专栏1 意识是结构还是功能

整合信息论理论的核心主张是：意识体验属于结构，而非功能。举例来说，假设某人注视屏幕中心，按要求指向光点（见方框图示左上）。神经科学的主要目标在于理解大脑如何完成这类感觉运动转换——即执行功能的计算过程。具体描述如下（见方框图示右上）：刺激物（红点）的位置在初级视觉皮层进行视网膜拓扑映射。不同层级的脑区解码并重新编码，将坐标从视网膜参照系转为空间坐标系。随后信号经顶叶区域处理，涉及眼-头-躯干的内部模型，最终生成运动指令。这些指令通过前运动皮层调控肢体动作和注视。预测过程可能影响刺激信号的传递。注意机制则会聚焦刺激位置，促进检测和后续行为处理。工作记忆与元认知可能参与评估任务表现。通过将计算步骤映射到神经回路，可以理解大脑如何处理空间信息并产生适应性行为，类似工程师分析机器人系统。该方法在揭示大脑工作机制上非常成功（需注意：作为生物演化系统，大脑功能与计算难以简单对应）

然而，这个解释仍存在缺口：当大脑进行感觉运动转换时，还存在体验空间的主体——那个感知到延展表面左侧有个圆点的存在。但从外在计算功能主义视角看，既无法解释觉知主体为何超越感觉运动转换，也认为无需解释。无法说明人的体验为何如此呈现（环境或外在定义的“质空间”对此毫无帮助）。也无法说明为何特定脑区与空间体验存在特殊关联（毕竟“空间信息”可在全脑多个区域解码）。

相比之下，整合信息理论以左侧带有红点的延展空间体验为解释核心（框图左下）。如正文所述，该理论主张意识存在需依托主复合体。主复合体须能构建因果结构。此结构必须阐明体验的本质属性，包括空间及其他方面。就空间体验而言，其现象结构的基础特质——延展特征——部分可通过内省察觉。具体来说，空间体验由现象差异点构成（左侧虚线圆圈标示的“点”）。这些点通过特定规则相互关联（遵循反身、包含、连接与融合原则）。研究证实：源自网格状基底的因果结构，能以因果机制完全解释这些现象特质（框图右下）。该结构还可诠释其他体验要素，例如红点在空间内的精确尺寸与方位（红色高亮区域）。据此，整合信息理论提出：空间体验的神经基质。这一结构是由多层相连的网格状皮质区叠加形成的，主要集中在后中央皮质区域。该理论不仅能够解释现有的神经心理学证据，还能提出多项可验证的预测。目前，部分预测正处在验证阶段，具体内容可参阅正文及整合信息论维基的空间理https://www.iit.wiki/papers/space。

这一解释也说明了为什么我们大脑中的其他回路，例如介导类似空间行为（如注视和追踪）的皮层下通路，可能在执行这些功能时并未贡献于意识体验：因为这些回路是以映射形式组织的（缺乏横向连接），而不是以网格形式组织的（参见整合信息论 Wiki/映射与网格中的计算示例https://www.iit.wiki/papers/of-maps-and-grids）。最后，根据整合信息论的观点，如果能够执行复杂空间计算和功能的人工系统（如自动驾驶汽车）是基于标准计算机架构实现的，它们将表现得仿佛“看到”了空间，但实际上却什么也没有看到。功能性视觉与现象性视觉并不相同，也就是说，“执行视觉功能”并不等同于真正看到物体。真正的视觉体验涉及将一般概念与特定特征绑定，以及对颜色或声音等质感的感知。

专栏2 各类批评与误解

“若某理论的核心主张，在原则上都无法检验，就应质疑其科学地位。……整合信息论……缺乏科学研究所需的体验根基。”[15]

正如正文所述，整合信息论的核心主张已在公设中明确表述，并具有实验可验证性。简而言之，意识的基质需达到不可还原的极限值。这种因果效力具备特异性，且源自内在机制。此外，体验的本质完全由该基质当前状态衍生的因果结构决定，无需任何其他成分。

由此产生若干重要推论。例如，即使基质处于静息状态，仍能承载生动体验。又比如，仅改变神经连接结构而不改变活动模式，也会导致体验变化。正文还阐明这些核心主张与推论如何成为验证理论的关键，构成整体研究计划的核心环节。它们同时支撑着三项正在推进的TWCF对抗性合作研究。

正如科学中常见的那样，测试的有效性依赖于辅助假设，其中一些相对无争议，而另一些则更具不确定性。例如，计算机模型支持以下推论：由专门单元之间密集连接网络构成的神经基质比通过弥散连接增强的模块化基质更具不可简化性。这自然引出了整合信息论的预测，即主复合体应主要位于后部-中央皮层区域。到目前为止，证据似乎与这一预测一致。然而，来自损伤、刺激和记录研究的数据仍有待完善、修订和重新解释，并可能最终指向与整合信息论预测不一致的位置。整合信息论也可能因对皮层微观连接更深入的理解而受到挑战，这种理解可能会颠覆当前的神经解剖学假设。

“Φ[整合信息]在原理上无法计算。”[15]

如何定义整合信息？这需要使其全面且唯一地体现出整合信息论理论的核心公设。该问题的理论探索已持续数十年（始于1990年代初，详见整合信息论 Wiki的”发展历程”https://www.iit.wiki/papers/#h.11e9w11yojcv），并最终由整合信息论 4.0版本接近完成。对于简单的因果模型，所有相关量值皆可完整计算，理论上可行，实践中也可操作。然而，面对复杂模型时，尽管度量标准已明确，但在实际计算中仍只能借助多种假设与近似。例如，需评估模型精度，并确认其粒度是否合适。这一情形与量子（生物）化学领域相似：教科书案例多处理少量自由度，而完整求解蛋白质的薛定谔方程在计算层面仍不可行。

尽管如此，整合信息论关于整合信息度量的主张仍可验证。例如，可以建立两个模型进行对比：第一个模型模拟神经元内部的分子作用，第二个模型模拟密集皮质网络中的突触互动。如果前者的整合信息估值更高，无论分子层面如何，都会动摇整合信息论理论。此外，在不同假设与简化条件下，为大型模型（如连接组）设计估算方法，这属于数学层面的趣味挑战，而非“原则不可行”。同样，界定不同基质承载的因果结构类型，也遵循相同的逻辑。

最后，整合信息论遭到否定值得深思。它既具备明确的概念基础，又拥有解释与预测能力，同时还提供了数学框架和精确定义的度量。这些特质怎能被视为劣势而非优势？反观计算功能主义范式，既无系统方法划定意识神经基质的边界与粒度，也无法解释其质的特性，更无法测量其量的多少。

“经过验证的预测仍不足以区分整合信息论与其他意识理论。”[15]

此处的批评核心在于：采用扰动复杂性指数（PCI）的实验并不能作为整合信息论的证据。尽管PCI是目前成人意识研究中最灵敏的检测指标[16]，但这些实验既未验证整合信息论的核心主张，又与其他理论相兼容。这颇具反讽意味：从整合信息论理论创立之初，就明确将精确定义整合信息作为核心目标。这与认知神经科学中广泛存在的模糊概念截然不同，例如“信息处理”或“信息广播”。

首个明确测量指标“神经复杂性”于1994年提出，遵循整合信息论两大公设，同时评估信息整合与信息总量。正确的测量还需具备因果属性，因此1999年诞生了“有效信息”。为满足状态依赖与内在属性的要求，2008年发展为“整合信息”。最终为确保满足公设的唯一性，2020年提出了“内在信息”。（完整发展历程可查阅整合信息论维基/理论发展中的文献列表https://www.iit.wiki/papers/#h.11e9w11yojcv）

为实证检验整合信息论核心主张，2005年研发出新方法（经颅磁刺激结合脑电图）。通过监测大脑对因果扰动的反应，评估整合信息能力，获得了实用指标（PCI2013和PCIst2019）。经过近二十年研究，已确认这些指标能够检测意识存在状态。验证场景覆盖了明确判定情形：睡眠、多种麻醉状态，还包括神经断开且无法活动的病例。这些替代指标虽较为粗糙，且依赖多项假设，但正如正文所言，它们直接验证了理论的三大核心公设：内在性、信息与整合。目前取得的阳性结果支持整合信息论（虽不能“证明其正确”）。正如阴性结果出现时，即构成反驳依据。

关于兼容性，我们应区分直接源于理论原则并推动长达十年证据积累（支持或反对）的预测，如整合信息论与PCI（扰动复杂性指数）之间的关系，以及那些与理论前提缺乏紧密联系的“回溯性预测”（或更准确地说，是适应性解释）。越来越多的研究确实发现，在意识状态下，各种“复杂性”测量值高于无意识状态[17]。然而，这是在神经复杂性论文（及其1998年后续研究，题为《意识与复杂性》）发表多年后才出现的。此外，这些测量通常是非因果性的，并且缺乏与意识属性的原则性联系。相比之下，整合信息论的整合信息是一种特殊的、因果性的复杂性（因此需要通过经颅磁刺激TMS对大脑进行因果探测），它由体验的属性决定，且常常违反直觉。例如，在网格状基质中（从算法复杂性的角度来看是非常简单的架构），即使所有单元都处于非活动状态（一种非常简单的活动模式），整合信息也可能非常高。

“……觉醒状态的神经关联物，未必等同于意识心智状态的神经关联物。若没有其他对照条件，仅比较清醒与昏迷等全局状态，无法得出关于意识的可靠结论。”[15]

这同样充满讽刺。正因意识到必须区分意识与觉醒的神经关联物，研究者投入大量精力，采用“同状态、无任务”范式。这种设计能规避行为状态变化的影响，消除任务表现的干扰，同时排除记忆内容的干扰（与不控制报告或注意的常规实验形成对比）。在相同行为状态（睡眠）下对比发现：当意识存在（如做梦）时，后中央皮层区域的慢波活动减弱，该区域名为后部“热区”；无梦睡眠时，慢波活动则增强。此外，慢波活动与因果交互的中断相关，这与整合信息理论的要求完全吻合[4]。

这一批评令人费解。整合信息理论正是如此——从基底的转移概率矩阵出发，推导出该基底支撑的体验质量与数量。其因果模型可转化为TPM矩阵[3]。意识研究领域尚无类似方法。

“以下观点加深了质疑：整合信息理论是否算科学……过度延伸……与物理学矛盾……曲解与推广……”（引自文献[15]专栏2）。

“需要的是……一种直接源于整合信息理论的测量方法。就像单摆的瞬时速度，直接来自简谐振动方程”（文献[15]）。

签署方采用这类间接证据，表明他们自知论点根基不牢。这就像用硫磺味证明巫术存在，同样站不住脚。

专栏3 泛心论（Panpsychism）

整合信息论还被指控涉及泛心论。该学说主张，意识在自然界无处不在。有人认为，这会使它自动失去科学资格。暂且抛开哲学争议，值得探讨整合信息论的若干影响。

首先，作为意识理论而非伪意识理论，整合信息论只能在人类身上验证。正如正文所指出的，要将意识赋予其他对象，无论是“宇宙”还是“静态逻辑门阵列”，都需依赖理论外推。这种推论是否成立，完全取决于理论本身是否成立。而理论是否成立，又只能通过人类来验证。

其次，整合信息论并非随意赋予万物意识。远非如此。根据排他公设要求，意识不能叠加，也无法聚合。例如，若后中央皮层神经元群形成主要复合体，那么在任何层级中，其子集、超集或同级集合都无法产生意识。单个皮层区域不能，整个皮层不能，整个大脑不能，整个身体也不能。既然人人皆有意识，便不存在集体意识，也无群体意识。

第三，整合信息论主张意识存在等级，但差异可能极其悬殊。整合信息论的独特之处在于，它提供了测量意识总量的标准指标Φ值。这使测算其上限成为可能。当复合体内禀单元数量增加时，Φ值会呈双指数增长（参考https://www.iit.wiki/papers/upper-bounds）。例如：2单元复合体的Φ值上限为14 ibits，1000单元复合体的Φ值则达到2^2^1000（约10^300） ibits。人脑主复合体的Φ值显然更高。清醒或做梦时的主复合体，在无梦睡眠或麻醉中会分解。产生的子复合体因果结构极其简单，Φ值极低。这种状态几乎无法形成知觉，符合“失去意识”的体验。类比而言，-272℃虽未到绝对零度，但已不具实际温度意义。同理，子复合体也不具备有效意识。关键问题是：人脑主复合体的解构过程是否呈现剧烈突变？根据从意识到无意识的典型转换模式，这种非线性变化理应存在。

根据整合信息论的观点，大多数事物——无论是原子、物体、桌子、岩石还是恒星——很可能没有意识，或者没有有意义的意识，因为它们要么仅仅是较小复合体的集合，要么因为它们的Φ值可以忽略不计。同样，我们大脑中主复合体之外的部分，例如小脑或大部分前额叶皮层，无论它们执行什么计算，也是如此。因此，我们既要意识到在没有智能的情况下，意识可能出乎意料地存在，也应该在给任何看起来复杂或智能的事物赋予意识时保持谨慎，比如AI。