本文发表于《大众科学》的前博客网络，反映了作者的观点，不一定反映《大众科学》的观点
物质如何产生意识？更具体地说，物理对象如何产生像您在阅读这句话时沉浸其中的主观体验？事物是如何变得有意识的？ 这被称为身心问题，或哲学家大卫·查尔默斯所说的“难题”。
我在《科学的终结》中表达了对难题无法解决的怀疑——一种被称为神秘主义的立场。 我在新版中辩称，我的悲观情绪已被泛心论近期的流行所证实。这种古老的学说认为，意识不仅是大脑的属性，也是所有物质的属性，例如我的桌子和咖啡杯。
泛心论在我看来显然是愚蠢的，但并非愚蠢的人——尤其是查尔默斯和神经科学家克里斯托夫·科赫——正在认真对待它。这怎么可能？是什么引起了他们的兴趣？我是否过于草率地否定了泛心论？
关于支持科学新闻报道
如果您喜欢这篇文章，请考虑通过以下方式支持我们屡获殊荣的新闻报道 订阅。通过购买订阅，您正在帮助确保未来能够讲述关于塑造我们当今世界的发现和思想的具有影响力的故事。
这些问题吸引我参加了上个月在纽约大学举行的为期两天的整合信息理论研讨会。 IIT 由神经科学家朱利奥·托诺尼（师从已故的杰拉尔德·埃德尔曼）构思，是一种极其雄心勃勃的意识理论。它适用于所有形式的物质，而不仅仅是大脑，并且暗示泛心论可能是真的。科赫和其他人认真对待泛心论，是因为他们认真对待 IIT。
在研讨会上，查尔默斯、托诺尼、科赫和其他十位演讲者介绍了他们对 IIT 的看法，然后由大约 30 位其他科学家和哲学家进行了辩论。我仍在思考这些主张和反驳，其中一些主张和反驳非常抽象和数学化。在这篇文章中，我将尝试根据研讨会和我的阅读来评估 IIT。如果我犯了一些错误，这是极有可能的，我相信研讨会参与者会让我知道。
难以理解的问题
IIT 提出的一个挑战是晦涩难懂。通俗的解释通常让我怀疑我遗漏了什么。 例如，请参阅卡尔·齐默在《纽约时报》上 2010 年的报道、科赫在 2009 年《大众科学》杂志上发表的文章“意识的‘复杂’理论”，或他 2012 年出版的书籍《意识》。该理论的核心主张是，如果一个系统拥有一种名为 Φ 或 phi 的属性，它就是有意识的，phi 是衡量系统“整合信息”的指标。
Phi 对应于系统中不同部分之间的反馈和相互依赖性。在《意识》中，科赫将 phi 等同于“协同作用”，即一个系统“大于其各部分之和”的程度。 Phi 可以是任何实体（生物或非生物）的属性。 即使质子也可以拥有 phi，因为质子是其夸克相互作用产生的涌现现象。 因此，泛心论。
另一个关键短语是“概念结构”，它似乎对应于信息在特定时刻在特定系统中体现和处理的方式。 概念结构，我将其设想为电路图或流程图，决定——或者更确切地说，就是——有意识的体验。
托诺尼在纽约大学研讨会上开始了关于 IIT 的 90 分钟教程，随后科赫又讲了一个小时。 他们的演讲与他们 2015 年关于 IIT 的论文“意识：无处不在？”相呼应。 虽然这篇论文有一些异想天开的段落（标题呼应了一首老披头士乐队的歌曲），但这段摘录传达了 IIT 令人望而生畏的密集性
……IIT 的核心身份可以很简单地表述为：一种体验等同于一种在本质上最大程度不可简化的概念结构。 更准确地说，一个概念结构完整地指定了体验的数量和质量：系统存在的程度——意识的数量或水平——由其 Φmax 值衡量——概念结构的内在不可简化性； 其存在的方向——意识的质量或内容——由概念结构的形状指定。 如果一个系统的 Φmax = 0，这意味着其因果能力完全可以简化为其各部分的能力，那么它就不能声称存在。 如果 Φmax > 0，则系统无法简化为其各部分，因此它自身存在。 更一般地说，Φmax 越大，系统就越能比 Φmax 较低的系统更充分地声称存在。 根据 IIT，体验的数量和质量是处于某种状态的机制复合体的内在基本属性——以特定方式告知或塑造可能性空间（过去和未来状态）的属性，正如质量被认为是内在的，可以弯曲其周围的时空一样。
托诺尼和科赫在引用 IIT 的经验证据时最为清晰。 小脑似乎比其他神经区域具有更少的内部连接——因此 phi 更低——，在小脑受损的情况下，意识不会受到显著影响。 此外，对瘫痪、无法沟通、“闭锁”患者的脑部扫描显示，那些表现出其他意识迹象的患者的 phi 更高。
但是，托诺尼、科赫和其他人谈论信息、整合和概念结构越多，我就越不理解这些概念。 我还想知道科学家如何测量大脑的 phi 或整合信息，因为他们不了解大脑如何编码信息。
当我向托诺尼坦白我的困惑时，他承认 IIT 需要一段时间才能“渗透”。 研讨会上的其他人似乎也具有抗渗透性。 参与者经常要求托诺尼解决关于该理论的争议，但他的预言式回应并不总是澄清问题。
在研讨会即将结束时，有人问托诺尼，IIT 是否假设意识和物质是截然不同的现象，还是意识只是物质的副产品。 换句话说，IIT 是唯物主义还是二元论的意识理论？ 托诺尼笑了笑，回答说：“它就是它本身。” （也许他的意思是，“IIT 就是 IIT 本身。”）
参与者似乎对 IIT 的一个称为“排除”的假设特别困惑。 根据 IIT，大脑的许多组成部分——神经元、神经节、杏仁核、视觉皮层——可能具有非零 phi，因此也具有微型意识。 但是，由于整个大脑的 phi 超过了其任何组成部分的 phi，因此其意识会抑制或“排除”其组成部分的微型意识。
排除有助于解释为什么我们不会将意识体验为微型感觉的混乱组合，但它具有奇怪的含义。 如果一个群体（例如，IIT 研讨会）的成员开始彼此痴迷地交流，以至于群体的 phi 超过了个人的 phi，则 IIT 预测该群体将变得有意识并抑制个人的意识，将他们变成无意识的“僵尸”。 从一对痴迷的夫妇到美利坚合众国，更小或更大的群体也可能如此。
有意识的 CD 问题
当然，我可能只是太无知而无法评估 IIT。 广义相对论和量子力学也让我感到困惑，但它们表现得相当不错。 因此，计算机科学家斯科特·阿伦森充分掌握了 IIT 的技术细节，但他对该理论表示怀疑，这一点非常重要。 阿伦森在托诺尼和科赫之后发言，称自己是“官方的 IIT 怀疑论者”。 他补充说，“我的午餐似乎没有被下毒，所以谢谢，”
阿伦森重申了他去年在他的博客上提出的批评。 （另请参阅他的后续文章。）他的主要抱怨是 IIT 声称高 phi 会产生意识。 他说：“Phi 可能是意识的必要条件，但肯定不是充分条件。”
阿伦森说，他可以设计各种简单的信息处理系统——例如，二维网格，运行像光盘中使用的纠错代码——这些系统具有极高的 phi。 正如他在他的博客上所说，IIT “不可避免地预测了物理系统中存在大量意识，而任何神志清醒的人都不会认为这些系统是特别‘有意识的’：实际上，这些系统除了应用低密度奇偶校验码或对其输入数据进行其他简单转换之外什么都不做。 此外，IIT 预测这些系统不仅‘稍微’有意识（这没问题），而且它们可能比人类的意识更无限地强大。” [原文粗体。]
阿伦森还指责 IIT 的支持者为该理论辩护的方式前后矛盾。 例如，IIT 支持者引用小脑的低 phi 和缺乏意识作为该理论的证据，但他们不能确定小脑是无意识的； 他们只是根据常识做出合理的推断。
然而，当面对阿伦森的 归谬法 网格论证时，托诺尼接受了 荒谬； 他暗示也许网格是有意识的，并责备阿伦森诉诸常识。 阿伦森在他的博客上反对说：“如果 IIT 预测小脑是无意识的，就将其视为 IIT 的‘成功’，同时又否认 IIT 预测 XOR 门的方形网格是有意识的，就将其视为 IIT 的‘失败’，这是行不通的。” [原文粗体。]
在研讨会上，阿伦森称这种策略为“正面我赢，反面你输”。 换句话说，通过在适合他们目的时诉诸常识，并在不适合时拒绝常识，IIT 支持者使他们的理论免于证伪，因此是不科学的。
尽管如此，阿伦森还是称赞 IIT 支持者提出了一个足够精确的理论供他测试。 正如他在他的博客上所说，“整合信息理论是错误的——出于其核心原因而可以证明是错误的——这一事实使其在有史以来提出的所有意识数学理论中位居前 2% 左右。 在我看来，几乎所有竞争的意识理论都非常模糊、空洞和可塑，以至于它们只能渴望错误。”
循环性问题
托诺尼对阿伦森的批评不以为然。 他说：“我们必须做好准备，迎接极大的惊喜。” 他还暗示，阿伦森批评的是过时的 phi 版本。 托诺尼说，IIT 是“一项正在进行的工作”。
物理学家马克斯·泰格马克是阿伦森在麻省理工学院的同事，也是 IIT 的爱好者，他提出了六个 phi 的替代数学定义，他认为这些定义可能比阿伦森批评的版本问题更少。 阿伦森说，他的分析适用于泰格马克和托诺尼提出的所有 phi 版本。
关于 phi 定义的争论让我想起了曾经流行的复杂性领域的研究人员无法就他们正在研究的内容达成一致。 正如我所指出的，复杂性至少有 40 种不同的定义——其中一些定义涉及信息，而信息是另一个臭名昭著的变幻莫测的概念。
这让我想到哲学家约翰·塞尔对 IIT 的批评。 塞尔的批评不是在纽约大学研讨会上（他没有参加），而是在 2013 年《纽约书评》上对科赫的书籍《意识》的评论中提出的。 塞尔抱怨说，IIT 依赖于对信息概念的盗用
[科赫] 并不是说信息导致意识； 他是说某些信息就是意识，并且因为信息无处不在，所以意识也无处不在。 我认为，如果您仔细分析这一点，您会发现这种观点是不连贯的。 意识独立于观察者。 无论任何人怎么想，我都是有意识的。 但信息通常是相对于观察者的。 例如，这些句子只有相对于我们理解它们的能力才有意义。 因此，您不能通过说意识由信息组成来解释意识，因为信息仅相对于意识而存在。
另请参阅随后托诺尼、科赫和塞尔之间的交流，塞尔在交流中说 IIT“似乎不是一个严肃的科学提议”。 在纽约大学研讨会上，托诺尼和其他 IIT 的支持者驳斥了塞尔的批评，声称塞尔误解了他们对信息的看法。 但在我看来，塞尔击中了 IIT 的主要缺陷。
事实上，塞尔的观点适用于其他以信息为中心的意识理论，包括查尔默斯 20 多年前概述的一种理论（这有助于解释他对 IIT 的亲和力）。 基于信息的意识理论是循环的； 也就是说，它们试图用一个预设意识的概念——信息——来解释意识。
我在 2011 年的一篇文章“为什么信息不能成为现实的基础”中阐述了这种担忧。 这篇文章并非专门针对 IIT，而是针对更普遍的命题，即信息是自然的基本属性，与物质和能量一样。 我将这个想法追溯到物理学家约翰·惠勒的“比特生万物”概念，该概念的灵感来自于信息理论和量子力学之间明显的共鸣。 我写道
在缺乏被告知的对象的情况下，信息概念毫无意义——也就是说，一个能够选择或自由意志的有意识的观察者（对不起，我忍不住了，自由意志是一种痴迷）。 如果世界上所有的人明天都消失了，所有信息也会消失。 缺乏令人惊讶和改变的思想，书籍、电视和计算机将像树桩和石头一样愚蠢。 这个事实似乎非常明显，但似乎被许多信息爱好者忽视了。 认为意识与物质一样基本——惠勒的“参与宇宙”概念暗示了这一点——也与日常经验背道而驰。 物质显然可以在没有意识的情况下存在，但是我们在哪里看到意识在没有物质的情况下存在？ 朝一个人的心脏开枪，他的意识消失了，而他的物质仍然存在。
唯我论问题
此外，像所有意识理论一样，IIT 猛烈撞击了唯我论问题（这是阿伦森批评的核心）。 据我所知，我是宇宙中唯一有意识的实体。 我自信地推断，像我这样的事物——例如其他人——也是有意识的，但当我考虑不太像我的事物时，例如光盘和暗能量，我的信心就会减弱。 （在研讨会上，曾就暗能量是否可能有意识进行过一次小型讨论，科赫打趣道：“让我们不要成为重子沙文主义者。”）唯我论问题对于 IIT 来说尤其尖锐，因为它的泛心论含义。
IIT 支持者已经提出了构建“意识计”的想法，该仪器可以测量任何系统（从 iPhone 到闭锁患者）的 phi，从而测量其意识。 但这种仪器实际上不会像当前的脑部扫描那样检测意识。 没有任何可以想象的仪器可以解决唯我论问题。
总结一下：参加研讨会增强了我对神秘主义的偏见。 我怀疑 IIT 能否带领我们更接近解决身心问题，而且我预测该理论的形而上学包袱——泛心论和所有其他东西——将限制其受欢迎程度。
但我很喜欢这次研讨会。 看到所有那些聪明的参与者都在努力解决存在的最深刻难题，引用笛卡尔、莱布尼茨和休谟以及不到一年前发表的论文，是我很长一段时间以来最令人兴奋的智力体验。 无论 phi 是什么，在研讨会结束时，我的大脑都充满了它。
思考 IIT 也加深了我对身心问题的理解。 在科学主义盛行的时代，我们需要像 IIT 这样的理论来帮助我们重新发现我们自身的神秘性。
后记：有关 IIT 研讨会参与者和其他人对本文的回应，请参阅此后续文章。
延伸阅读:
Integratedinformationtheory.org。
当我们甚至不知道“神经代码”时，大型脑科学新项目有意义吗？?
后后记：IIT 研讨会由纽约大学的意识、大脑和意识中心（由查尔默斯和内德·布洛克共同指导）和全球高级研究所共同赞助。