特定的环境如何带给我们意识的体验，原因是什么，这些依然是我们这个时代最令人困惑的问题 尽管计算机科学的发展日新月异，各种各样令人难以置信的成果不断涌现，但批评者们还是争论称，机器永远也无法与人相提并论，除非它们获得了意识。意识被认为是人类独一无二的特征，包括了情感和自我认知，以及对周围事物的知觉。

不过，许多科学家认为动物也像人类一样具有意识，而“整合信息理论”(Integrated-information-theory, IIT)——又称为“Phi(Φ)理论”——或许有朝一日可以用来确定机器人是否能显示出这种行为。

马修·戴维森(Matthew-Davidson)是澳大利亚莫纳什大学的博士生，从事有关意识的神经科学研究。在近期为“The-Conversation”网站撰写的一篇文章中，他解释了什么是整合信息理论，以及该理论之所以重要的原因。以下便是他这篇文章的主要内容。

你觉得你现在用来阅读这篇文章的机器，会对它自身状态有一种“是什么样子”的感觉吗？那么，一只宠物狗呢？它有没有对自身状态的感觉？它或许渴望获得关注，并似乎具有一种独特的主观体验，但这与所谓的意识该如何区分呢？

“整合信息理论”由在美国工作的神经科学家朱利奥·托诺尼(Guilio-Tononi)于2008年提出，称一个物理系统要满足两个物理基本条件，才能导致意识的出现 无论从何种角度，这些都不是简单的问题。特定的环境如何带给我们意识的体验，原因是什么，这些依然是我们这个时代最令人困惑的问题。

刚出生的婴儿、大脑受损的病人、复杂的机器和动物都可能展现出意识的迹象。不过，从程度或本质上，他们这种体验可能都还不能被称为“意识”，而只是“知识探求的温床”。如果能够对意识进行定量分析，那就将在解答这些问题的道路上迈出一大步。

从临床的角度来说，任何可能达到这一目的的理论，都需要说明为什么大脑中某些特定区域似乎对意识起着关键作用，以及为什么其他区域的受损或移除造成的影响相对较小。在学术圈中，有一个理论获得了越来越多的支持，这便是“整合信息理论”，由在美国工作的神经科学家朱利奥·托诺尼(Guilio-Tononi)于2008年提出。

整合信息理论还有一个相当惊人的推论，即意识在原则上可以存在于任何能够对信息进行合理处理的地方，无论是一个大脑，还是一台机器。该理论称，一个物理系统要满足两个物理基本条件，才能导致意识的出现。

首先，这个物理系统必须具有丰富的信息。当一个系统对大量事物——比如电影的每一帧画面——有意识时，如果每一帧都明显不同，那我们就可以说，这种意识体验是高度差异化的。人的大脑和计算机硬盘都能储存这类高度差异化的信息，但前者具有意识，而后者没有。

神经科学家洛里·马里诺(Lori-Marino)的研究发现，海豚的独特演化史表明，它们“在处理情感的时候表现得非常精明和复杂”，而且，它们的大脑可能已经演化出一种动物界中前所未见的连结形式 那么，电脑硬盘和你的大脑之间有什么差别呢？原因之一，是人类大脑具有高度整合的特征。在大脑每次接收信息的时候，都会生成数十亿的交叉连接，远远超过目前任何计算机的处理能力。这也将我们带入第二个基本条件，即要使意识出现，这个物理系统还必须是高度整合的。

无论你意识到什么信息，都会被完整、彻底地呈现给你的思维。举例来说，你无法将一部电影分解成一系列静态的图片，也无法将各个感官获取的信息一一分离。所谓的整合，就是一个能将我们的大脑从其他高度复杂系统区分开来的“量”。

借用数学的语言，整合信息理论尝试用字母phi(Φ)来描述这个整合信息的量。如果一个系统的phi值较低，比如计算机硬盘，那它就不会有意识；而如果一个系统具有足够的phi值，比如哺乳动物的大脑，那就意味着能有意识产生。

Phi理论令人感兴趣的一点是，其许多预测都是可以在经验上进行检验的。在一个系统中，如果意识与整合信息的数量是对应的，那么对phi值的估算就应该在不同意识状态下有所差别。

不久前，一个研究团队开发了一个新设备，据称能够对人类大脑里整合信息的相关量进行测量，并检验整合信息理论。他们利用电磁脉冲刺激大脑活动，并通过获得的神经活动复杂性辨别出清醒和麻醉状态的大脑。

如果意识实际上是从一个高度整合的网络中突然出现的特征，那么所有的复杂系统——包括所有具有大脑的生物——都可能具有某种最低限度的意识形式 同样的方法还可以用来区分大脑严重受损的植物人状态与最低程度的意识状态。当患者在睡眠中，从无梦状态变为做梦状态时，神经活动也会加强。

信息整合理论还预测了小脑对于意识只有极少贡献的原因。小脑位于大脑半球的后方，尽管其具有的神经元比大脑皮层其他区域的神经元还多4倍，而大脑皮层正是意识产生的基础，但相比大脑皮层，小脑的神经元呈简单的晶体结构式排列。

因此，我们可以说小脑富含信息，或者说高度差异化，但是它并不能满足第二个基本要求，即高度的整合性。

虽然还有更多的工作要做，但从这个意识理论中，还是可以得出许多令人震撼的启示。如果意识实际上是从一个高度整合的网络中突然出现的特征，那么所有的复杂系统——包括所有具有大脑的生物——都可能具有某种最低限度的意识形式。

再延伸一下，如果意识是以一个系统中整合信息的量来定义的，那我们或许需要抛弃任何形式的“人类例外论”(human-exceptionalism)，因为这一观点认为意识是人类独有的。