè)噲D通過(guò)這些理論驅(qū)除主觀體驗(yàn)。意識(shí)曾被徹底否定，被斥為民間心理學(xué)，被貶為幻覺(jué)。它還被區(qū)分為“現(xiàn)象意識(shí) （phenomenological consciousness） ”，與科學(xué)認(rèn)可的“意識(shí)通達(dá)” （access consciousness） 劃清界限。有時(shí)甚至被壓縮成邊角料——淪為高層級(jí)、可報(bào)告的蒼白描述。

在《單子論（Monadology，1714）》中，萊布尼茨曾通過(guò)他的“磨坊”隱喻概括了意識(shí)的難題：我們可以隨意探查大腦內(nèi)部（就像探查一個(gè)巨大的磨坊），但我們所能發(fā)現(xiàn)的只是物理機(jī)制，而永遠(yuǎn)無(wú)法找到體驗(yàn)本身。與粗暴的還原論相比，功能主義起初似乎更具吸引力，因?yàn)樗x予更高層次組織以自主性，這些層次對(duì)于理解系統(tǒng)的運(yùn)作是必要的，并且是多層次可實(shí)現(xiàn)的，因此無(wú)法還原為機(jī)制。然而，萊布尼茨的觀點(diǎn)同樣適用，如果我們接受功能主義并假設(shè)意識(shí)是執(zhí)行某些計(jì)算的過(guò)程，那么我們?cè)诖竽X中所能發(fā)現(xiàn)的就只是執(zhí)行這些計(jì)算的機(jī)制 （見(jiàn)專欄1） ，而不是體驗(yàn)本身或其屬性的解釋。換句話說(shuō)，從外在視角來(lái)看，我們可以解釋我們?cè)谟幸庾R(shí)時(shí)的行為，但無(wú)法解釋這種體驗(yàn)的感受或?yàn)槭裁此鼞?yīng)該有任何感受。

專欄2 各類批評(píng)與誤解

“若某理論的核心主張，在原則上都無(wú)法檢驗(yàn)，就應(yīng)質(zhì)疑其科學(xué)地位。……整合信息論……缺乏科學(xué)研究所需的體驗(yàn)根基。”[15]

正如正文所述，整合信息論的核心主張已在公設(shè)中明確表述，并具有實(shí)驗(yàn)可驗(yàn)證性。簡(jiǎn)而言之，意識(shí)的基質(zhì)需達(dá)到不可還原的極限值。這種因果效力具備特異性，且源自內(nèi)在機(jī)制。此外，體驗(yàn)的本質(zhì)完全由該基質(zhì)當(dāng)前狀態(tài)衍生的因果結(jié)構(gòu)決定，無(wú)需任何其他成分。

由此產(chǎn)生若干重要推論。例如，即使基質(zhì)處于靜息狀態(tài)，仍能承載生動(dòng)體驗(yàn)。又比如，僅改變神經(jīng)連接結(jié)構(gòu)而不改變活動(dòng)模式，也會(huì)導(dǎo)致體驗(yàn)變化。正文還闡明這些核心主張與推論如何成為驗(yàn)證理論的關(guān)鍵，構(gòu)成整體研究計(jì)劃的核心環(huán)節(jié)。它們同時(shí)支撐著三項(xiàng)正在推進(jìn)的TWCF對(duì)抗性合作研究。

正如科學(xué)中常見(jiàn)的那樣，測(cè)試的有效性依賴于輔助假設(shè)，其中一些相對(duì)無(wú)爭(zhēng)議，而另一些則更具不確定性。例如，計(jì)算機(jī)模型支持以下推論：由專門單元之間密集連接網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成的神經(jīng)基質(zhì)比通過(guò)彌散連接增強(qiáng)的模塊化基質(zhì)更具不可簡(jiǎn)化性。這自然引出了整合信息論的預(yù)測(cè)，即主復(fù)合體應(yīng)主要位于后部-中央皮層區(qū)域。到目前為止，證據(jù)似乎與這一預(yù)測(cè)一致。然而，來(lái)自損傷、刺激和記錄研究的數(shù)據(jù)仍有待完善、修訂和重新解釋，并可能最終指向與整合信息論預(yù)測(cè)不一致的位置。整合信息論也可能因?qū)ζ游⒂^連接更深入的理解而受到挑戰(zhàn)，這種理解可能會(huì)顛覆當(dāng)前的神經(jīng)解剖學(xué)假設(shè)。

“Φ[整合信息]在原理上無(wú)法計(jì)算。”[15]

如何定義整合信息？這需要使其全面且唯一地體現(xiàn)出整合信息論理論的核心公設(shè)。該問(wèn)題的理論探索已持續(xù)數(shù)十年（始于1990年代初，詳見(jiàn)整合信息論 Wiki的"發(fā)展歷程"https://www.iit.wiki/papers/#h.11e9w11yojcv），并最終由整合信息論 4.0版本接近完成。對(duì)于簡(jiǎn)單的因果模型，所有相關(guān)量值皆可完整計(jì)算，理論上可行，實(shí)踐中也可操作。然而，面對(duì)復(fù)雜模型時(shí)，盡管度量標(biāo)準(zhǔn)已明確，但在實(shí)際計(jì)算中仍只能借助多種假設(shè)與近似。例如，需評(píng)估模型精度，并確認(rèn)其粒度是否合適。這一情形與量子（生物）化學(xué)領(lǐng)域相似：教科書(shū)案例多處理少量自由度，而完整求解蛋白質(zhì)的薛定諤方程在計(jì)算層面仍不可行。

盡管如此，整合信息論關(guān)于整合信息度量的主張仍可驗(yàn)證。例如，可以建立兩個(gè)模型進(jìn)行對(duì)比：第一個(gè)模型模擬神經(jīng)元內(nèi)部的分子作用，第二個(gè)模型模擬密集皮質(zhì)網(wǎng)絡(luò)中的突觸互動(dòng)。如果前者的整合信息估值更高，無(wú)論分子層面如何，都會(huì)動(dòng)搖整合信息論理論。此外，在不同假設(shè)與簡(jiǎn)化條件下，為大型模型（如連接組）設(shè)計(jì)估算方法，這屬于數(shù)學(xué)層面的趣味挑戰(zhàn)，而非“原則不可行”。同樣，界定不同基質(zhì)承載的因果結(jié)構(gòu)類型，也遵循相同的邏輯。

最后，整合信息論遭到否定值得深思。它既具備明確的概念基礎(chǔ)，又擁有解釋與預(yù)測(cè)能力，同時(shí)還提供了數(shù)學(xué)框架和精確定義的度量。這些特質(zhì)怎能被視為劣勢(shì)而非優(yōu)勢(shì)？反觀計(jì)算功能主義范式，既無(wú)系統(tǒng)方法劃定意識(shí)神經(jīng)基質(zhì)的邊界與粒度，也無(wú)法解釋其質(zhì)的特性，更無(wú)法測(cè)量其量的多少。

“經(jīng)過(guò)驗(yàn)證的預(yù)測(cè)仍不足以區(qū)分整合信息論與其他意識(shí)理論。”[15]

此處的批評(píng)核心在于：采用擾動(dòng)復(fù)雜性指數(shù)（PCI）的實(shí)驗(yàn)并不能作為整合信息論的證據(jù)。盡管PCI是目前成人意識(shí)研究中最靈敏的檢測(cè)指標(biāo)[16]，但這些實(shí)驗(yàn)既未驗(yàn)證整合信息論的核心主張，又與其他理論相兼容。這頗具反諷意味：從整合信息論理論創(chuàng)立之初，就明確將精確定義整合信息作為核心目標(biāo)。這與認(rèn)知神經(jīng)科學(xué)中廣泛存在的模糊概念截然不同，例如“信息處理”或“信息廣播”。

首個(gè)明確測(cè)量指標(biāo)“神經(jīng)復(fù)雜性”于1994年提出，遵循整合信息論兩大公設(shè)，同時(shí)評(píng)估信息整合與信息總量。正確的測(cè)量還需具備因果屬性，因此1999年誕生了“有效信息”。為滿足狀態(tài)依賴與內(nèi)在屬性的要求，2008年發(fā)展為“整合信息”。最終為確保滿足公設(shè)的唯一性，2020年提出了“內(nèi)在信息”。（完整發(fā)展歷程可查閱整合信息論維基/理論發(fā)展中的文獻(xiàn)列表https://www.iit.wiki/papers/#h.11e9w11yojcv）

為實(shí)證檢驗(yàn)整合信息論核心主張，2005年研發(fā)出新方法（經(jīng)顱磁刺激結(jié)合腦電圖）。通過(guò)監(jiān)測(cè)大腦對(duì)因果擾動(dòng)的反應(yīng)，評(píng)估整合信息能力，獲得了實(shí)用指標(biāo)（PCI2013和PCIst2019）。經(jīng)過(guò)近二十年研究，已確認(rèn)這些指標(biāo)能夠檢測(cè)意識(shí)存在狀態(tài)。驗(yàn)證場(chǎng)景覆蓋了明確判定情形：睡眠、多種麻醉狀態(tài)，還包括神經(jīng)斷開(kāi)且無(wú)法活動(dòng)的病例。這些替代指標(biāo)雖較為粗糙，且依賴多項(xiàng)假設(shè)，但正如正文所言，它們直接驗(yàn)證了理論的三大核心公設(shè)：內(nèi)在性、信息與整合。目前取得的陽(yáng)性結(jié)果支持整合信息論（雖不能“證明其正確”）。正如陰性結(jié)果出現(xiàn)時(shí)，即構(gòu)成反駁依據(jù)。

關(guān)于兼容性，我們應(yīng)區(qū)分直接源于理論原則并推動(dòng)長(zhǎng)達(dá)十年證據(jù)積累（支持或反對(duì)）的預(yù)測(cè)，如整合信息論與PCI（擾動(dòng)復(fù)雜性指數(shù)）之間的關(guān)系，以及那些與理論前提缺乏緊密聯(lián)系的“回溯性預(yù)測(cè)”（或更準(zhǔn)確地說(shuō)，是適應(yīng)性解釋）。越來(lái)越多的研究確實(shí)發(fā)現(xiàn)，在意識(shí)狀態(tài)下，各種“復(fù)雜性”測(cè)量值高于無(wú)意識(shí)狀態(tài)[17]。然而，這是在神經(jīng)復(fù)雜性論文（及其1998年后續(xù)研究，題為《意識(shí)與復(fù)雜性》）發(fā)表多年后才出現(xiàn)的。此外，這些測(cè)量通常是非因果性的，并且缺乏與意識(shí)屬性的原則性聯(lián)系。相比之下，整合信息論的整合信息是一種特殊的、因果性的復(fù)雜性（因此需要通過(guò)經(jīng)顱磁刺激TMS對(duì)大腦進(jìn)行因果探測(cè)），它由體驗(yàn)的屬性決定，且常常違反直覺(jué)。例如，在網(wǎng)格狀基質(zhì)中（從算法復(fù)雜性的角度來(lái)看是非常簡(jiǎn)單的架構(gòu)），即使所有單元都處于非活動(dòng)狀態(tài)（一種非常簡(jiǎn)單的活動(dòng)模式），整合信息也可能非常高。

“……覺(jué)醒狀態(tài)的神經(jīng)關(guān)聯(lián)物，未必等同于意識(shí)心智狀態(tài)的神經(jīng)關(guān)聯(lián)物。若沒(méi)有其他對(duì)照條件，僅比較清醒與昏迷等全局狀態(tài)，無(wú)法得出關(guān)于意識(shí)的可靠結(jié)論。”[15]

這同樣充滿諷刺。正因意識(shí)到必須區(qū)分意識(shí)與覺(jué)醒的神經(jīng)關(guān)聯(lián)物，研究者投入大量精力，采用“同狀態(tài)、無(wú)任務(wù)”范式。這種設(shè)計(jì)能規(guī)避行為狀態(tài)變化的影響，消除任務(wù)表現(xiàn)的干擾，同時(shí)排除記憶內(nèi)容的干擾（與不控制報(bào)告或注意的常規(guī)實(shí)驗(yàn)形成對(duì)比）。在相同行為狀態(tài)（睡眠）下對(duì)比發(fā)現(xiàn)：當(dāng)意識(shí)存在（如做夢(mèng)）時(shí)，后中央皮層區(qū)域的慢波活動(dòng)減弱，該區(qū)域名為后部“熱區(qū)”；無(wú)夢(mèng)睡眠時(shí)，慢波活動(dòng)則增強(qiáng)。此外，慢波活動(dòng)與因果交互的中斷相關(guān)，這與整合信息理論的要求完全吻合[4]。

這一批評(píng)令人費(fèi)解。整合信息理論正是如此——從基底的轉(zhuǎn)移概率矩陣出發(fā)，推導(dǎo)出該基底支撐的體驗(yàn)質(zhì)量與數(shù)量。其因果模型可轉(zhuǎn)化為TPM矩陣[3]。意識(shí)研究領(lǐng)域尚無(wú)類似方法。

“以下觀點(diǎn)加深了質(zhì)疑：整合信息理論是否算科學(xué)……過(guò)度延伸……與物理學(xué)矛盾……曲解與推廣……”（引自文獻(xiàn)[15]專欄2）。

“需要的是……一種直接源于整合信息理論的測(cè)量方法。就像單擺的瞬時(shí)速度，直接來(lái)自簡(jiǎn)諧振動(dòng)方程”（文獻(xiàn)[15]）。

簽署方采用這類間接證據(jù)，表明他們自知論點(diǎn)根基不牢。這就像用硫磺味證明巫術(shù)存在，同樣站不住腳。

研究者發(fā)現(xiàn)的只是物理機(jī)制，永遠(yuǎn)無(wú)法觸及體驗(yàn)本身。與強(qiáng)硬的還原論相比，功能主義乍看更具吸引力。因?yàn)樗姓J(rèn)高層組織擁有自主性，這對(duì)理解系統(tǒng)運(yùn)作至關(guān)重要。這些結(jié)構(gòu)可通過(guò)多種方式來(lái)實(shí)現(xiàn)，因此不能被簡(jiǎn)化為機(jī)械過(guò)程。但萊布尼茨的論點(diǎn)依然成立：若接受功能主義，認(rèn)為意識(shí)是執(zhí)行某種特定的計(jì)算，那么大腦里只有執(zhí)行計(jì)算的機(jī)制 （見(jiàn)專欄1） ，既非體驗(yàn)本身，也解釋不了其本質(zhì)特征。換句話說(shuō)，從外部視角出發(fā)，我們能說(shuō)明意識(shí)狀態(tài)下的行為，卻道不出主觀感受的實(shí)質(zhì)，更說(shuō)不清它為何存在。

其次，針對(duì)計(jì)算功能主義范式，整合信息論的意識(shí)優(yōu)先范式提供了明確的替代方案。這一研究綱領(lǐng)目標(biāo)明確，旨在客觀闡釋主觀現(xiàn)象。根據(jù)整合信息論，體驗(yàn)是瞬間存在的結(jié)構(gòu)，而非功能或計(jì)算過(guò)程。這一觀點(diǎn)與計(jì)算功能主義形成了直接對(duì)比。體驗(yàn)并不依賴于過(guò)往或未來(lái)事件 （見(jiàn)專欄1） 。由此我們可以得到多項(xiàng)推論，詳細(xì)論述可參見(jiàn)相關(guān)文獻(xiàn) （案例參閱整合信息論維基/出版物https://www.iit.wiki/papers/） 。意識(shí)內(nèi)容對(duì)應(yīng)的是由整合信息構(gòu)成的因果子結(jié)構(gòu)，而非待解碼的訊息 （比較香農(nóng)信息與整合信息，請(qǐng)參見(jiàn)整合信息論維基百科：香農(nóng)https://www.iit.wiki/papers/shannon） 。這些子結(jié)構(gòu)自帶內(nèi)在意義，不依賴外部關(guān)聯(lián)或功能。感知即內(nèi)在意義本身，由外部刺激觸發(fā)子結(jié)構(gòu)，而非"信息處理"的產(chǎn)物 （內(nèi)在意義論述見(jiàn)整合信息論維基/意義https://www.iit.wiki/papers/meaning-matching） 。信息傳遞應(yīng)被視為不同意識(shí)體間激活相似的因果子結(jié)構(gòu)，而非代碼傳輸 （通信理論見(jiàn)整合信息論維基/香農(nóng)https://www.iit.wiki/papers/shannon） 。整合信息論強(qiáng)調(diào)，現(xiàn)象層面的視覺(jué)、聽(tīng)覺(jué)、軀體感受及時(shí)空感知，遠(yuǎn)超功能對(duì)應(yīng)部分 （自然神經(jīng)科學(xué)所見(jiàn)遠(yuǎn)超行為認(rèn)知需求，見(jiàn)專欄1） 。即便是空白屏幕的體驗(yàn)，也蘊(yùn)含著巨大的豐富度 （視覺(jué)豐富度分析見(jiàn)整合信息論維基：觀察的無(wú)盡魅力https://www.iit.wiki/papers/unfathomable-richness） ，無(wú)法被簡(jiǎn)要的高層描述窮盡。這種豐富度通過(guò)龐大的因果結(jié)構(gòu)得以體現(xiàn)[11]。

專欄3 泛心論（Panpsychism）

整合信息論還被指控涉及泛心論。該學(xué)說(shuō)主張，意識(shí)在自然界無(wú)處不在。有人認(rèn)為，這會(huì)使它自動(dòng)失去科學(xué)資格。暫且拋開(kāi)哲學(xué)爭(zhēng)議，值得探討整合信息論的若干影響。

首先，作為意識(shí)理論而非偽意識(shí)理論，整合信息論只能在人類身上驗(yàn)證。正如正文所指出的，要將意識(shí)賦予其他對(duì)象，無(wú)論是“宇宙”還是“靜態(tài)邏輯門陣列”，都需依賴?yán)碚撏馔啤＿@種推論是否成立，完全取決于理論本身是否成立。而理論是否成立，又只能通過(guò)人類來(lái)驗(yàn)證。

其次，整合信息論并非隨意賦予萬(wàn)物意識(shí)。遠(yuǎn)非如此。根據(jù)排他公設(shè)要求，意識(shí)不能疊加，也無(wú)法聚合。例如，若后中央皮層神經(jīng)元群形成主要復(fù)合體，那么在任何層級(jí)中，其子集、超集或同級(jí)集合都無(wú)法產(chǎn)生意識(shí)。單個(gè)皮層區(qū)域不能，整個(gè)皮層不能，整個(gè)大腦不能，整個(gè)身體也不能。既然人人皆有意識(shí)，便不存在集體意識(shí)，也無(wú)群體意識(shí)。

第三，整合信息論主張意識(shí)存在等級(jí)，但差異可能極其懸殊。整合信息論的獨(dú)特之處在于，它提供了測(cè)量意識(shí)總量的標(biāo)準(zhǔn)指標(biāo)Φ值。這使測(cè)算其上限成為可能。當(dāng)復(fù)合體內(nèi)稟單元數(shù)量增加時(shí)，Φ值會(huì)呈雙指數(shù)增長(zhǎng)（參考https://www.iit.wiki/papers/upper-bounds）。例如：2單元復(fù)合體的Φ值上限為14 ibits，1000單元復(fù)合體的Φ值則達(dá)到2^2^1000（約10^300） ibits。人腦主復(fù)合體的Φ值顯然更高。清醒或做夢(mèng)時(shí)的主復(fù)合體，在無(wú)夢(mèng)睡眠或麻醉中會(huì)分解。產(chǎn)生的子復(fù)合體因果結(jié)構(gòu)極其簡(jiǎn)單，Φ值極低。這種狀態(tài)幾乎無(wú)法形成知覺(jué)，符合“失去意識(shí)”的體驗(yàn)。類比而言，-272℃雖未到絕對(duì)零度，但已不具實(shí)際溫度意義。同理，子復(fù)合體也不具備有效意識(shí)。關(guān)鍵問(wèn)題是：人腦主復(fù)合體的解構(gòu)過(guò)程是否呈現(xiàn)劇烈突變？根據(jù)從意識(shí)到無(wú)意識(shí)的典型轉(zhuǎn)換模式，這種非線性變化理應(yīng)存在。

根據(jù)整合信息論的觀點(diǎn)，大多數(shù)事物——無(wú)論是原子、物體、桌子、巖石還是恒星——很可能沒(méi)有意識(shí)，或者沒(méi)有有意義的意識(shí)，因?yàn)樗鼈円磧H僅是較小復(fù)合體的集合，要么因?yàn)樗鼈兊摩抵悼梢院雎圆挥?jì)。同樣，我們大腦中主復(fù)合體之外的部分，例如小腦或大部分前額葉皮層，無(wú)論它們執(zhí)行什么計(jì)算，也是如此。因此，我們既要意識(shí)到在沒(méi)有智能的情況下，意識(shí)可能出乎意料地存在，也應(yīng)該在給任何看起來(lái)復(fù)雜或智能的事物賦予意識(shí)時(shí)保持謹(jǐn)慎，比如AI。

最后是AI帶來(lái)的新興挑戰(zhàn)。讓我們看看這個(gè)主流范式的明確聲明：“我們采用計(jì)算功能主義作為工作假說(shuō)，主張執(zhí)行某種正確類型的計(jì)算，這是意識(shí)的必要和充分條件[10]。對(duì)于何為“正確類型 （right kind） ”的計(jì)算，目前人們尚無(wú)共識(shí)。但這樣定義意識(shí)意味著：某物若在計(jì)算功能層面等同于人類，其意識(shí)層面也必須等同。在AI時(shí)代，這個(gè)結(jié)論無(wú)可回避，也令人不安。有人選擇直面現(xiàn)實(shí)，承認(rèn)AI具備意識(shí)。另有人則開(kāi)始懷疑存在疏漏，試圖尋找專屬人類的意識(shí)要素：或許需要具身存在、自主行動(dòng)、維持穩(wěn)態(tài)或自我保存；可能需要與垂死硬件綁定的“有限”計(jì)算，甚至某種神秘生物成分 （類似生命活力論） 。但這意味著在科學(xué)層面，我們又回到了魔法領(lǐng)域，至少退回了起點(diǎn)。

相反，如果整合信息論是正確的，那么我們的大腦作為一種物理基質(zhì)的獨(dú)特之處，以及我們與AI的根本區(qū)別，就并不在于它的功能，而在于它的某些部分的組織方式。整合信息論的研究正是要描述這些部分、它們的詳細(xì)連接性、它們所支持的因果結(jié)構(gòu)，以及這些結(jié)構(gòu)是否能夠解釋意識(shí)現(xiàn)象等方面。這也是對(duì)神經(jīng)科學(xué)家的一種邀約，讓他們以不同的視角來(lái)觀察大腦，專注于它所支持的因果結(jié)構(gòu)。難怪主導(dǎo)范式會(huì)感到被威脅或感受到“擔(dān)憂”，尤其是出于倫理的因素。事實(shí)上，如果整合信息論是正確的，那么這確實(shí)會(huì)有一些倫理后果。與計(jì)算-功能主義范式不同 （該范式可能從某種層面暗示了我們的口袋中可能攜帶有意識(shí)的AI，或者被有意識(shí)、能言善辯的汽車送往目的地[12]） —— 但整合信息論強(qiáng)調(diào)：AI能模仿人類所有行為，看似具備意識(shí)，但永遠(yuǎn)不是真實(shí)意識(shí)——“行而無(wú)形”。相反，看似怪異或遲鈍的生物，可能擁有豐富的內(nèi)在世界。更現(xiàn)實(shí)的例子是：?jiǎn)适Х磻?yīng)與認(rèn)知能力的患者，仍可能具有鮮活感知——“存而無(wú)為”。若整合信息論正確，我們擁有的是真正自由意志，而非虛幻假象 （參見(jiàn)整合信息論 Wiki/自由意志以了解整合信息論對(duì)自由意志的解釋https://www.iit.wiki/papers/free-will） 。

最初那封“偽科學(xué)”信件出現(xiàn)在為期九天的整合信息論課程結(jié)尾。要理解該理論的實(shí)質(zhì)并不容易：首先需要分清客觀解釋意識(shí)的條件與偽意識(shí)的區(qū)別。正如培根在四個(gè)世紀(jì)前所言，質(zhì)疑主流范式并非易事。而挑戰(zhàn)學(xué)術(shù)群體的固有思維則更加艱難，卻至關(guān)重要。回顧歷史，三十多年前，我們中有些人開(kāi)始嘗試從科學(xué)的角度探索意識(shí)。當(dāng)時(shí)，即便是提及“意識(shí)”這個(gè)詞，也會(huì)遭到科學(xué)界的否定。然而，通過(guò)我們以及眾多同行的不懈努力，意識(shí)研究終于獲得了科學(xué)界的認(rèn)可。如今，這些安穩(wěn)的研究者反而指控他人為偽科學(xué)，這無(wú)疑是一種諷刺。科學(xué)不僅需要想象力與實(shí)驗(yàn)，更需要嚴(yán)謹(jǐn)與開(kāi)放的態(tài)度。自封為“學(xué)術(shù)法庭”毫無(wú)益處——這類似于教義審查會(huì) （即計(jì)算功能主義的信仰） ——專斷地劃定研究禁區(qū)。在面對(duì)意識(shí)這樣的難題時(shí)，尤其如此。

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整合信息論讀書(shū)會(huì)

為什么我們?cè)谇逍褧r(shí)有意識(shí)，而在無(wú)夢(mèng)的睡眠中意識(shí)水平大大降低？為什么我們的意識(shí)由大腦的某些部分產(chǎn)生，而非其他部分？為什么大腦的特定部分與視覺(jué)和聽(tīng)覺(jué)等意識(shí)體驗(yàn)密切相關(guān)？這些具體的問(wèn)題本質(zhì)上涉及到，理解決定一個(gè)系統(tǒng)產(chǎn)生意識(shí)體驗(yàn)的條件，以及理解決定一個(gè)系統(tǒng)具有何種意識(shí)的條件。整合信息論（IIT）試圖用幾何學(xué)一般的公理體系來(lái)解釋意識(shí)是什么，意識(shí)如何測(cè)量。根據(jù)該理論，意識(shí)對(duì)應(yīng)于一個(gè)系統(tǒng)整合信息的能力。

為了深入探索意識(shí)奧秘，系統(tǒng)梳理整合信息論的理論體系，北京師范大學(xué)系統(tǒng)科學(xué)學(xué)院教授、集智俱樂(lè)部創(chuàng)始人張江領(lǐng)銜發(fā)起，組織對(duì)本話題感興趣的朋友，深入研讀相關(guān)文獻(xiàn)，激發(fā)科研靈感。讀書(shū)會(huì)分為以下幾個(gè)部分：整合信息論綜述，基礎(chǔ)理論框架，近似計(jì)算方法，在神經(jīng)科學(xué)中的應(yīng)用，在復(fù)雜系統(tǒng)中的拓展應(yīng)用，Φ與系統(tǒng)臨界態(tài)，以及機(jī)器意識(shí)。2024年9月28日開(kāi)始，每周六上午9:00-11:00進(jìn)行，持續(xù)時(shí)間預(yù)計(jì) 10 周，歡迎感興趣的朋友報(bào)名參與！

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