特定的環(huán)境如何帶給我們意識的體驗，原因是什么，這些依然是我們這個時代最令人困惑的問題。
“整合信息理論”由在美國工作的神經(jīng)科學(xué)家朱利奧·托諾尼(Guilio
Tononi)于2008年提出，稱一個物理系統(tǒng)要滿足兩個物理基本條件，才能導(dǎo)致意識的出現(xiàn)。
北京時間3月23日消息，盡管計算機科學(xué)的發(fā)展日新月異，各種各樣令人難以置信的成果不斷涌現(xiàn)，但批評者們還是爭論稱，機器永遠也無法與人相提并論，除非它們獲得了意識。意識被認(rèn)為是人類獨一無二的特征，包括了情感和自我認(rèn)知，以及對周圍事物的知覺。
不過，許多科學(xué)家認(rèn)為動物也像人類一樣具有意識，而“整合信息理論”(Integrated information theory,
IIT)——又稱為“Phi(Φ)理論”——或許有朝一日可以用來確定機器人是否能顯示出這種行為。
馬修·戴維森(Matthew Davidson)是澳大利亞莫納什大學(xué)的博士生，從事有關(guān)意識的神經(jīng)科學(xué)研究。在近期為“The
Conversation”網(wǎng)站撰寫的一篇文章中，他解釋了什么是整合信息理論，以及該理論之所以重要的原因。以下便是他這篇文章的主要內(nèi)容。
你覺得你現(xiàn)在用來閱讀這篇文章的機器，會對它自身狀態(tài)有一種“是什么樣子”的感覺嗎?那么，一只寵物狗呢?它有沒有對自身狀態(tài)的感覺?它或許渴望獲得關(guān)注，并似乎具有一種獨特的主觀體驗，但這與所謂的意識該如何區(qū)分呢?
無論從何種角度，這些都不是簡單的問題。特定的環(huán)境如何帶給我們意識的體驗，原因是什么，這些依然是我們這個時代最令人困惑的問題。
剛出生的嬰兒、大腦受損的病人、復(fù)雜的機器和動物都可能展現(xiàn)出意識的跡象。不過，從程度或本質(zhì)上，他們這種體驗可能都還不能被稱為“意識”，而只是“知識探求的溫床”。如果能夠?qū)σ庾R進行定量分析，那就將在解答這些問題的道路上邁出一大步。
從臨床的角度來說，任何可能達到這一目的的理論，都需要說明為什么大腦中某些特定區(qū)域似乎對意識起著關(guān)鍵作用，以及為什么其他區(qū)域的受損或移除造成的影響相對較小。在學(xué)術(shù)圈中，有一個理論獲得了越來越多的支持，這便是“整合信息理論”，由在美國工作的神經(jīng)科學(xué)家朱利奧·托諾尼(Guilio
Tononi)于2008年提出。
整合信息理論還有一個相當(dāng)驚人的推論，即意識在原則上可以存在于任何能夠?qū)π畔⑦M行合理處理的地方，無論是一個大腦，還是一臺機器。該理論稱，一個物理系統(tǒng)要滿足兩個物理基本條件，才能導(dǎo)致意識的出現(xiàn)。
神經(jīng)科學(xué)家洛里·馬里諾(Lori
Marino)的研究發(fā)現(xiàn)，海豚的獨特演化史表明，它們“在處理情感的時候表現(xiàn)得非常精明和復(fù)雜”，而且，它們的大腦可能已經(jīng)演化出一種動物界中前所未見的連結(jié)形式。
如果意識實際上是從一個高度整合的網(wǎng)絡(luò)中突然出現(xiàn)的特征，那么所有的復(fù)雜系統(tǒng)——包括所有具有大腦的生物——都可能具有某種最低限度的意識形式。
首先，這個物理系統(tǒng)必須具有豐富的信息。當(dāng)一個系統(tǒng)對大量事物——比如電影的每一幀畫面——有意識時，如果每一幀都明顯不同，那我們就可以說，這種意識體驗是高度差異化的。人的大腦和計算機硬盤都能儲存這類高度差異化的信息，但前者具有意識，而后者沒有。
那么，電腦硬盤和你的大腦之間有什么差別呢?原因之一，是人類大腦具有高度整合的特征。在大腦每次接收信息的時候，都會生成數(shù)十億的交叉連接，遠遠超過目前任何計算機的處理能力。這也將我們帶入第二個基本條件，即要使意識出現(xiàn)，這個物理系統(tǒng)還必須是高度整合的。
無論你意識到什么信息，都會被完整、徹底地呈現(xiàn)給你的思維。舉例來說，你無法將一部電影分解成一系列靜態(tài)的圖片，也無法將各個感官獲取的信息一一分離。所謂的整合，就是一個能將我們的大腦從其他高度復(fù)雜系統(tǒng)區(qū)分開來的“量”。
借用數(shù)學(xué)的語言，整合信息理論嘗試用字母phi(Φ)來描述這個整合信息的量。如果一個系統(tǒng)的phi值較低，比如計算機硬盤，那它就不會有意識;而如果一個系統(tǒng)具有足夠的phi值，比如哺乳動物的大腦，那就意味著能有意識產(chǎn)生。
Phi理論令人感興趣的一點是，其許多預(yù)測都是可以在經(jīng)驗上進行檢驗的。在一個系統(tǒng)中，如果意識與整合信息的數(shù)量是對應(yīng)的，那么對phi值的估算就應(yīng)該在不同意識狀態(tài)下有所差別。
不久前，一個研究團隊開發(fā)了一個新設(shè)備，據(jù)稱能夠?qū)θ祟惔竽X里整合信息的相關(guān)量進行測量，并檢驗整合信息理論。他們利用電磁脈沖刺激大腦活動，并通過獲得的神經(jīng)活動復(fù)雜性辨別出清醒和麻醉狀態(tài)的大腦。
同樣的方法還可以用來區(qū)分大腦嚴(yán)重受損的植物人狀態(tài)與最低程度的意識狀態(tài)。當(dāng)患者在睡眠中，從無夢狀態(tài)變?yōu)樽鰤魻顟B(tài)時，神經(jīng)活動也會加強。
信息整合理論還預(yù)測了小腦對于意識只有極少貢獻的原因。小腦位于大腦半球的后方，盡管其具有的神經(jīng)元比大腦皮層其他區(qū)域的神經(jīng)元還多4倍，而大腦皮層正是意識產(chǎn)生的基礎(chǔ)，但相比大腦皮層，小腦的神經(jīng)元呈簡單的晶體結(jié)構(gòu)式排列。因此，我們可以說小腦富含信息，或者說高度差異化，但是它并不能滿足第二個基本要求，即高度的整合性。
雖然還有更多的工作要做，但從這個意識理論中，還是可以得出許多令人震撼的啟示。如果意識實際上是從一個高度整合的網(wǎng)絡(luò)中突然出現(xiàn)的特征，那么所有的復(fù)雜系統(tǒng)——包括所有具有大腦的生物——都可能具有某種最低限度的意識形式。
再延伸一下，如果意識是以一個系統(tǒng)中整合信息的量來定義的，那我們或許需要拋棄任何形式的“人類例外論”(human
exceptionalism)，因為這一觀點認(rèn)為意識是人類獨有的。
