Интегрированная теория информации

Фи , символ, используемый для интегрированной информации

Интегрированная теория информации ( ИИТ ) пытается объяснить, что такое сознание и почему оно может быть связано с определенными физическими системами. Для любой такой системы теория предсказывает, является ли эта система сознательной, в какой степени она сознательна и какой конкретный опыт она испытывает (см. Центральную идентичность ). Согласно IIT, сознание системы определяется ее причинными свойствами и, следовательно, является внутренним фундаментальным свойством любой физической системы. ^[1]

ИИТ был предложен нейробиологом Джулио Тонони в 2004 году. Последняя версия теории, обозначенная как ИИТ 3.0 , была опубликована в 2014 году ^{[2] [3].}

Обзор [ править ]

Отношение к «трудной проблеме сознания» [ править ]

Дэвид Чалмерс утверждал, что любая попытка объяснить сознание в чисто физических терминах (т.е. начать с законов физики в их нынешней формулировке и вывести необходимое и неизбежное существование сознания) в конечном итоге приводит к так называемой « трудной проблеме ». Вместо того, чтобы пытаться начать с физических принципов и прийти к сознанию, ИИТ «начинается с сознания» (принимает существование сознания как несомненное) и рассуждает о свойствах, которые постулируемый физический субстрат должен обладать для его объяснения. Способность совершить этот прыжок из феноменологиик механизму основывается на предположении ИИТ о том, что если формальные свойства сознательного опыта могут быть полностью объяснены лежащей в основе физической системой, то свойства физической системы должны быть ограничены свойствами опыта. Ограничения физической системы для существования сознания неизвестны и могут существовать в спектре, подразумеваемом исследованиями с участием пациентов с расщепленным мозгом и находящихся в сознании пациентов с отсутствием большого количества вещества мозга .

В частности, ИИТ переходит от феноменологии к механизму, пытаясь определить существенные свойства сознательного опыта (получившие название «аксиомы»), а оттуда - существенные свойства сознательных физических систем (получившие название «постулаты»).

Аксиомы: существенные свойства опыта [ править ]

Аксиомы и постулаты теории интегрированной информации

Аксиомы предназначены для того, чтобы охватить существенные аспекты каждого сознательного опыта. Каждая аксиома должна применяться ко всем возможностям.

Формулировка аксиом немного изменилась по мере развития теории, и самое последнее и полное изложение аксиом выглядит следующим образом:

• Внутреннее существование: Сознание существует : каждый опыт актуален - действительно , мой опыт здесь и сейчас существует (он реален) - это единственный факт, в котором я могу быть уверен немедленно и абсолютно. Более того, мой опыт существует с собственной внутренней точки зрения, независимо от внешних наблюдателей (он по сути реален или актуален).
• Состав: Сознание структурировано : каждый опыт состоит из множества феноменологических различий , элементарных или более высокого порядка. Например, в одном опыте я могу различить книгу, синий цвет, синюю книгу, левую сторону, синюю книгу слева и так далее.
• Информация: Сознание специфично : каждый опыт является таким, каким он есть, - будучи составленным из определенного набора конкретных феноменальных различий, - тем самым отличается от других возможных переживаний ( дифференциация). Например, опыт может включать феноменальные различия, определяющие большое количество пространственных местоположений, несколько положительных концепций, таких как спальня (в отличие от отсутствия спальни), кровать (в отличие от отсутствия кровати), книга (в отличие от отсутствия спальни). книга), синий цвет (в отличие от отсутствия синего), «привязки» высшего порядка различий первого порядка, такие как синяя книга (в отличие от отсутствия синей книги), а также многие негативные концепции, такие как отсутствие синей книги. птица (в отличие от птицы), без велосипеда (в отличие от велосипеда), без куста (в отличие от куста) и т. д. Точно так же переживание чистой тьмы и тишины является особым образом - оно имеет определенные качества, которые у него есть (ни спальни, ни кровати, ни книги, ни синего цвета, ни любого другого объекта, цвета, звука, мысли и т. Д. ). И будучи таким,он обязательно отличается от большого количества альтернативных переживаний, которые я мог бы получить, но на самом деле у меня нет.
• Интеграция: Сознание едино : каждый опыт несводим и не может быть подразделен на не взаимозависимые, непересекающиеся подмножества феноменальных различий. Таким образом, я испытываю всю визуальную сцену, а не левую часть поля зрения независимо от правой (и наоборот). Например, переживание слова «ПОТОМУ ЧТО», написанное в середине пустой страницы, не сводится к переживанию видения «БЫТЬ» слева и переживания видения «ПРИЧИНЫ» справа. Точно так же просмотр синей книги не сводится к просмотру книги без синего цвета плюс синий цвет без книги.
• Исключение: сознание определенно, в содержании и пространственно-временном уровне: каждый опыт имеет набор феноменальных различий, которые он имеет, ни меньше (подмножество), ни больше (надмножество), и он течет со скоростью, с которой он течет, ни быстрее, ни медленнее. Например, я вижу тело на кровати в спальне, книжный шкаф с книгами, одна из которых - синяя книга, но у меня нет опыта с меньшим содержанием - скажем, без феноменального различие синий / не синий или цветной / неокрашенный; или с большим содержанием - скажем, с дополнительным феноменальным различием высокого / низкого кровяного давления. Более того, мой опыт протекает с определенной скоростью - каждый опыт занимает, скажем, сотню миллисекунд или около того, - но у меня нет опыта, который охватывает всего несколько миллисекунд или вместо этого минуты или часы.
  -  Доктор Джулио Тонони , Интегрированная теория информации , Scholarpedia ^[3]

Постулаты: свойства, необходимые для физического субстрата [ править ]

Аксиомы описывают закономерности в сознательном опыте, и IIT пытается объяснить эти закономерности. Чем объясняется тот факт, что каждый опыт существует, структурирован, дифференцирован, унифицирован и определен? IIT утверждает, что существование основной причинной системы с такими же свойствами предлагает наиболее экономное объяснение. Таким образом, физическая система, если она сознательна, является таковой в силу своих причинных свойств.

Свойства, требуемые от сознательного физического субстрата, называются «постулатами», поскольку существование физического субстрата само по себе только постулируется (помните, IIT утверждает, что единственное, в чем можно быть уверенным, - это в существовании собственного сознания). В дальнейшем под «физической системой» понимается набор элементов, каждый из которых имеет два или более внутренних состояний, входы, влияющие на это состояние, и выходы, на которые влияет это состояние (естественные примеры - нейроны или логические элементы). . Исходя из этого определения «физической системы», постулаты следующие:

• Внутреннее существование: чтобы объяснить внутреннее существование опыта, система, состоящая из элементов в состоянии, должна существовать внутренне (быть актуальной): в частности, чтобы существовать, она должна иметь причинно-следственную силу, поскольку нет смысла предполагать что что-то существует, если ничто не может повлиять на это, или если это не может повлиять ни на что. Более того, чтобы существовать со своей собственной внутренней точки зрения, независимой от внешних наблюдателей, система элементов в государстве должна обладать причинно-следственной силой на себя, независимо от внешних факторов. Причинно-следственная сила может быть установлена ​​с учетом причинно-следственного пространства.с осью для всех возможных состояний системы в прошлом (причины) и будущем (следствия). В рамках этого пространства достаточно показать, что «вмешательство», которое устанавливает систему в некоторое начальное состояние (причину), сохраняя фиксированное состояние элементов вне системы (фоновые условия), может привести с вероятностью, отличной от случайности до ее настоящее состояние; и наоборот, установка системы в ее текущее состояние приводит с вероятностью выше шанса к какому-то другому состоянию (эффекту).
• Состав: система должна быть структурирована: подмножества элементов, составляющих систему, составленных в различных комбинациях, также обладают причинно-следственной силой внутри системы. Таким образом, если система ABC состоит из элементов A , B и C , любое подмножество элементов (ее набор мощности), включая A , B , C , AB , AC , BC , а также всю систему ABC , может составляют механизм, обладающий причинно-следственной силой. Композиция позволяет элементарным элементам (первого порядка) формировать отдельные механизмы более высокого порядка, а множественным механизмам - формировать структуру.
• Информация: система должна определять причинно-следственную структуру, которая есть конкретным образом: определенный набор определенных причинно-следственных репертуаров, тем самым отличаясь от других возможных (дифференциация). Причинно-следственный репертуар полностью характеризует причинно-следственную силу механизма в системе, делая явными все его причинно-следственные свойства. Его можно определить, возмущая систему всеми возможными способами, чтобы оценить, как механизм в его нынешнем состоянии влияет на вероятность прошлого и будущего состояний системы. Вместе причинно-следственный репертуар, определяемый каждой композицией элементов внутри системы, определяет причинно-следственную структуру. ...
• Интеграция: причинно-следственная структура, заданная системой, должна быть унифицирована: она должна быть по сути несводимой к структуре, заданной невзаимозависимыми подсистемами, полученными однонаправленными разделами . Разделы производятся однонаправленно, чтобы гарантировать, что причинно-следственная сила по своей природе нередуцируема - с внутренней точки зрения системы, - что подразумевает, что каждая часть системы должна иметь возможность как воздействовать, так и подвергаться влиянию остальной системы. Внутренняя несводимость может быть измерена как интегрированная информация ( "большое фи" или неотрицательное число), которая количественно определяет, в какой степени структура причинно-следственных связей, определяемая элементами системы, изменяется, если система разделена (сокращена или сокращена) вдоль ее границ. минимальный раздел${\ textstyle \ Phi}$(тот, который имеет наименьшее значение). Напротив, если раздел системы не влияет на ее причинно-следственную структуру, то целое сводится к этим частям. Если целое не имеет причинно-следственной силы сверх своих частей, тогда нет смысла предполагать, что целое существует само по себе: таким образом, наличие неснижаемой причинно-следственной силы является еще одним предварительным условием существования. Этот постулат также применим к индивидуальным механизмам: подмножество элементов может способствовать определенному аспекту опыта, только если их совокупный причинно-следственный репертуар не может быть сокращен минимальным разделением механизма ( «малое фи» или ).${\ textstyle \ varphi}$
• Исключение: причинно-следственная структура, определяемая системой, должна быть определенной: она определяется для единственного набора элементов - ни меньше, ни больше - того, по отношению к которому она является максимально несводимой с ее внутренней точки зрения ( Φ Максимум {\ textstyle \ Phi ^ {\ textrm {Макс}}} ), тем самым предъявляя максимальные претензии на внутреннее существование. ... Что касается причинно-следственной связи, это приводит к тому, что "выигрышная" причинно-следственная структура исключает альтернативные причинно-следственные структуры, определенные перекрывающимися элементами, иначе возникнет причинно-следственная сверхдетерминация. ... Можно сказать, что постулат исключения усиливает бритву Оккама (сущности не следует умножать сверх необходимости): более экономно постулировать существование единой причинно-следственной структуры над системой элементов - той, которая является максимально несводимой. с внутренней точки зрения системы - чем множество перекрывающихся причинно-следственных структур, существование которых не имело бы дальнейшего значения. Постулат исключения также применим к отдельным механизмам:подмножество элементов в состоянии определяет причинно-следственный репертуар, который является максимально несократимым (MICE ) внутри системы ( ), называемый основной концепцией, или для краткости концепцией . Опять же, он не может дополнительно указать причинно-следственный репертуар, перекрывающий одни и те же элементы, потому что в противном случае разница, которую создает механизм, будет учитываться несколько раз. ... Наконец, постулат об исключении также применяется к пространственно-временным зернам, подразумевая, что концептуальная структура задается для определенного размера зерна в пространстве (кварки, атомы, нейроны, нейронные группы, области мозга и т. Д.) И во времени. (микросекунды, миллисекунды, секунды, минуты и т. д.), тот, в котором${\ textstyle \ Phi ^ {\ textrm {Макс}}}$${\ textstyle \ Phi}$достигает максимума. ... Еще раз, это означает, что механизм не может определять причинно-следственный репертуар на конкретном временном уровне, а дополнительные эффекты - на более мелком или более крупном, иначе различия, создаваемые механизмом, будут учитываться многократно.
  -  Доктор Джулио Тонони , Интегрированная теория информации , Scholarpedia ^[3]

Математика: формализация постулатов [ править ]

Полный и подробный отчет о математической формализации IIT см. В справочнике. ^[2] Нижеследующее предназначено как краткое изложение, адаптированное из ^[4] наиболее важных задействованных величин. Псевдокод алгоритмов, используемых для вычисления этих величин, можно найти по ссылке. ^[5] Для наглядной иллюстрации алгоритма см. Дополнительные материалы к статье, описывающей набор инструментов PyPhi. ^[6]

Система относится к набору элементов, каждый из которых имеет два или более внутренних состояний, которые влияют на входы , что состояние, и выходы , которые находятся под влиянием этого состояния. Механизм относится к подгруппе элементов системы. Приведенные ниже величины на уровне механизма используются для оценки интеграции любого данного механизма, а величины на уровне системы используются для оценки интеграции наборов механизмов («наборы наборов»).

Чтобы применить формализм IIT к системе, должна быть известна ее полная матрица вероятностей перехода (TPM). TPM определяет вероятность, с которой любое состояние системы переходит в любое другое состояние системы. Каждая из следующих величин рассчитывается восходящим образом из TPM системы.

Количества на уровне механизма
Причинно-следственная репертуар представляет собой набор из двух вероятностных распределений, описывающая как механизм в его нынешнем состоянии сдерживает прошлые и будущие состояния множеств элементов системы и , соответственно.${\textstyle {\textrm {CER}}(m_{t},\,Z_{t\pm 1})=\{p_{\textrm {cause}}(z_{t-1}|m_{t}),\,p_{\textrm {effect}}(z_{t+1}|m_{t})\}}$${\textstyle M_{t}}$${\textstyle m_{t}}$${\textstyle Z_{t-1}}$${\textstyle Z_{t+1}}$ Обратите внимание, что это может отличаться от , поскольку элементы, на которые влияет механизм, могут отличаться от элементов, которые на него влияют. ${\textstyle Z_{t-1}}$${\textstyle Z_{t+1}}$
Раздел представляет собой группировку элементов системы, где соединение между частями и инъецирует независимый шум. Для простого двоичного элемента, который выводится на простой двоичный элемент , введение соединения с независимым шумом означает, что входное значение, которое получает, или полностью не зависит от фактического состояния , что делает причинно неэффективным.${\textstyle P=\{M_{1},Z_{1};M_{2},Z_{2}\}}$${\textstyle \{M_{1},Z_{1}\}}$${\textstyle \{M_{2},Z_{2}\}}$${\textstyle A}$${\textstyle B}$${\textstyle A\to B}$${\textstyle A}$${\textstyle 0}$${\textstyle 1}$${\textstyle B}$${\textstyle B}$ ${\textstyle P_{t\pm 1}}$ обозначает пару разделов, одна из которых рассматривается при рассмотрении причин механизма, а другая - при рассмотрении его последствий.
Расстояние земного движителя используется для измерения расстояний между распределениями вероятностей и . EMD зависит от выбора пользователем наземного расстояния между точками в метрическом пространстве, в котором измеряются распределения вероятностей, которое в IIT является пространством состояний системы. При вычислении EMD с помощью системы простых бинарных элементов базовое расстояние между состояниями системы выбирается равным их расстоянию Хэмминга .${\textstyle {\textrm {EMD}}(p_{1},\,p_{2})}$${\textstyle p_{1}}$${\textstyle p_{2}}$
Интегрированная информация измеряет несводимость причинно-следственного репертуара по отношению к разбиению , полученную путем объединения несократимости составляющих его причинно-следственных репертуаров по отношению к одному и тому же разбиению.${\textstyle \varphi }$${\textstyle P_{t\pm 1}}$ Неприводимость причины репертуара в отношении дается , а так же для эффекта репертуара.${\textstyle P_{t-1}}$${\textstyle \varphi _{\textrm {cause}}(m_{t},\,Z_{t-1},\,P_{t-1})={\textrm {EMD}}(p_{\textrm {cause}}(z_{t-1}|m_{t}),\,p_{\textrm {cause}}(z_{1,t-1}|m_{1,t})\times p_{\textrm {cause}}(z_{2,t-1}|m_{2,t}))}$ В сочетании, и выход Неприводимость в целом: . ${\textstyle \varphi _{\textrm {cause}}}$${\textstyle \varphi _{\textrm {effect}}}$${\textstyle {\textrm {CER}}}$${\textstyle \varphi (m_{t},\,Z_{t\pm 1},\,P_{t\pm 1})=\min(\varphi _{\textrm {cause}}(m_{t},\,Z_{t-1},\,P_{t-1}),\varphi _{\textrm {effect}}(m_{t},\,Z_{t+1},\,P_{t+1})).}$
Минимальной информация разделы механизма и его компетенция определяются . Раздел с минимальной информацией - это раздел, который меньше всего влияет на причинно-следственный репертуар. По этой причине его иногда называют разделом с минимальной разницей .${\textstyle {\textrm {MIP}}(m_{t},\,Z_{t\pm 1})=\operatorname {*} {\arg \,\min }_{P_{t\pm 1}}\,(\varphi (m_{t},\,Z_{t\pm 1},\,P_{t\pm 1}))}$ Обратите внимание, что «раздел» с минимальной информацией, несмотря на свое название, на самом деле является парой разделов. Мы называем эти перегородки и .${\textstyle {\textrm {MIP}}_{\textrm {cause}}}$${\textstyle {\textrm {MIP}}_{\textrm {effect}}}$
Существует по крайней мере один выбор элементов, по которым причинно-следственный репертуар механизма максимально несократим (другими словами, по которым он является самым высоким). Мы называем это выбором элементов и говорим, что этот выбор определяет максимально несводимый причинно-следственный репертуар .${\textstyle \varphi }$${\textstyle Z_{t\pm 1}^{*}=\{Z_{t-1}^{*},\,Z_{t+1}^{*}\}}$ Формально, а .${\textstyle Z_{t-1}^{*}=\{\operatorname {*} {\arg \,\max }_{Z_{t-1}}\,(\varphi _{\textrm {cause}}(m_{t},\,Z_{t-1},\,{\textrm {MIP}}_{\textrm {cause}}))\}}$${\textstyle Z_{t+1}^{*}=\{\operatorname {*} {\arg \,\max }_{Z_{t+1}}\,(\varphi _{\textrm {effect}}(m_{t},\,Z_{t+1},\,{\textrm {MIP}}_{\textrm {effect}}))\}}$
Концепция является максимально неприводимым причинно-следственная репертуар механизма в его текущем состоянии за кадром , и описывает причинную роль в рамках системы. Неформально это сфера действия концепции и определяет, о чем она «идет».${\textstyle {\textrm {CER}}(m_{t},\,Z_{t\pm 1}^{*})=\{p_{\textrm {cause}}(z_{t-1}^{*}|m_{t}),\,p_{\textrm {effect}}(z_{t+1}^{*}|m_{t})\}}$${\textstyle M_{t}}$${\textstyle m_{t}}$${\textstyle Z_{t\pm 1}^{*}}$${\textstyle M_{t}}$${\textstyle Z_{t\pm 1}^{*}}$ Внутренняя причинно-следственная сила в это сила концепции, и определяется по формуле:${\textstyle m_{t}}$${\textstyle \varphi ^{\textrm {Max}}(m_{t})=\varphi (m_{t},\,Z_{t\pm 1}^{*},\,{\textrm {MIP}})=\min(\varphi _{\textrm {cause}}(m_{t},\,Z_{t-1}^{*},\,{\textrm {MIP}}_{\textrm {cause}}),\,\varphi _{\textrm {effect}}(m_{t},\,Z_{t+1}^{*},\,{\textrm {MIP}}_{\textrm {effect}}))}$

Количества на системном уровне
Структура причинно-следственная есть множество концепций , определенных все механизмы с в рамках системы в его текущем состоянии . Если система оказывается сознательной, ее причинно-следственную структуру часто называют концептуальной структурой .${\textstyle C(s_{t})}$${\textstyle \varphi ^{\textrm {Max}}(m_{t})>0}$${\textstyle S_{t}}$${\textstyle s_{t}}$
Однонаправленный раздел представляет собой группировку элементов системы , где соединения из множества элементов , чтобы инъецируют независимый шум.${\textstyle P_{\to }=\{S_{1},S_{2}\}}$${\textstyle S_{1}}$${\textstyle S_{2}}$
Увеличенное расстояние землеройных машин используется для измерения минимальных затрат на преобразование причинно-следственной структуры в структуру . Неформально можно сказать, что, в то время как EMD переносит вероятность состояния системы на расстояние между двумя состояниями системы, XEMD переносит силу концепции на расстояние между двумя концепциями.${\textstyle {\textrm {XEMD}}(C_{1},\,C_{2})}$${\textstyle C_{1}}$${\textstyle C_{2}}$ В XEMD, «земля» , чтобы транспортировать это внутренняя сила причинно-следственной ( ), а расстояние между основанием понятиями и с репертуаром вызывает и и эффект репертуар и задаются . ${\textstyle \varphi ^{\textrm {Max}}}$${\textstyle A}$${\textstyle B}$${\textstyle A_{\textrm {cause}}}$${\textstyle B_{\textrm {cause}}}$${\textstyle A_{\textrm {effect}}}$${\textstyle B_{\textrm {effect}}}$${\textstyle {\textrm {EMD}}(A_{\textrm {cause}},\,B_{\textrm {cause}})+{\textrm {EMD}}(A_{\textrm {effect}},\,B_{\textrm {effect}})}$
Интегрированная (концептуальная) информация измеряет несводимость причинно-следственной структуры по отношению к однонаправленному разбиению. фиксирует, насколько изменен причинно-следственный репертуар механизмов системы и сколько внутренней причинно-следственной связи power ( ) теряется из-за разделения .${\textstyle \Phi (s_{t},\,P_{\to })={\textrm {XEMD}}(C(s_{t})|C(s_{t},\,P_{\to }))}$${\textstyle \Phi }$${\textstyle \varphi ^{\textrm {Max}}}$${\textstyle P_{\to }}$
Минимальная информация разделы из набора элементов в состоянии задается . Раздел с минимальной информацией - это однонаправленный раздел, который меньше всего влияет на причинно-следственную структуру .${\textstyle {\textrm {MIP}}(s_{t})=\operatorname {*} {\arg \,\min }_{P_{\to }}\,(\Phi (s_{t},\,\,P_{\to }))}$${\textstyle C(s_{t})}$
Внутренняя причинно-следственная мощность множества элементов в состоянии задается таким образом, что для любых других с , . Согласно IIT, система - это степень, в которой можно сказать, что она существует.${\textstyle \Phi ^{\textrm {Max}}(s_{t}^{*})=\Phi (s_{t}^{*},\,{\textrm {MIP}}(s_{t}^{*}))}$${\textstyle S_{t}}$${\textstyle (S_{t}\cap S_{t}^{*})\neq \emptyset }$${\textstyle \Phi (s_{t})\leq \Phi (s_{t}^{*})}$${\textstyle \Phi ^{\textrm {Max}}}$
Комплекс представляет собой набор элементов с , и , таким образом , определяет максимально неприводимую структуру причинно-следственных , также называется концептуальная структура . Согласно IIT, комплексы - это сознательные сущности.${\textstyle S_{t}^{*}}$${\textstyle \Phi ^{\textrm {Max}}=\Phi (s_{t}^{*})>0}$

Причинно-следственная связь [ править ]

Для системы простых бинарных элементов причинно-следственное пространство образовано осями, по одной для каждого возможного прошлого и будущего состояния системы. Любой причинно-следственный репертуар , который определяет вероятность каждого возможного прошлого и будущего состояния системы, можно легко изобразить как точку в этом многомерном пространстве: положение этой точки вдоль каждой оси определяется вероятностью этого состояние, как указано в . Если точка также имеет скалярную величину (которую можно неформально рассматривать как, например, «размер» точки), то она может легко представлять концепцию: причинно-следственный репертуар концепции определяет местоположение точки в причинно-следственное пространство, а значение концепции определяет величину этой точки.${\displaystyle N}$${\displaystyle 2\times 2^{N}}$${\displaystyle R}$${\displaystyle R}$${\displaystyle \varphi ^{\textrm {Max}}}$

Таким образом, концептуальная структура может быть изображена как совокупность точек в причинно-следственном пространстве. Каждая точка называется звездой , а величина каждой звезды ( ) - это ее размер .${\displaystyle C}$${\displaystyle \varphi ^{\textrm {Max}}}$

Центральная идентичность [ править ]

ИИТ обращается к проблеме разума и тела , предлагая тождество между феноменологическими свойствами опыта и каузальными свойствами физических систем: концептуальная структура, определяемая комплексом элементов в состоянии, идентична его опыту.

В частности, форма концептуальной структуры в причинно-следственном пространстве полностью определяет качество опыта, в то время как несводимость концептуальной структуры определяет уровень, на котором она существует (т. Е. Уровень сознания комплекса). Максимально несводимый причинно-следственный репертуар каждого понятия в рамках концептуальной структуры определяет, какой вклад концепция вносит в качество опыта, в то время как его несводимость определяет, насколько эта концепция присутствует в опыте.${\displaystyle \Phi ^{\textrm {Max}}}$${\displaystyle \varphi ^{\textrm {Max}}}$

Согласно IIT, переживание, таким образом, является внутренним свойством комплекса механизмов в состоянии.

Расширения [ править ]

Вычисление системы даже небольшого размера часто бывает сложно с вычислительной точки зрения ^[6], поэтому были предприняты усилия для разработки эвристических или косвенных мер интегрированной информации. Например, Masafumi Оидзуй и его коллеги разработали как ^[7] и геометрическую интегрированную информацию или , ^[8] , которые являются практическими аппроксимациями для интегральной информации. Они связаны с прокси-мерами, разработанными ранее Анила Сетом и Адамом Барреттом. ^[9] Однако ни одна из этих косвенных мер не имеет математически доказанной связи с фактическим значением, что усложняет интерпретацию анализа, в котором они используются. Они могут давать качественно разные результаты даже для очень маленьких систем.${\displaystyle \Phi ^{\textrm {Max}}}$${\displaystyle \Phi ^{*}}$${\displaystyle \Phi ^{G}}$${\displaystyle \Phi ^{\textrm {Max}}}$^[10]

Существенной вычислительной проблемой при вычислении интегрированной информации является поиск минимального информационного раздела нейронной системы, который требует перебора всех возможных сетевых разделов. Чтобы решить эту проблему, Даниэль Токер и Фридрих Т. Зоммер показали, что спектральное разложение корреляционной матрицы динамики системы является быстрым и надежным заместителем минимального информационного разбиения. ^[11]

Связанные экспериментальные работы [ править ]

В то время как алгоритм ^{[6] [5]} для оценки системной и концептуальной структуры относительно прост, его высокая временная сложность делает его вычислительно труднопреодолимым для многих представляющих интерес систем. ^[6] Иногда для получения приблизительных оценок интегрированной информации сложной системы можно использовать эвристические методы и аппроксимации, но точные вычисления часто невозможны. Эти вычислительные проблемы в сочетании с и без того сложной задачей надежной и точной оценки сознания в экспериментальных условиях затрудняют проверку многих предсказаний теории.${\displaystyle \Phi ^{\textrm {Max}}}$

Несмотря на эти проблемы, исследователи попытались использовать меры интеграции и дифференциации информации для оценки уровней сознания у различных субъектов. ^{[12] [13]} Например, недавнее исследование с использованием менее ресурсоемкого прокси-сервера для смогло надежно различить различные уровни сознания в состоянии бодрствования, сна (сновидения и без сна), анестезии и коматозного состояния (вегетативное или бессонное). y минимально сознательные и замкнутые) люди. ^[14]${\displaystyle \Phi ^{\textrm {Max}}}$

ИИТ также делает несколько прогнозов, которые хорошо согласуются с существующими экспериментальными данными и могут использоваться для объяснения некоторых противоречивых выводов в исследованиях сознания. ^[3] Например, ИИТ можно использовать для объяснения того, почему некоторые области мозга, такие как мозжечок , не влияют на сознание, несмотря на их размер и / или функциональную важность.

Прием [ править ]

Интегрированная теория информации получила широкую критику и поддержку.

Поддержка [ править ]

Нейробиолог Кристоф Кох , который помог разработать теорию, назвал ИИТ «единственной действительно многообещающей фундаментальной теорией сознания». ^[15] Технолог и бывший исследователь ИИТ Вирджил Гриффит говорит, что «ИИТ в настоящее время является ведущей теорией сознания». Однако его ответ на вопрос, является ли ИИТ верной теорией: «Вероятно, нет». ^[16]

Дэниел Деннетт рассматривает ИИТ как теорию сознания с точки зрения «интегрированной информации, которая использует теорию информации Шеннона новым способом». Как таковой, он играет «очень ограниченную роль для предметности : он измеряет объем информации Шеннона, которую система или механизм имеет о своем собственном предыдущем состоянии, то есть состояния всех ее частей». ^[17]

Критика [ править ]

Одна из критических замечаний заключается в том, что утверждения ИИТ как теории сознания «в настоящий момент не научно обоснованы и не проверены». ^[18]

Принстонский нейробиолог Майкл Грациано отвергает ИИТ как лженауку . Он утверждает, что ИИТ - это «магическая теория», у которой «нет шансов на научный успех или понимание». ^[19]

Теоретик-информатик Скотт Ааронсон раскритиковал IIT, продемонстрировав своей собственной формулировкой, что неактивная серия логических ворот, организованная правильным образом, будет не только сознательной, но и «неограниченно более сознательной, чем люди». ^[20] Сам Тонони согласен с оценкой и утверждает, что, согласно IIT, даже более простое устройство неактивных логических вентилей, если оно достаточно велико, также было бы разумным. Однако он далее утверждает, что это скорее сильная сторона ИИТ, чем слабость. ^{[21] [22]}

Рецензируемый комментарий 58 ученых, занимающихся научным изучением сознания, отвергает эти выводы о логических воротах как «загадочные и неопровержимые утверждения», которые следует отличать от «эмпирически продуктивных гипотез». ^{[23] [ требуется разъяснение ]} ИИТ как научная теория сознания подвергалась критике в научной литературе как «либо ложная, либо ненаучная» только по своим собственным определениям. ^[24] ИИТ также осуждается другими членами поля сознания как требующий «ненаучного прыжка веры». ^[25] Теорию также высмеивали за то, что она не ответила на основные вопросы, требуемые от теории сознания. Философ Адам Паутц говорит: «До тех пор, пока сторонники ИИТ не ответят на эти вопросы, они не предложат четкую теорию, которая может быть оценена как истинная или ложная». ^[26]

Влиятельный философ Джон Сёрл подверг критике теорию, заявив: «Теория подразумевает панпсихизм» и «Проблема с панпсихизмом не в том, что он ложен; он не поднимается до уровня ложности. Строго говоря, это бессмысленно, потому что нет ясности. понятие было дано иску ". ^[27]

Математика IIT также подвергалась критике, поскольку «для высокого значения Φ требуются узкоспециализированные структуры, неустойчивые к незначительным возмущениям». ^[28] Эта восприимчивость к незначительным нарушениям не согласуется с эмпирическими результатами о нейропластичности человеческого мозга.

Вычислительная управляемость меры Φ была поставлена ​​под сомнение. По словам Макса Тегмарка, «предложенная IIT мера интеграции вычислительно невыполнима для больших систем, которые суперэкспоненциально растут вместе с информационным содержанием системы». ^[29] В результате, Φ можно только аппроксимировать. Однако разные способы аппроксимации Φ дают радикально разные результаты. ^{[30] В} других работах показано, что Φ можно вычислить в некоторых моделях нейронных сетей с большим средним полем, хотя некоторые предположения теории должны быть пересмотрены, чтобы зафиксировать фазовые переходы в этих больших системах. ^{[31] [32]}

Философ Тим Бейн подверг критике аксиоматические основы теории. ^[33] Он заключает, что «так называемые« аксиомы », которые Тонони и др. призыв не квалифицироваться как подлинные аксиомы ».

Критике подвергались и различные аспекты ИИТ. Это включает:

• ИИТ предлагает условия, которые необходимы для осознания, но критики полагают, что их может быть недостаточно. ^[34]
• Говорят, что ИИТ утверждает, что его аксиомы самоочевидны. ^{[35] [ требуется пояснение ]}
• Философы- функционалисты критиковали ИИТ за нефункционализм. ^[35]
• Определение сознания в ИИТ подверглось прямой критике. ^{[34] [35] [ требуется разъяснение ]}

См. Также [ править ]

Ссылки [ править ]

Внешние ссылки [ править ]

Викискладе есть медиафайлы, связанные с теорией интегрированной информации .

Статьи по теме [ править ]

• Тонони, Джулио; Боли, Мелани; Массимини, Марчелло; Кох, Кристоф (2016). «Интегрированная теория информации: от сознания к его физическому субстрату». Обзоры природы Неврология . 17 (7): 450–461. DOI : 10.1038 / nrn.2016.44 . PMID  27225071 . S2CID  21347087 .
• Тонони, Джулио (2015). «Интегрированная теория информации» . Scholarpedia . 10 (1): 4164. Bibcode : 2015SchpJ..10.4164T . DOI : 10,4249 / scholarpedia.4164 .
• Оидзуми, Масафуми; Албантакис, Лариса; Тонони, Джулио (2014). «От феноменологии к механизмам сознания: интегрированная теория информации 3.0» . PLOS Вычислительная биология . 10 (5): e1003588. Bibcode : 2014PLSCB..10E3588O . DOI : 10.1371 / journal.pcbi.1003588 . PMC  4014402 . PMID  24811198 . S2CID  2578087 .
• Интегрированная теория информации: обновленный отчет (2012) (первая презентация IIT 3.0)
• Тонони, Джулио (2008). «Сознание как целостная информация: предварительный манифест» . Биологический бюллетень . 215 (3): 216–242. DOI : 10.2307 / 25470707 . JSTOR  25470707 . PMID  19098144 .
• Тонони, Джулио (2004). «Информационная интегральная теория сознания» . BMC Neuroscience . 5 : 42. DOI : 10,1186 / 1471-2202-5-42 . PMC  543470 . PMID  15522121 .

Сайты [ править ]

• Integratedinformationtheory.org : ресурс для изучения ИИТ; имеет графический пользовательский интерфейс для PyPhi.
• «Интегрированная информационная теория сознания» . Интернет-энциклопедия философии .

Программное обеспечение [ править ]

• PyPhi : пакет Python с открытым исходным кодом для вычисления интегрированной информации.
  • Майнер, Уильям Г. П.; Маршалл, Уильям; Албантакис, Лариса; Финдли, Грэм; Марчман, Роберт; Тонони, Джулио (2018). «PyPhi: набор инструментов для интегрированной теории информации» . PLOS Вычислительная биология . 14 (7): e1006343. arXiv : 1712.09644 . Bibcode : 2018PLSCB..14E6343M . DOI : 10.1371 / journal.pcbi.1006343 . PMC  6080800 . PMID  30048445 .
  • Графический пользовательский интерфейс
  • Документация

Книги [ править ]

• Ощущение самой жизни: почему сознание широко распространено, но не может быть вычислено Кристофом Кохом (2019)
• Пхи: Путешествие от мозга к душе Джулио Тонони (2012)

Новостные статьи [ править ]

• New Scientist (2019): Как работает сознание? У радикальной теории есть потрясающие ответы
• Наутилус (2017): Сознательна ли материя?
• Эон (2016): Ползание сознания
• MIT Technology Review (2014): что потребуется компьютерам, чтобы осознавать
• Wired (2013): радикальная теория нейробиолога о том, как сети становятся осознанными
• Житель Нью-Йорка (2013): Сколько сознания в iPhone?
• New York Times (2010): Оценивая сознание по мелочи
• Scientific American (2009): "Комплексная" теория сознания
• IEEE Spectrum (2008): Немного теории: сознание как интегрированная теория информации

Беседы [ править ]

• Дэвид Чалмерс (2014): Как вы объясните сознание?
• Кристоф Кох (2014): Интегрированная информационная теория сознания