https://www.mdpi.com/1099-4300/27/4/338

綜合信息理論與現象綁定問題：動態框架中的挑戰與解決方案

Integrated Information Theory and the Phenomenal Binding Problem: Challenges and Solutions in a Dynamic Framework

摘要：

基于神經科學的意識理論必須解釋現象學的綁定結合問題，例如微觀信息單元是如何組合成人類現象學中常見的宏觀意識體驗的。一個例子是，視覺場景中的單個“像素”被體驗為“心靈之眼”中的單一整體圖像，而不是作為個體的、分離的、大規模并行的體驗，這些體驗可能分別對應于單個神經元激活、神經元集合或中央凹掃視，從信息處理的角度來看，任何一種都可能提供相同的功能。現象學綁定結合問題存在多個有爭議的候選解決方案。本文探討了整合信息理論（IIT）4.0版本的形而上學基礎如何提供一種獨特的解決方案。這種解決方案——即可以從多個單元聚合而成的特定實體（“復合體”）定義了存在——可能在靜態圖像中有效，但在動態系統中引入了問題。我們問，當主要復合體在生物神經網絡中移動時，我們的現象學自我會發生什么。我們對意識實體隨時間發展的描述，導致了 IIT 理論家面臨的一個明顯困境，即非局域實體轉換與連續自我的選擇：“動態實體演化問題”。除了明確這一困境外，我們還描述了 IIT 可能在其站穩腳跟之前化解這一困境的三種方式。闡明 IIT 在現象學結合問題上的立場，可能借助新的實證或理論研究作為支撐，有助于研究人員理解 IIT 并評估其合理性。我們認為我們的論文有助于 IIT 當前的研究重點，即從靜態分析向動態分析的轉變。

關鍵詞：集成信息理論；現象意識； 綁定結合問題；現象綁定結合；時間動態

1. 引言

當你閱讀這篇文章時，你能夠在腦海中同時保留多個單詞。這些單詞共同存在于你的現象體驗中。這是現象學結合問題的一個例子，而這一問題必須由意識理論來解釋。

在本文中所定義的現象學結合問題，是指識別將微觀信息單元整合為人類現象學中常見的同時發生且信息復雜的宏觀意識體驗的機制（第2.1節有參考文獻）。這一問題的一個例子是，視覺場景中的單個“像素”被體驗為“心靈之眼”中的單一整體圖像，而不是作為個體的、分離的、大規模并行的體驗，這些體驗可能分別對應于單個神經元激活、神經元集合或中央凹掃視，從信息處理的角度來看，任何一種都可能提供相同的功能。

現象學 綁定結合問題是指如何將微觀信息單元整合為人類現象學中常見的宏觀意識體驗。集成信息理論（IIT）4.0的形而上學基礎可能提供一種獨特的解決方案。然而，從靜態到動態的視角轉變時，IIT面臨“動態實體演化問題”，即在生物神經網絡中，主要復合體移動時，我們的現象學自我如何變化。本文探討了IIT可能的解決方案，并強調其在從靜態到動態分析轉變中的研究價值。

1.1 論文貢獻

本文主要有四項貢獻。首先，我們明確闡述了集成信息理論（IIT）4.0如何從靜態角度解決現象學結合問題，為該問題提供了易于理解的綜合闡述，并將IIT的術語與關鍵文獻聯系起來。其次，我們定義了IIT評估體驗實體在不同時間框架之間變化的全面選項空間，明確了IIT在解釋這些選項時面臨的困境。第三，我們探討了IIT通過拒絕封閉個體主義、采用不同的形而上學觀點或否認現象學結合問題本身來化解這一困境的可行性。最后，我們總結了IIT可能通過的五種方式來解決這些問題，并提出了可能推動特定選擇的研究方向。

1.2 論文總結與章節概覽

本文的初步觀點可以通過章節概覽呈現。第2節首先綜合闡述了現象學結合問題，解釋了即使對于拒絕現象意識整體統一性的理論家來說，這一問題仍然有效。接著，第2節梳理了IIT形而上學的關鍵要素，這些要素為解決方案提供了支持，特別是其部分論假設，即從多個單元聚合而成的特定實體（“復合體”）定義了體驗主體（即自我）在某一時刻的存在，而其體驗內容由復合體的Φ結構展開所定義。這些復合體按定義包含組合復雜性，其組成部分在復合體持續存在時不再存在。

第3節通過圖表展示了抽象基底圖中主復合體從一個時間步到下一個時間步的所有可能數學轉換。特別值得關注的是，一個單獨的、空間上不連續的復合體如何增長到比之前的主復合體具有更大的φ值。IIT需要對這一轉換的解釋做出選擇，這可以呈現為一個困境。在困境的第一種情況下，原始自我保留在與原始子結構連續的區域內，而在新子結構中發展出一個新的、獨立的自我，這意味著人類意識可能并非生物大腦中最大的意識。在第二種情況下，自我移動到新的、更大的φ子結構中，但必須以非局域的方式進行，這可能需要借助量子力學中的非局域性直覺來辯護，這將在未來的IIT中具體說明。

第4節描述了三種解決困境的方法，無需接受第3節中描述的兩個困境角（potentially）令人不安的含義。第一種方法否認了短期動態持續性的內省證據的有效性，或許轉而接受空個體主義（例如，自我不會隨時間持續存在）。第二種方法通過遠離IIT解決結合問題的形而上學解決方案來化解困境。然而，為替代形而上學識別出的三種可能性似乎都剝奪了人類層面意識的因果相關性，與IIT當前的公理相矛盾。第三種方法是否認現象學結合的必要性。

第5節通過表格總結了本文內容，提出了五種選項，并建議了可能使IIT的選擇更容易被推動的未來研究方向。

1.3 對IIT的啟示

本文的目的并非主張IIT應采納某種特定的解釋，也并非暗示我們所提出的選項都如此不可接受以至于應該拒絕IIT這一理論。畢竟，IIT有著值得稱贊的歷史，即識別并接受其理論的看似反直覺的推論——它同樣有可能接受我們在本文中提出的任何一個或多個觀點。更重要的是，還有進一步的理論和實證研究途徑可以探索，這或許會使特定的選擇更容易被推動。相反，我們的目的是突出這一問題值得關注，同時理論家們正在探索IIT在動態環境中的影響和應用，并為他們提供一個可用選項的全景圖以支持他們的研究。

一些IIT理論家可能覺得所提出的選項中有一個是如此明顯，以至于可以忽略其他選項。然而，在2024年的會議上，我們的討論似乎表明，并非所有理論家都必然理解不同選擇的后果，或者必然就選擇哪個選項達成一致。實際上，IIT的支持者可能會因對現象學結合問題的回應而產生分歧，從而產生不同的理論變體，類似于弱IIT和強IIT之間的分歧。不管怎樣，對這一問題的明確立場將為該領域帶來有益的清晰度。

2. IIT對現象學綁定結合問題的解決方案

2.1 現象學綁定結合問題

本文的目標是現象學綁定結合問題，可以通過[5]在其廣受引用的關于結合問題的論文中描述的“多種結合的觀念”來闡明。我們對現象學結合問題的闡述可以映射到[6]中的主體組合問題。盡管[6]僅針對泛心論理論，但[7]已經表明這個問題也適用于其他意識理論。除了本節中的引用外，結合問題在體驗結合的背景下被廣泛討論，例如在[8–11]中。

一個經典的切入點是視覺結合。為了讓我們的視覺系統能夠有效運行，大腦中分別處理的多條信息必須相互連接，例如物體的空間和位置。大腦通常能夠成功做到這一點，但它也可能被欺騙，以一種與外部環境不一致的方式結合信息。[5]解釋說，這種感知結合問題涵蓋了視覺空間內的結合、特征間的結合以及皮層區域間的結合，既適用于不同感官模態內部，也適用于不同感官模態之間。她進一步描述了各種認知結合問題，以及不同機制可能解決不同類型的結合問題的可能性。

所有這些問題都是功能性的。它們與信息的處理方式有關。這種結合機制的成功標志在于系統是否以某種適當的方式采取行動，正確地連接了概念和信息片段。反過來，許多功能性解決方案已經在神經科學和計算機科學領域被提出，盡管這些解決方案的組合至今仍然存在爭議。

功能性結合機制的計算基礎設施候選示例包括超平面框架[12]、通過相互連接和再入環路實現的動態結合[13]、通過基于符號的具身表示實現的組合式人工智能[14]、貝葉斯結合[15]、空間位置圖[16]和向量乘法[17]。其他解決方案指向大腦中的物理特征（例如，放電率[18]；振蕩[19]；電磁場[8]）。這些方法通常建立在早期方法的優勢和劣勢之上，例如層次化的細胞/模塊專業化或空間匯聚（例如，[20]）或時間同步（例如，[21]）。更多細節可以在綜述文章中找到，例如[22,23]。

[5]在文章結尾介紹了另一種類型的結合問題：意識問題，作為“或許是最令人費解的結合問題”。后來的研究人員基于多種結合的觀念豐富了詞匯，將現象學結合與功能性結合區分開來，并認為這兩個問題需要“非常不同的處理方式”[24]（第381頁）。按照Garson的定義，現象學結合是我們“體驗到一個單一世界，而不是每個感官模態的獨立感知領域”。[24]（第389頁）聲稱通過論證跨模態結合可以通過與內模態結合相同的功能性來實現（即皮層表征，可能通過拓撲圖）來化解現象學結合問題。Garson在這個觀點上可能是正確的（也可能不是），但這未能解決他自己的公式中的關鍵見解。他對跨模態結合的討論是功能性結合的一個子集，受到他所描述的相同解決方案空間和局限性的影響。他定義中的核心區別應該被識別為與某些信息相對應的“體驗”，而不是其對后續“信息處理”的功能效用。

順便提一下，我們注意到[24]中的腳注7可以被理解為承認了這一局限性。然而，如果完全推導出腳注7的結論，論文應該專注于多模態與內模態功能性結合的對比，而不是聲稱解決“體驗”和“現象學”結合問題。

在心靈哲學中，這種區別早已被理解。[25]將意識的困難問題定義為理解為什么任何功能應該產生體驗，認為我們總是可以想象相同的函數在沒有體驗的情況下發生。這種論證可以通過例如解釋性差距論證[26]或p-僵尸的可設想性[27]來推動。現象學結合問題與困難問題有關，但與之不同。如果困難問題問的是為什么任何功能應該伴隨著體驗，那么現象學結合問題問的是為什么該功能應該伴隨著一個單一的、統一的、復雜的體驗，而不是多個分散的、獨立的體驗——以及該功能如何與現象學信息結合在一起的具體方式相關。例如，當一個功能包含多個組成部分（例如，神經網絡中的單個節點或算法中的步驟）時，有一種觀點認為，任何體驗映射在組成部分層面會更具說服力。

如果我們接受這種困難問題的框架，它將現象意識推向了超越單純實證分析的領域，但這并不意味著實證分析對辯論的貢獻微不足道（盡管這些貢獻是不完整的）。Chalmers承認需要定義一組“心物原則”和/或“橋接原則”[25]（第210頁），這些原則公理化地斷言某些現象與體驗是相同的。

這種橋接原則公理可能超出了實證證偽的范圍，就像沒有任何實驗能夠100%確定我們的實驗感知輸出不會以某種方式欺騙我們一樣。然而，公理的合理性仍然可以被論證，并且它們仍然可以透明地與其他公理進行對比評估，使用各種明確的解釋目標和期望[28]。事實上，本文就是這種分析的一個例子：IIT對意識的定義被當作一個公理，我們討論了它可能以不同方式解釋現象學結合的解釋對象，認識到這些解釋在合理性上存在差異。重要的是，候選橋接原則公理有時可以與其他公理結合，以提出可證偽的預測（如IIT），通過科學方法推動進步，并根據[29]所描述的、在意識理論背景下由[30]討論的，調整對基礎理論模型的信心——即使完美確定性仍然是一個幻影。

2.2. 將現象綁定壓縮為功能綁定的限制

我們尋求的橋接原則可能是一種特定類型的信息處理，使得現象綁定（phenomenal binding）壓縮為某種功能綁定（functional binding）。這種可能性是計算神經科學解決“難題”（hard problem）的希望。然而，在沒有特定規定或限制的情況下，信息處理無法被普遍理解為人類案例的橋接原則。

有兩個主要理由可以排除將所有功能綁定情況納入同一身份關系的可能性：

首先，信息處理可以被正確地理解為在多個層面上同時進行，而我們的主觀體驗在特定時刻僅作用于單一層面，因此無法直接建立一一對應的身份關系。例如，分析物理大腦中的信息處理時，若關注量子粒子相互作用、分子行為、神經元連接、神經元集群或腦模塊，會得到不同的結構和因果關系圖。這些系統中有些至少涉及功能綁定的基本實例，以支持信息處理的進行。然而，它們各自處理信息的方式是嵌套、相互關聯但不同的，只有其中部分能與有意識體驗相對應。

其次，在沒有進一步限制的情況下，信息處理不會止步于任何特定的神經元集群或腦模塊的邊界。然而，我們知道大腦進行的信息處理中，有部分我們并不自覺，但這些仍然與我們的意識保持因果和信息上的聯系。

是否能夠明確一種信息處理橋接原則（或解釋性身份，采用整合信息理論[IIT]的術語）來滿足所有現象意識的要求，包括現象綁定問題，仍然未知。本文的要點在于，功能綁定并不必然意味著現象綁定。前者解釋了復雜信息處理和行為的存在，而后者則涉及單一體驗中的復雜信息整體呈現。前者可通過順序處理來實現功能，而后者至少需要現象共存。我們知道大腦執行這兩種功能，但尚不確定是否通過相同的機制實現二者。事實上，IIT的解決方案，即本文的研究重點，并未采用信息處理的身份理論，而是基于存在本質的形而上學方案。

2.3 對現象學統一性拒絕的魯棒性

[24]專注于現象學結合作為我們對“單一世界”的體驗。[31]同樣將意識體驗視為統一的。現象學統一性也被探討為引入意識特征討論的數學結構的一個例子（[32]第4節；[33]）。然而，對于本文的目的而言，只要任何可以想象的獨立體驗實際上被一起體驗，就存在一個足夠的解釋性問題。

即使現象學結合并沒有在每個時間步中創造出一個單一、整潔、整體的體驗，只要它創造了包含信息復雜性的任何體驗，我們就需要某種機制將微觀信息單元結合成復雜信息。例如，即使意識只有在我們專注于它時才是統一的，我們仍然需要解釋當它確實發生時的體驗統一性。即使意識是碎片化的，如果你曾經在你的視野中同時看到兩個單詞并同時體驗它們，那么某種現象學結合機制必定存在。

這種表述確保了我們的討論對于那些反對意識統一性的人來說是魯棒的，例如[34,35]，無論讀者對統一性的立場如何（還是我們的立場）。盡管如此，意識的統一性與現象學結合之間通常存在密切聯系——兩者都包含在IIT的公理中。

2.4 IIT對結合問題的接受

盡管“現象學結合問題”這一表述在IIT的經典出版物中并不常見，但IIT接受了導致這一問題的現象學觀察。事實上，IIT將其作為推導該理論的五個關鍵公理之一：第三個公理（“整合”）觀察到意識被整合為一個不可還原的體驗。這種體驗具有宏觀現象學復雜性，即可以跨越多個信息單元的想法，嵌入在各個公理中。例如，整合被描述為發生在一組單元上（每個集合可以包含多個信息位），第五個公理（“組合”）將單一的意識體驗描述為“有結構的”，即可以包含多個結構元素。

一旦被正確理解，公理旨在“對每一個可以想象的體驗都是立即且無可辯駁的真理”[2]（第38頁），因為它們通過內省直接得到證實，并通過敘事推理得到支持。重要的是要強調，體驗仍然可以感覺——并且可以被有用描述為——未整合的、碎片化的或混亂的，而不與整合公理相矛盾[36]。同樣，一個體驗可以包含兩個不相關的元素（例如，看到一把椅子的同時聽音樂），但在IIT的定義中，它仍然是一個單一的統一體驗。如果沒有同時想起這兩個元素或各種碎片化的元素，就不可能將它們體驗為不相關或碎片化的。換句話說，“碎片化”的感覺本身就是統一體驗的一部分。

IIT偶爾還會提出一個基于邏輯的論點來支持與統一性相關的主張[2]（第3頁）。如果我們設想一個不是單一的體驗，我們應該得出結論，我們正在設想兩個（或更多）獨立的體驗，每個體驗在IIT術語中都會被描述為單一的。換句話說，整合不僅適用于你可能反思的任何當前體驗，而且適用于每一個可以想象的體驗。我們對這一公理和論點表示同情，但它們最多只是論證，因為復雜體驗的存在，結合必須以某種方式發生。它并沒有具體描述結合是如何發生的。

2.5. IIT 解決綁定問題的形而上學方案

我們對 IIT 解決方案的解讀主要基于 IIT v4.0 [2,37] 以及 2024 年更新的 IIT Wiki（https://sites.google.com/view/iit-wiki，訪問時間：2025年 1 月 1 日）。我們的解讀在整體上與 [1]（第 4.3 節）中“非唯我論的唯心現實主義”解讀一致，但由于研究動機不同，重點有所不同。此外，IIT 中的微單元（micro units）必須符合 IIT 的公設才能存在（感謝審稿人對此的澄清）。因此，微單元具有某種最低限度的意識，這為解決 [1]（第 5 節）和 [38] 提出的相關問題提供了一條途徑。

我們從 IIT 的“內在存在”本體論開始。它包括由微單元或更小尺度復合體（complexes）構成的復合體，以及它們在離散時間中的因果交互。微單元指的是假設中的最小離散有限因果作用單元，它始終存在于兩種狀態之一（二進制單元），即可能低于原子水平、當前物理學尚未知曉的某種事物。“內在”存在指的是在自身層面上獨立存在的實體，而 “外在”存在指的是僅在另一個“內在”實體的意識中存在的實體（參見第 2.6 節）。

從分析角度來看，復合體可以被理解為微單元的集合。具體而言，復合體是具有特定數學性質的微單元集合：在所有至少共享一個單元的候選單元集中，它具有最大不可約性。這些候選單元集是基于所有可能的時空尺度識別的，在這些尺度下，微單元可以聚合成因果作用結構中的單元，并可通過轉移概率矩陣（TPM）對系統狀態進行建模（系統狀態是指某一時刻系統中所有二進制單元的集合）。復合體是非重疊的，每個微單元屬于且僅屬于一個復合體——其中也包括單一單元復合體的情況，即該單元作為單一單元（例如，它與自身的因果關系）時，其不可約性高于包含它的其他候選復合體。

然而，從本體論角度來看，復合體具有進一步的形而上學特征。IIT 的“存在原則”（principle of being）表述為：“存在即具有因果作用力”。IIT 的 “最大存在原則”（principle of maximal existence）則表述為：“在存在的要求方面，存在的就是最強烈存在的” [2]（第 11 頁，第 2 號框，原文強調）。換言之，一旦某一物理基質被劃分為不同規模的復合體，構成這些復合體的微單元就不再存在。這種存在也是動態的。隨著系統狀態的變化，一些微單元可能會從之前的復合體中分離，并重新獨立存在。這一形而上學假設也體現在 IIT 的第四公設**（排除性公設）中，例如：“與現存復合體相比，具有較低 φ 值的重疊基質因此被排除在存在之外” [2]（第 19 頁）。

最終，這一理論框架與 IIT 的其他公設和身份理論相結合。IIT 的**“零號公設”（zeroth axiom）表述為：“體驗存在：有某種東西” [2]（第 3 頁）；第一公設是內在性（intrinsicality），即“每種體驗都屬于體驗者” [2]（第 2 頁），換言之，體驗的存在與某個特定的體驗者的存在是相同的 [2]（第 2 頁）。IIT 的解釋性身份（explanatory identity）認為，體驗與內在實體的 Φ 結構（Φ-structure）是相同的，即“滿足存在基本屬性的任何基質都會具有體驗” [2]（第 2 頁）。換句話說，每個復合體本身就是一個體驗實體，其體驗由其因果結構的特定特征決定。嚴格來說，復合體從體驗的角度來看，并不存在為一個整體，而是“展開”在其 Φ 結構之中，包括所有組成它的因果區分和關系 [2]（第 29 頁）。

因此，IIT 的形而上學假設足以解決綁定問題。整合信息的個體單元因其在特定因果結構中的存在而綁定在一個復合體中；復合體內的組成單元作為獨立個體不再存在。這種存在與體驗本身是相同的，即綁定在形而上學層面上被假設為現象性的。復合體的邊界亦由復合體自身的邊界決定。所有綁定和邊界都可以通過一系列數學規則明確識別——盡管由于計算復雜度極高，目前的計算能力僅能識別相對簡單系統的復合體。

2.6. 替代直覺與整體論

IIT 的形而上學假設可能與經典力學（以及量子力學）中的各種直覺相沖突，但需要認識到，其他假設通常也會帶來自身的直覺沖突。在整體論（mereology，研究部分與整體關系的哲學領域）中，沒有免費的午餐。目前的整體論領域，正如 [39] 所描述的，可以被合理地稱為“瘋狂主義”（crazyist）——正如他對意識、量子力學以及其他某些主題的描述一樣——因為所有立場似乎都與常識相矛盾，我們尚未在認知上被迫接受任何單一立場。

具體來說，驅動經典力學的常識性直覺包括：物體在未被觀察時依然存在；所有系統完全由其部分及其相互作用決定；所有相互作用都是局部的；時間對所有觀察者而言以相同速度向前流動；等等（例如，見 [40]，并在 [41] 中詳述）。這些直覺似乎是我們進化的智能在其環境中發展的普遍結果（盡管并非普適），甚至可能因此在準確性上受到限制，如 [42] 所論證的那樣。盡管如此，將這些直覺形式化為數學理論并利用其進行工程應用，則是幾代科學研究、投資和集體智慧的成果。不幸的是，對物理學的更深入理解削弱了這些直覺。相對論破壞了絕對時間的概念。許多人認為量子力學削弱了局部性。即便存在其他量子力學詮釋，它們同樣拒絕了經典力學的某些直覺（例如，[43]）。

在整體論和科學哲學中，這些“經典力學”直覺對應于整體論虛無主義（mereological nihilism，如 [44]）和還原/扁平物理主義（reductive/flat physicalism，如 [45]）。簡單來說，我們可以將一組相互作用的原子組裝成我們稱為“貓”的對象，但這并不意味著“貓”作為一個整體實體獨立于其組成部分而存在。從根本上說，真正存在的東西是這些底層原子——或者更準確地說，是那些尚待發現的、構成基本實體的物理現象，無論它們是弦、場，還是其他未知事物。

由這一看似合理的直覺推導出的反直覺結論是：“貓”本身并不存在作為一個內在實體。嘗試解決這一困境仍然是一個活躍的研究領域，如本節中的引文所示。通常會提出某些澄清。例如，“貓”可能仍然在認識論上存在，即它可能是分析系統的一個有用的認識論概念——或許還是一個必要的概念，考慮到我們自身是計算受限的對象，與計算不可約的系統進行交互（例如，[46]）。換句話說，“貓”作為一個詞仍然存在，并且它仍然可以有效地指代那些熟悉的、暫時持久的物理集合體，例如實際存在的某些貓，盡管其中隱含了關于時空閾值（貓會隨時間變化）和模糊邊界（掉一根毛發不會影響其“貓性”）的假設。作為一個詞，“貓”可能還具有某種生理存在，例如在大腦連接結構中存在（connectionist structuralism，[47]），或者符合某種其他的唯名論或物理主義解釋，因此，我們無需訴諸柏拉圖主義或其他非物理領域來賦予這個詞因果能力。盡管有這些澄清，并且盡管忒修斯之船（Ship of Theseus）之類的論證極具說服力，宣稱“貓”本身并不作為獨立實體在本體論上存在，仍然顯得不太直觀。

簡要討論整體論的目的是預先回應某些讀者可能會產生的疑慮，即認為 IIT 的形而上學假設應當被先驗地駁回，認為它導致了某種自我消解的荒謬結論（reductio ad absurdum）。在這個假設下，原子一旦組成更大的對象，就不再具有內在存在性；某些神經元在一個有意識的大腦中會“停止存在”；實體的存在狀態可以在某種程度上跳躍式變化，與經典力學中關于物理對象及其部分持久性的直覺相沖突——或者至少，與經典直覺所允許的組裝和解構程度相比，這種變化顯得極端得多。

然而，在現有的整體論替代方案的背景下，IIT 可能是一個更符合常識的解決方案，如 [48] 所主張的。也許 IIT 告訴我們，“貓”實際上確實存在，而不像扁平物理主義那樣認為“貓”只是一個詞——一個觀察者眼中的宏觀變量，而不是一個真正獨立的內在對象。

然而，不幸的是，IIT 的立場并不完全如此符合常識。IIT 也會認為“貓”并不存在作為單一的內在實體，相反，終止于“貓”的時空邊界的物理基質實際上由許多不同的復合體（complex）組成。整個“貓”僅作為一個外在實體存在，即，它僅存在于某個獨立內在實體的意識之中。在 IIT 的非正式討論和論文中（例如，[49] 第 17 頁），通常假設其中一個復合體是貓大腦神經網絡的一部分，對應于貓的現象自我和當下的有意識體驗。在所有構成整個“貓”基質的復合體中，假設該復合體的系統 Φ 值最大。如果我們希望“貓”作為一個單一的內在實體存在（即不僅僅作為某個觀察者 Φ 結構中的概念存在），那么這個復合體或許就是它。但這個復合體并不等同于我們通常在使用“貓”這個詞時所指的對象。

從本質上講，IIT 認為“存在”與自然科學中的常識概念不同，后者通常認為物理對象是相互作用的存在體。相反，在 IIT 之中，“存在”與“能產生因果影響并受到因果影響”的能力相關，并且它是在“系統”層級上被歸類的，而非在“部分”層級上。值得注意的是，IIT 不是唯一一個將存在歸于物理對象層級中間層的整體論理論（例如，[50]）。關于這一持續進行的整體論辯論的更詳細介紹，請參見 [51]。

3. IIT在動態演化下的困境

本節首先介紹用于理解復合體隨時間演化的數學框架和圖語法。然后，我們為界定我們關注場景的三種演化類型提供了一個說明性示例。最后，我們解釋了一種特定類型的動態演化所帶來的困境，在這種演化中，一個時間步中的主要復合體與前一個時間步中的主要復合體在空間上并不相鄰。

3.1 復合體演化的數學框架

我們希望解決的動態演化的特征可以在IIT的抽象基底圖中得到充分的體現。這些圖總結了來自轉移概率矩陣（TPMs）的因果關系，這些因果關系驅動著識別給定基底中復合體的計算。基底圖本身并不能識別復合體，因為將所有轉移概率都標注在圖上會顯得笨拙。例如，一個對稱的圖不一定有對稱的復合體分布。然而，在某些分析中，比如我們的分析，可以在因果圖結構中陳述所有相關細節，這使得即使在對所有可能的子結構進行窮盡的數學計算在計算上不切實際的情況下，也能在IIT的一個方面取得分析上的進展。

為了我們的目的，我們可以使用如圖1中描述的基底圖語法。具體來說，單元可以處于兩種狀態之一（開或關），并且可以通過有向箭頭表示對其他單元產生影響。

在給定的基底中，所有單元都被分配到且僅分配到一個復合體中（一個基底中可以有多個復合體，并且允許存在單單元復合體）。一個單元總會歸屬于對其可用的最大φ復合體。我們所說的“最大φ”，具體指的是系統小phi（φs），它量化了一個系統所指定的因果狀態的不可約性，衡量一個系統作為一個整體以單一方式指定其原因和結果的程度，并且這種指定不能簡化為系統各個部分所指定的效力。除非特別說明，我們將繼續在本文中用“φ”來指代φs，因為其他整合信息的phi度量（例如，區分phi、關系phi、單元phi等）在我們的討論中并不需要。

在任意選定邊界的給定基底圖中，可以存在具有不同φ值的復合體。圖中建模的基底仍然可以被圖邊界之外的單元影響（并且仍然可以影響邊界之外的單元），但IIT可以將這些視為實用計算的背景條件。例如，在實踐中，我們可能會假設某種因果關系會退化或簡化物理結構，從而使我們可以安全地得出結論，任何利用邊界內單元的復合體（即那些會與邊界內的單元重疊的單元）都不會支配邊界內識別出的復合體。頭骨的物理結構可以起到這樣的作用：任何一組神經單元與頭骨中相鄰單元之間的因果關系所代表的整合信息，都會被完全由神經單元組成的集合所支配。

在給定圖中具有最大φ的復合體被稱為第一或主要復合體，但也可以存在許多“次要”復合體。在圖1中，Abcd是主要復合體；i和o是兩個獨立的次要復合體。這三個復合體都有正的φ值，因此都有一定程度的意識體驗，但Abcd實體中的意識量遠大于i和o實體中的意識量。

以下討論不依賴于特定的關系強度或單元狀態，因此我們將展示簡化為單一線寬（未指定強度；從而支持雙向箭頭以表示雙向因果影響）和簡單的圓形單元，其中大寫字母標記單元但不指定其狀態。我們將使用一個由不同大小復合體混合組成的抽象基底圖。從數學上講，我們只需要：

圖2提供了一個簡單的示例，其中包含多種復合體，v1到v19由單元A至S表示，圖語法遵循上述圖1所描述的簡化應用，藍色區域標出了主要復合體，其φ值在給定系統中最大，同時還存在許多不同大小的次要復合體。

3.2 我們關注場景中的動態演化

本文的動機是探討在給定因果相互聯系的系統中，主要復合體隨時間會發生什么變化。重要的是要強調，候選復合體的φ值——因此主要復合體的位置和范圍——可能會因為系統中微小的變化而發生劇烈變化。這些變化不僅限于基底中實際存在的單元和因果連接，還包括系統狀態，同時保持因果結構不變。換句話說，從生物神經網絡的角度來看，我們可以保持所有神經元及其連接不變，但只改變在給定時間點哪些神經元正在放電。在圖2的背景下，我們可以想象頂部單元A–E作為前饋神經元，或許是對外部光信號做出反應的單個像素的簡化版本。根據這些外部光信號，即使神經網絡的物理結構沒有其他變化，不同的復合體也可以在單元F–S之間形成。

即使只使用圖2中所表示的圖細節，兩個相鄰時間點之間主要復合體可能存在的許多差異也可能與主要復合體有關。主要復合體在構成它的單元數量上可能會擴大、縮小或保持不變。構成它的特定單元可以在圖中變化為各種子集，包括縮小到一個單元的單元素集合。在這些情況下，主要復合體的φ值可能會增加、減少（也許一直減少到相鄰復合體的“背景噪聲”），或者保持不變，盡管這在圖上不可見，只能通過藍色陰影識別出它是所示復合體中φ值最高的。即使主要復合體保持不變，具有相同的單元和相同的φ值，由于系統狀態的其他變化，它的意識體驗仍然可能發生變化，注意多個Φ展開結構可以與相同的復合體和φ值一致。

這些動態可能性中有許多可能值得在未來IIT研究中探討，作為探索這些動態轉變將如何被給定的現象學自我體驗（或回憶）的一部分。

對于本文，我們只需要分析的動態系統方面是兩個相鄰時間點之間構成主要復合體的單元集合之間的最短路徑（p）：

其中 d ( u , v ) 表示單元 u 和 v 之間的最短路徑長度（即圖 1 的語法中 u 和 v 之間的最少箭頭數）。

本文關注的選項空間由三個互斥且完備的可能性組成：

• 路徑距離為 0（即至少有一個單元在時間 1 和時間 2 的主要復合體中是相同的）。

• 路徑距離為 1（即時間 1 的主要復合體中最近的單元，與時間 2 的最近單元之間僅相隔一條箭頭邊，且已檢查所有可能路徑）。

• 路徑距離為 2（即兩個主要復合體沒有共享任何單元，也沒有相鄰單元）。

嚴格來說，允許第二種可能性排除了僅包含 1 個單元的平凡圖，而允許第三種可能性進一步排除了包含 2-3 個單元的小圖、任意單元完全互連的圖（每個單元都連接到所有其他單元），以及連接過于密集，以至于不存在路徑距離大于等于 2 的圖。

考慮到我們對人類現象學的關注以及 IIT 主要的實證研究對象是人腦中的神經元，我們認為這些例外情況并不會削弱我們的論點。換句話說，基于當前對 IIT 和人腦的理解，我們認為這三種可能性在人的環境中都是合理的。

相關因果圖對于現象綁定的情況是否總是存在重疊的可能性，在第 5 節中討論。對于現象綁定的相關圖是否微小到平凡的可能性，在第 4.3 節中進一步討論。

圖 3A–C 提供了這三種可能性的示例，采用了與圖 2 相同的抽象圖。

如果我們將這種從時間步1到2的轉變想象為反映人腦中的變化，那么很自然地會問，在每種可能性中，我們的體驗發生了什么變化，特別是考慮到IIT傳統上將清醒且能自我報告的人類自我與主要復合體等同起來（例如，[49]第17頁，[53]），盡管理論和數學在它是否保持自我一致性上仍有爭議。

認為意識體驗在非零時間周期內持續存在的觀點是直觀的，因為“零”持續時間無法包含任何東西（盡管對此有爭議，例如[54]中的討論）。同樣，直觀上，同一個自我（對于某種意義上的“相同”）在時間上體驗動態變化的內容。閱讀本文這段文字的自我與閱讀前一段文字的歷史自我保持聯系。雖然這些動態意識現象可能并非它們最初出現時的樣子，解釋它們的出現是合理的第一步。例如，領先的IIT理論家已經發展了一種時間現象學的理論，其中其方向性是因果結構中1D有向網格非對稱性的結果[49]。他們的關注點在于如何在靜態因果網格中創造出擴展的現在中的流動體驗，即現象學時間作為結構而非過程。本文的工作與這些努力相輔相成，它關注的是隨著時間推移，實體的更迭如何作為一個結構在鐘表時間上演變。

在這些動態意識現象的背景下，零路徑距離可以有一個直接的解釋。我的意識體驗在兩個時間步驟中都保持在同一個主要復合體中。我的體驗內容可能會改變，以及這種意識體驗的體積也可能改變。例如，在圖3的示例A中，從單元JKPQL擴展到JKPQL。根據整合信息的φ度量和Φ結構的含義正在發生什么變化，這種變化可能對應于一種“擴展意識”的感覺。我們知道，我們的動態自我可以體驗到這種類型的現象變化，因此，看到潛在的物理/結構相關性從IIT的理論基礎中出現是誘人的。甚至更實質性的變化可能有一個直觀的對應物。從JKPQ到JJHS的轉變仍然包含一個重疊的單元，也許反映了我們在注意力或自我邊界建模中可以體驗到的一些急劇轉變。

路徑距離為一稍微不那么直觀，但我們仍然可以想象一個動態持久的自我從一個位置移動到相鄰的位置。在IIT中，給定時刻的自我是一個物理實體，物理實體的邊界隨著實體在空間中的移動而移動，這在實體移動時是沒有什么不尋常的。支持這種直覺的可能類比包括火焰蔓延到新位置同時在原始位置熄滅，或者巨噬細胞移動以吞噬細菌（吞噬作用）。

3.3 復合體內部時間動態的旁述

在我們轉向兩個或更多路徑距離之前，上述討論引發了一個可能對IIT理論家感興趣的旁述（請跳至3.4以直接繼續核心論點）。在任何物理邊界調整發生的地方，合理地要求未來的IIT版本指定調整如何通過因果結構傳播，以及由此產生的復合體分布的時間動態。

在目前的靜態表述中，單個時間步包含給定實體的潛在復雜意識體驗，由其復合體的Φ-展開定義。這種Φ-展開依賴于TPM中的假設因果轉換。它不依賴于這些因果轉換在一段時間內實際發生。相反，體驗是靜態的，分布在對應于該時間步的實體的量化時間步中。請注意，在IIT中，時間是離散的，就像空間一樣，實體存在的相關時間粒度被識別為所有可能時間粒度選項中的φ最大化值。

當我們進入φ最大化時間粒度的第二個時間步時，繼承自主要復合體的物理基質可能跨越與原始復合體顯著不同的空間距離。然而，在新的時間步中，新的Φ結構瞬間存在于新的物理空間中——至少當前計算過程是這樣描述的。

如果兩個時間步之間有任何實體自我身份的動態連續性，這種物理基質上的瞬時性引發了問題，鑒于我們對物理限制的當前理解，特別是由于相對論理論對超光速信息傳遞的限制。如果我們想象繼承實體的空間從其前身擴展了10厘米（在人腦中這是一個合理的距離，考慮到IIT對后部區域的興趣[555]），光在真空中穿越這段距離大約需要0.33納秒（在大腦基質中顯著更慢）。雖然比任何φ最大化分析的潛在時間粒度[49]短得多，但這個持續時間仍然遠長于任何假設的基礎/微觀時間單元。

隨著主要復合體所包含的物理空間擴展，可能是對給定單元狀態變化的響應，該狀態變化的物理傳播將在宇宙速度限制內發生，并跨越多個基礎/微觀時間單元。只有當傳播在整個系統中完成后，新的φ最大化復合體才會到位。在傳播在整個系統中完成之前，復合體的分布應該是什么樣子并不明顯。我們還沒有完成先前φ最大化時間粒度的完整時間步，因此不能強加在該時間步出現的復合體并排除任何組成時間單元：未來尚未發生，那個完整的時間步還不存在（也許永遠不會）。

在傳播期間會發生什么？在相鄰但相對緩慢的時間步中，Φ-復合體建立之前，是否存在數百萬個微小的意識瞬間跨越微觀自我？可能需要解決哪些體驗傳播中的時間間隙或空間灰色區域？這些問題在時間步之間的實體連續性中尤為突出，但即使在單個時間步內，對于僅對應于該時間步的實體也需要解決。

鑒于φ不僅依賴于實際因果轉換，還依賴于假設因果轉換，我們不能簡單地依賴物理關系在解決方案中的緩慢性。可能性本身可能服從邏輯而不是物理限制。緩慢的φ最大化時間粒度為單個時間步內的功能性（但不是物理性）即時整合提供了一些解決方案，但在解決多個時間步時顯然不夠整潔。

時間形而上學的某些立場可能有助于應對這一挑戰。在一個具有固定未來的塊宇宙中，也許φ最大化的時間粒度可以同時施加在整個系統上。然而，如果未來是固定的，不確定性僅作為某些觀察者的認識的構建，那么IIT是否可以基于給定狀態的因果/效果的不確定性構建基于假設因果關系的本體論驅動數學，這一點尚不清楚。此外，即使沒有中間時刻需要解決，新狀態的傳播仍然需要以符合宇宙速度限制的方式構建。

我們懷疑IIT理論家將能夠識別出這種情況的數學解決方案，并描述相應的整合動態。盡管如此，有多種可能的解決方案，這激發了理論關注的價值，并可能揭示本文重點討論的更廣泛的動態性。

本著進一步闡述動態連續性的精神，鑒于IIT認識到其解決平局的方法仍然開放評估并可能進一步發展[2]（第40頁），未來的IIT版本可能希望探索當主要復合體在下一個時間步中實際上分裂為兩個時會發生什么。主要復合體的離散拓撲分叉也可以在連續時間內構建。在這種情況下，我們體驗到什么？自我跟隨哪個繼承復合體？本文中的想法提供了一些可能的路徑，但其他路徑可能更可取，例如，在解決多個同樣有效的更大復合體中選擇哪一個時，轉向“下一個大事”[56]（第11頁）。IIT理論家需要在IIT v4.0的澄清或發展中的IIT v5.0中推動特定的路徑。

3.4 在路徑距離為2+時的困境

然而，對于本文的核心論點，我們關注圖3中最具有挑戰性的例子，并承認某些解決方案可能也會解決第3.3節中的問題。最具挑戰性的例子是，當我們有兩個在時間上相鄰但不在空間上相鄰的主要復合體時，意識體驗會發生什么變化：即“動態實體演化”問題。而且，當這種情況發生在人腦中時，我們動態的自我感覺會發生什么變化？圖3中的例子C就是這種情況，即在時間上相鄰的主要復合體之間的路徑距離為兩個或更多。與上面描述的例子A和B所具有的解釋靈活性不同，這種情況可以被呈現為一個兩難困境，每個困境都有潛在的不可接受的后果。

在困境的第一個方面，我們原始的自我保留在與原始復合體相鄰的區域中。一個新的、獨立的自我在新的復合體中出現。請注意，IIT一直接受在一個生物大腦內（實際上在更簡單的物理系統中）存在多個意識實體（即非零φ復合體），因此，這本身并不比IIT架構中已經確認的部分更令人不安。然而，在這種情況下，新實體在整合信息和意識量方面更大。如果它嵌套了我們原始的自我，我們的自我將被排除原則所消除，只留下新實體（本文不關注嵌套；重點只是強調新實體的重要性）。換句話說，我們必須接受我們的人類意識并不總是生物大腦中最大的意識。

表面上看，困境的第一個方面似乎是可以承受的——也許它還為心理學中的某些話題提供了解釋，如幻人（tulpas）、IFS（內部家庭系統）或多重人格。但這個困境不僅僅是潛在的不安的謙卑，還有實驗成本。IIT在神經科學實驗中的一個合理捷徑是假設大腦中最大的φ結構將對應于主體的意識所在，這為將特定結構映射到那一刻的意識體驗內容，甚至操縱該結構并通過自我報告加強理論的有效性提供了途徑。

在大腦中尋找最大的φ結構有助于激發啟發式方法，以排除大腦的某些部分，這在目前是必要的，因為當IIT的數學應用于大腦的大部分區域時，計算上是不可行的。然而，在困境的第一個方面，可能提供實驗報告的意識實體與大腦中第二大的φ結構相同——或者甚至是更小的復合體。檢查所有這些較小的復合體是一個更具挑戰性的實證和計算任務。盡管如此，重要的是要強調，這一含義或其實驗成本并不與IIT現有理論相矛盾。IIT聲稱存在一個復合體，其因果結構與我們體驗的屬性一一對應，而不是說這個結構在大腦中是任何特定大小（或者必然包含在單個大腦中）（感謝一位審稿人的強調）。實驗任務是找到那個復合體，即使在困境的第一個方面，原則上仍然是可能的。

在困境的第二個方面，自我移動到新的、更大的φ復合體中。然而，根據定義，這必須是一種非局部移動。沒有時間和物理理由讓它通過中間的物理空間。如果這個自我受我們理解的物理定律的約束，并且它可以在不經過中間點的情況下跳到新位置，那么這個自我是什么？一種可能性是，自我是非物理的，因此不受通常在人類尺度上運作的物理定律的約束。然而，IIT現有的內在和外在存在的形而上學將需要調整，以納入這種“非物理、非局部”的性質，并解釋這些不同類型的實體/存在如何相互作用，同時注意避免可能由二元論形而上學帶來的挑戰（參見[57]中的概述）。

第二種可能性是，自我在根本上具有量子力學特性，可能使理論家能夠借鑒量子力學中關于非局部性的見解（盡管量子物理學的本體論遠未解決；仍然有解釋拒絕非局部性）。然而，在我們當前對物理學的理解中，如果自我要具有獨特的量子力學特性，它必須非常小，或者受到某種顯著的物理結構的保護，以在介觀尺度上保持相關的量子屬性。

也許IIT可以在微觀尺度上重新表述——它的數學并不依賴于尺度——但這將是一個遠離神經元構成人類意識基礎單元的主要IIT解釋的重大轉變。同樣，如果量子力學特性是自我定義的必要條件，這將是IIT的一個重大擴展。然而，值得指出的是，IIT研究人員已經開始探索在量子現象背景下應用IIT概念[58,59]。

第三種可能性是，一個時間步和下一個時間步之間看似非局部的轉換實際上是時間宏觀粒化的產物[37]（感謝一位審稿人明確提出這種可能性）。在微觀尺度上檢查時，實際上會有一系列微觀轉換，每個轉換只涉及局部動態，自我每次都在局部移動。

如果粗粒化時間步允許一定程度的模糊性（在IIT v.4.0的某種闡述中），可能已經有足夠的空間允許這種解決方案。或者，在IIT的規范解釋中，一旦最終的微觀時間步到位，計算就會調整，使得多個時間步被粗粒化為多時間步、多單元復合體，這些復合體恰好表現出新的、事后看來與其前身在空間上不連續的目標復合體。從現在的角度來看，那些組成微觀時間步不再內在地存在——它們已經通過第2.5節討論的相同原則被納入新的宏觀時間步復合體中。盡管如此，隨著實時過程的展開，那些微觀時間步確實存在，并允許必要的局部轉換。

為了追求這第三種可能性，IIT需要進一步詳細說明構成粗粒化的動態轉換，基于[37]，同時解決第3.3節中描述的相關問題。

4. 解決困境

第4節描述了三種廣泛的方法來解決困境，而不必接受第3節中描述的兩個困境角（可能）令人不安的含義。第一種方法否認了短期動態持續性的內省證據的有效性，可能轉而接受空個體主義。第二種方法通過遠離IIT解決結合問題的形而上學解決方案來解決困境。第二種方法的性質取決于取代它的新形而上學；簡要提供了三個例子，認識到也可以探索其他的形而上學。第三種方法首先否認了現象學結合的必要性。

4.1 空個體主義解決困境

在空個體主義下，我們對動態持久自我的體驗是一種幻覺（例如，[3]中的討論）。相反，我們只作為個體的、分離的和單一時間步的體驗存在。隨之而來的新問題是，如何解釋我們對動態持續性的幻覺，但有可用的選項。例如，如果單個時間步具有非零的時間持續期，那么可以通過重復訪問一個即時記憶模塊產生一個偽時間箭頭（見[60]的第4.3.3節）。還有更廣泛的關于時間哲學和時間現象學的文獻，可能提供替代的解決方案（[61]中有概述）。

這對困境中的IIT意味著什么？圖3C中“主要復合體”的變化仍然發生，但它們之間實際上沒有“轉移”，因此不需要識別避免（或解釋）超光速信息傳輸的動態。每個時間步都會產生一個新的單一時間步自我集合：每個復合體一個。即使在人腦中有時會出現比我們對應的更大的體驗，它們也不會鏈接到相同的記憶模塊，因此不會被識別為我們自我幻覺動態的一部分。

困境的第一個方面對IIT的神經科學實驗方法的挑戰仍然存在：我們主觀報告的自我可能并不總是我們可以在人腦中識別的最高φ復合體，盡管它必須在系統中的某個地方，并且至少在原則上可以通過實驗識別。然而，根據幻覺動態的實現方式，我們清楚地知道在其他地方尋找的方向：與即時記憶模塊重疊的φ定義的主要復合體或與其傳輸信息的系統。

4.2 通過不同的形而上學來解決困境

第二種解決困境的方法是放棄IIT解決結合問題的形而上學解決方案。這種方法的含義取決于取代它的新形而上學。我們在這里簡要描述了三種可能性，以突出表明這兩種方法都不能輕易地找到解決方案。然而，對這些和其他形而上學方法的全面討論將需要在單獨的論文中進行。

可能性一是重新定義復合體的角色。如果復合體不再是推動因果關系的物質本體論單位，那么就不需要非局部性，因為沒有東西實際上在移動。在這種可能性下，即使作為復合體的一部分，微觀單元仍然繼續內在地存在；復合體是“分析的”而不是“本體論的”現象。

不幸的是，如果微觀單元繼續存在，并在它們形成復合體的地方具有所有正常的因果效力，那么IIT因果圖中嵌入的局部因果關系（即，僅直接單元到單元的相互作用）就足以解釋復合體層面的所有因果行為。換句話說，一個特定的復合體是否具有最高的整合信息變成了一個純粹的命名特征，這不會改變系統整體的行為。根據定義，這些命名特征可以是分析上有用的，存在于觀察者的眼中（或在IIT術語中“外在化”），但它們不會影響實際的因果關系。在這種可能性下，IIT的數學可能對科學家仍然有價值（例如，“弱IIT”解釋，見[4]），但IIT已經失去了它對現象學結合問題的解決方案。在新的形而上學中沒有地方可以讓多個信息單元聚集成一個具有內在存在的單一觀點（只有微觀單元具有基本的本體論存在）。

可能性二保持微觀單元的本體論持久性，同時將復合體解釋為這些單元的模式。復合體不具有作為對象的基本存在，但它們作為模式存在。這將是IIT中除了“內在”和“外在”存在之外需要添加的第三種存在。從這個角度來看，意識本身也被理解為一種模式，而不是一個實體。

這種第二種形而上學否定了IIT對意識作為內在的直覺，因此可能對它的支持者來說是一個太大的步驟。然而，對經驗的模式或過程觀點已經被該領域有影響力的思想家直觀地證明是令人信服的（例如，Dennett，Hofstadter，Minsky等）。

這樣的理論需要首先在原則性的、數學的形式主義中解釋這種第三種存在，并將其與IIT現有的公理聯系起來。還有一些潛在的形而上學問題需要回答，例如“模式”在觀察者或能夠一次性看到模式的實體之外是什么，即不需要預先解決現象學結合問題。

可能性三通過引入不同的“自我”概念來解決這個問題（我們感謝一位審稿人介紹了這種可能性）。與其將每個個體自我與一個單一復合體等同，我們允許多個復合體各自挑選出同一個自我。一個單一的自我可能在時間步內以及跨時間步與多個復合體相關聯。這樣的自我在定義上將在多個位置和時間上具有分布式的范圍，消除了從一個復合體到另一個復合體的非局部轉換的需要。一個純粹的信息自我可能會陷入記憶解決方案（見第4.1節），但不清楚這樣的自我如何能夠扮演作為現象學意識的座位所需的角色，從而消除了意識中非局部移動的需要。相反，“自我”需要是一個現象學自我，即作為我們意識覺知的中心。

需要工作來理論上激發這些“現象學自我”并指定它們作為擴展形式主義的一部分的數學。例如，這些自我可能在存在層次結構的第三層中運作，類似于多單元復合體可以被解釋為與它們的組成（完全包含）微觀單元或單單元復合體相比存在于第二層（它們在實體層面上具有自己的內在存在）。

不幸的是，即使上述問題能夠得到解決，這三種形而上學立場都共享一個令人擔憂的要點。因果關系已經與我們傳統上將我們的意識自我聯系在一起的層面脫節。在可能性一和二中，因果關系仍然完全通過基本存在并無論它們形成什么復合體都持續存在的微觀單元來解釋。在可能性三中，因果關系通過更低的存在層面得到完全解釋，沒有留給現象學自我的。換句話說，這些形而上學調整否認了宏觀尺度意識實體的因果效力，這是IIT當前公理的核心——實際上與我們對代理的體驗相對應。

人類風格意識的現象學可能付出的代價太陡峭，特別是考慮到IIT強調它是為數不多的神經科學基礎理論之一，這些理論認為“我們擁有真正的自由意志——我們有真正的選擇，做出真正的決定，并真正地引起。因為只有真正存在（內在地，為了自己）的東西才能真正引起，我們，而不是我們的神經元，引起我們的意愿行動，并對其后果負責”[2]（第40頁）。

從完全定義的局部因果互動中產生的現象學（在新興結構層面上）是一個經過深入研究的話題（概述在[62]）。已經設計了各種逃避路線，盡管所有都是有爭議的。IIT可以探索這些路線，但似乎很難在保持今天IIT作為許多理論的核心的同時找到一個解決方案。例如，IIT可能希望引入一種強突現形式，以在復合體或自我層面提供新的因果關系，但這將需要從IIT當前以單元級TPM為主導的因果關系方法的重大轉變，并需要應對強突現眾所周知的哲學困難（概述在[63]）。

4.3 否認現象學結合的必要性

另一種選擇是解決現象學結合問題——或者至少拒絕其必然性。如果我們在任何給定時刻的實際體驗實際上并不那么復雜，也許可以通過單個微觀單元，或者至少是某種具有比IIT假設的兩種狀態更高信息復雜性的微觀單元來充分捕捉。換句話說，單位之間永遠不需要現象學結合。也許我們可以將該單元與其他單元的直接因果關系納入，以某種程度增加復雜性。例如，雖然單個單元仍然是意識的中心，但該意識的內容可能結合了該單元的一些直接“單邊”因果關系，盡管不是這些關系另一端的單元（這將重新引入了對現象學結合機制的需求）。

這種方法可能值得探索，但需要應對當前神經科學的觀點，即我們的意識體驗似乎反映了大腦多個部分的信息，并且似乎沒有一個特定的微觀單元可以收集所有有意識體驗的信息（例如，[9]）。它還需要應對基于粒子物理學的普遍觀點，即無論現實的最終單元是什么，它們可能只有適度的信息復雜性。基于粒子的本體論的旅程是朝著粒子物理學標準模型中的單元發展，這些單元具有相對較少的自由度和適度的相互作用集。這些簡單的單元似乎與我們在個別時刻感受到的復雜性體驗相沖突，但如果那種感受到的體驗只是幻覺般的復雜，這個問題可能得到解決。

我們感受到的體驗中的復雜性可能是幻覺嗎？畢竟，一些人認為我們思想的信息容量限制比我們本能感覺到的要窄得多（例如，[64, 65]）。可能可以在視覺系統中找到類似之處。我們的視覺場感覺復雜，但可以解釋為掃視模型表明我們一次只能看到信息上非常簡單的小部分。完整的表觀復雜性并不是一次性全部觀察到的，而是當我們一次只關注那復雜性的一小部分時才觀察到的。表觀的復雜性是一種現象學幻覺，這與本文的動機相矛盾。

5. 結論和未來研究

本文探討了隨著輸入變化、系統狀態變化或神經元/連接重新配置，主要復合體在大腦不同部分隨時間變化的可能理論解釋。我們確定了幾種選擇，每種選擇對IIT的支持者都有潛在的不可接受的后果。表1將討論總結為五個主要選項和潛在關注的主要后果。

我們對這些后果的介紹主要是為了理論清晰，而不是直接批評。IIT的支持者在擁抱一些觀察者認為違反直覺的理論含義方面有著令人欽佩的記錄，例如電子或簡單邏輯門基礎設施中存在一些最小現象體驗（例如，在[53,66]中被接受），意識對微小系統變化的敏感性（被[67]批評；在[2]，第39頁中被接受），容忍具有相同行為但沒有意識系統體驗的僵尸系統（在[68]的第4.2節中被批評，在[69]圖21，[70]中被接受），以及依賴于從未發放且理論上永遠不會發放（但理論上能夠發放）的神經元的意識體驗（在[2]第40頁中被接受）。

盡管如此，一些研究人員可能會因為這些后果或其他原因，如對體驗的功能無關性的擔憂（[68]第2.2節），IIT不可否認的內省與對意識的不確定性之間的可能矛盾[2]（第4.3節），注意到元認知解決方案的可能性[2]（第4.4節），或其他形而上學問題，例如處理意識與物理現實的同時性[71]，而遠離IIT。

我們論文的一個關鍵見解是，排除公理不能輕易從IIT中移除。例如，參考文獻[72]建議IIT移除此公理，以便在考慮個體意識（如人類）如何可能嵌套在可能同樣符合意識標準的更大結構內（如大型經濟體）時具有更大的靈活性[72]。然而，我們的分析將排除公理及其相應的形而上學與IIT對現象學結合問題的解決方案聯系起來。沒有排除，IIT不能輕易解釋人類體驗中常見的意識復雜性——至少在不擁抱副現象性的情況下。這些代價比Schwitzgebel描述的要大得多。與所有形而上學一樣，存在替代解釋——包括在表1中總結的那些——但沒有一個是簡單的。

在沒有重大形而上學調整的情況下，IIT理論家可能會特別傾向于選擇選項1至3。他們可能還希望追求一條可以大大減輕與選項1相關潛在成本的實證研究途徑。健康的人類大腦可能結構是這樣的：所有在歷史上經歷過的路徑上的主要復合體總是相互重疊。換句話說，雖然我們可以想象（并設計）一個具有所描述的問題主要復合體動態的系統，但這樣的動態實際上從未在人類體驗中發生過。因此，我們缺乏對這種動態可能如何被感知的直覺也就不足為奇了。分析這些動態可能在理論上仍然是有益的，但表中列出的“潛在后果”在人類環境中實際上并不適用，因此不應被視為采用選項1的障礙。

在選項1和2中，還存在避免在時間步之間體驗演化中出現超光速信息傳遞的問題，例如，即使對于局部重疊或局部相鄰的主要復合體在時間上的移動也會發生這種情況（第3.3節）。然而，這些問題適用于任何動態分析的IIT，無論對實體連續性和表1中的選項的假設如何。單一時間步中Φ折疊的展開會引發傳播問題，每當φ最大化的時空粒度大于基礎單元時，包括IIT的人類意識的神經元模型。應該可以開發信息傳播動態進入IIT理論以防止這個問題，但目前尚不可用。在這些傳播動態中，可能會暫時存在不同的φ值和復合體分布——這些情況也需要探索。解決這個問題是未來研究的有用途徑，以幫助IIT從主要靜態展示轉向動態理論。

我們的觀點，通過2024年會議的討論得到加強，是不同的IIT理論家或觀察者可能會傾向于選擇本文概述的和表1中不同立場。即使某些研究人員認為正確的選項對其他人來說似乎是顯而易見的，我們希望明確這樣的立場，理解其含義，將概念立場與IIT的數學形式主義聯系起來，并進行支持研究，將有助于IIT繼續其發展。IIT已經是其發展的第4版，并因其對進一步改進保持開放而受到尊重。

原文鏈接： https://www.mdpi.com/1099-4300/27/4/338