特定的環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科學家朱利奧·托諾尼(Guilio
Tononi)于2008年提出，稱一個物理系統要滿足兩個物理基本條件，才能導致意識的出現。

　　北京時間3月23日消息，盡管計算機科學的發展日新月異，各種各樣令人難以置信的成果不斷涌現，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。意識被認為是人類獨一無二的特征，包括了情感和自我認知，以及對周圍事物的知覺。

　　不過，許多科學家認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的博士生，從事有關意識的神經科學研究。在近期為“The
Conversation”網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容。

　　你覺得你現在用來閱讀這篇文章的機器，會對它自身狀態有一種“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的感覺?它或許渴望獲得關注，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分呢?

　　無論從何種角度，這些都不是簡單的問題。特定的環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、復雜的機器和動物都可能展現出意識的跡象。不過，從程度或本質上，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”。如果能夠對意識進行定量分析，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域似乎對意識起著關鍵作用，以及為什么其他區域的受損或移除造成的影響相對較小。在學術圈中，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科學家朱利奧·托諾尼(Guilio
Tononi)于2008年提出。

　　整合信息理論還有一個相當驚人的推論，即意識在原則上可以存在于任何能夠對信息進行合理處理的地方，無論是一個大腦，還是一臺機器。該理論稱，一個物理系統要滿足兩個物理基本條件，才能導致意識的出現。

　　神經科學家洛里·馬里諾(Lori
Marino)的研究發現，海豚的獨特演化史表明，它們“在處理情感的時候表現得非常精明和復雜”，而且，它們的大腦可能已經演化出一種動物界中前所未見的連結形式。

　　如果意識實際上是從一個高度整合的網絡中突然出現的特征，那么所有的復雜系統——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，這個物理系統必須具有豐富的信息。當一個系統對大量事物——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，這個物理系統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雜系統區分開來的“量”。

　　借用數學的語言，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生。

　　Phi理論令人感興趣的一點是，其許多預測都是可以在經驗上進行檢驗的。在一個系統中，如果意識與整合信息的數量是對應的，那么對phi值的估算就應該在不同意識狀態下有所差別。

　　不久前，一個研究團隊開發了一個新設備，據稱能夠對人類大腦里整合信息的相關量進行測量，并檢驗整合信息理論。他們利用電磁脈沖刺激大腦活動，并通過獲得的神經活動復雜性辨別出清醒和麻醉狀態的大腦。

　　同樣的方法還可以用來區分大腦嚴重受損的植物人狀態與最低程度的意識狀態。當患者在睡眠中，從無夢狀態變為做夢狀態時，神經活動也會加強。

　　信息整合理論還預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，盡管其具有的神經元比大腦皮層其他區域的神經元還多4倍，而大腦皮層正是意識產生的基礎，但相比大腦皮層，小腦的神經元呈簡單的晶體結構式排列。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絡中突然出現的特征，那么所有的復雜系統——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)，因為這一觀點認為意識是人類獨有的。