Теория интегрированной информации

Материал из Википедии — свободной энциклопедии
Перейти к навигации Перейти к поиску
Phi, символ интегрированной информации

Теория интегрированной информации (англ. Integrated Information Theory) — теория, описывающая структуру, способную объяснить, почему некоторые физические системы (например, человеческий мозг) обладают сознанием [1], почему они чувствуют себя определенным образом в определенных состояниях (например, почему наше поле зрения кажется расширенным, когда мы смотрим в ночное небо)[2] и что потребуется, чтобы другие физические системы стали сознательными (Являются ли другие животные сознательными? Может быть, вся Вселенная?)[3]. В принципе, как только теория созреет и будет всесторонне протестирована в контролируемых условиях, структура ТИИ сможет сделать конкретные выводы о том, обладает ли какая-либо физическая система сознанием, в какой степени она сознательна и какой конкретный опыт она испытывает. В ТИИ предполагает, что сознание системы (на что она похожа субъективно) идентично ее каузальным свойствам (на что она похожа объективно). Следовательно, должно быть возможно объяснить сознательный опыт физической системы, раскрывая ее полные каузальные силы (см. Центральное тождество)[4].

ТИИ была предложена итальянским нейробиологом Джулио Тонони в 2004 году[5]. Последняя версия теории, обозначенная как IIT 3.0, была опубликована в 2014 году[6][1]. Однако теория все еще находится в разработке, как видно из более поздних публикаций, улучшающих формализм, представленный в IIT 3.0[7][2].

Теория[править | править код]

«Трудная проблема сознания»[править | править код]

Дэвид Чалмерс утверждал, что любая попытка объяснить сознание в чисто физических терминах (т.е. начать с законов физики в том виде, в каком они сформулированы в настоящее время, и вывести необходимое и неизбежное существование сознания) в конечном итоге сталкивается с так называемой «сложной проблемой». Вместо того чтобы пытаться начать с физических принципов и прийти к сознанию, ТИИ «начинает с сознания» (принимает существование нашего собственного сознания как достоверное) и рассуждает о свойствах, которыми должен обладать постулируемый физический субстрат, чтобы объяснить его. Способность осуществить этот переход от феноменологии к механизму основана на предположении ИИТ о том, что если формальные свойства сознательного опыта могут быть полностью объяснены базовой физической системой, то свойства физической системы должны быть ограничены свойствами опыта. Ограничения физической системы для существования сознания неизвестны, и сознание может существовать в различных формах, как следует из исследований с участием пациентов с расщепленным мозгом [8] и пациентов, находящихся в сознании при отсутствии большого количества мозгового вещества[9].

В частности, ТИИ движется от феноменологии к механизму, пытаясь определить основные свойства сознательного опыта (получившие название «аксиомы»), и оттуда определить существенные свойства сознательных физических систем (получившие название «постулаты»)[10].

Основные положения[править | править код]

Los cinco axiomas fenomenológicos y sus correspondientes postulados científicos, según la Teoría de la Información Integrada 3.0.
Пять феноменологических аксиом и соответствующие им научные постулаты согласно Интегрированной теории информации 3.0.

Томас Нагель описал сложность проблемы разума и тела: чувствует ли определенный объект что-то и если да, то какое это имеет отношение к восприятию с точки зрения внешнего наблюдателя?[11]. Интегральная информационная теория предполагает, что сознание типично для всего, что может изменять состояние и взаимодействовать.

ТИИ предлагает физико-математические законы для определения того, что такое истинные вещи, в том смысле, существует ли сложный объект сам по себе или сводится к его частям[2][12]. Она опирается на два ключевых феноменологических постулата о свойствах субъективного опыта: а) опыт содержит информацию или структуру и б) эта информация, в свою очередь, нередуцируемо интегрирована, так что части опыта зависят друг от друга, что делает невозможным для субъекта обладание двумя вариантами опыта одновременно и по отдельности[13][14]. В рамках ТИИ, для того чтобы новая сущность существовала на уровне, более высоком чем у ее компонентов, необходимо чтобы отделение какого-либо из компонентов приводило к изменению всей системы. То есть целое больше, чем сумма его частей. К этому добавляется постулат исключения, позволяющий избежать проблемы панпсихизма : если абстракция на более высоких уровнях описания создает нередуцируемые сущности, приоритет отдается существованию наиболее нередуцируемых[15][16] . Предположительно, всякий раз, когда мозг обладает сознанием, это происходит потому, что его нейронная система формирует интегрированную информацию, сверх того, что формируют отдельные компоненты (клеточные органеллы, молекулы)[17][16]. Заметим, что информация, на которую ссылается теория, — это не вычисляемая и не вычислительная функция, а информация, содержащаяся в нейронных связях мозга. Это означает, что в отличие от примитивного функционализма, для ИИТ не все поведенческие эквиваленты разделяют сознательное состояние. Иначе говоря, философские зомби реальны. Предполагается, что возникновению интегрированных и, следовательно, сознательных нейронных сетей мог способствовать естественный отбор[18][19].

Мера несводимости набора состояний системы, или количество сознания согласно ТИИ, называется Φ( phi ) и измеряется в битах с использованием таких математических инструментов, как дивергенция Кульбака-Лейблера или «расстояние землеройной машины»[20]. При этом качественный опыта с его сенсорными модальностями будет задан геометрией в пространстве каузальной сети, называемом «пространством квалиа ». Тонони и Бальдуцци предложили некоторые рекомендации по «идентификации» чистых квалиа, сенсорных модальностей и мультимодальных переживаний в рамках математических фигур (называемых комплексами понятий), к которым приложима теория ИИТ[21].

Экспериментальные результаты[править | править код]

В то время как алгоритм[22][23] оценки системы и ее концептуальная структура относительно просты, высокая временная сложность делает задачу вычислительно неразрешимой для многих представляющих интерес систем[22]. Для приблизительной оценки интегрированной информации сложной системы могут иногда использоваться эвристика и аппроксимации, но точные расчеты 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.

Несмотря на эти проблемы, исследователи пытались использовать меры интеграции и дифференциации информации для оценки уровней сознания у различных субъектов[24][25]. Например, исследование с использованием приближения для позволило различать различные уровни сознания у бодрствующих, спящих (во сне и без сновидений), под наркозом и в коматозном состоянии (вегетативное, минимальное сознание и запертое)[26].

Некоторые прогнозы ТИИ хорошо согласуются с существующими экспериментальными данными и могут быть использованы для объяснения некоторых противоречивых результатов в исследованиях сознания[1] Например для объяснения того, почему некоторые области мозга, такие как мозжечок, по-видимому, не участвуют в сознании, несмотря на их размер и функциональное значение.

Примечания[править | править код]

  1. 1 2 3 Tononi, Giulio (2015). "Integrated information theory". Scholarpedia. 10 (1). Bibcode:2015SchpJ..10.4164T. doi:10.4249/scholarpedia.4164.
  2. 1 2 3 Haun, Andrew (December 2019). "Why Does Space Feel the Way it Does? Towards a Principled Account of Spatial Experience". Entropy (англ.). 21 (12): 1160. Bibcode:2019Entrp..21.1160H. doi:10.3390/e21121160.{{cite journal}}: Википедия:Обслуживание CS1 (не помеченный открытым DOI) (ссылка)
  3. Tononi, Giulio (2015-05-19). "Consciousness: here, there and everywhere?". Philosophical Transactions of the Royal Society B: Biological Sciences (англ.). 370 (1668): 20140167. doi:10.1098/rstb.2014.0167. ISSN 0962-8436. PMID 25823865.
  4. Tononi, Giulio (2016). "Integrated information theory: from consciousness to its physical substrate". Nature Reviews Neuroscience. 17 (7): 450—461. doi:10.1038/nrn.2016.44. PMID 27225071.
  5. Tononi, Giulio (2004-11-02). "An information integration theory of consciousness". BMC Neuroscience. 5 (1): 42. doi:10.1186/1471-2202-5-42. ISSN 1471-2202. PMID 15522121.{{cite journal}}: Википедия:Обслуживание CS1 (не помеченный открытым DOI) (ссылка)
  6. Oizumi, Masafumi (2014-05-08). "From the Phenomenology to the Mechanisms of Consciousness: Integrated Information Theory 3.0". PLOS Comput Biol. 10 (5): e1003588. Bibcode:2014PLSCB..10E3588O. doi:10.1371/journal.pcbi.1003588. PMID 24811198.{{cite journal}}: Википедия:Обслуживание CS1 (не помеченный открытым DOI) (ссылка)
  7. Barbosa, Leonardo S. (2020-11-02). "A measure for intrinsic information". Scientific Reports (англ.). 10 (1): 18803. Bibcode:2020NatSR..1018803B. doi:10.1038/s41598-020-75943-4. ISSN 2045-2322. PMID 33139829.
  8. De Haan, Edward H. F. (2020). "Split-Brain: What We Know Now and Why This is Important for Understanding Consciousness". Neuropsychology Review. 30 (2): 224—233. doi:10.1007/s11065-020-09439-3. PMID 32399946.
  9. Feuillet, Lionel (2007). "Brain of a white-collar worker". The Lancet. 370 (9583). doi:10.1016/S0140-6736(07)61127-1. PMID 17658396. Архивировано из оригинала 15 августа 2018. Дата обращения: 22 июня 2023.
  10. Сет, 2023, с. 75-92.
  11. "What Is It Like to Be a Bat?". The Philosophical Review. 83 (4): 435—450. 1974. doi:10.2307/2183914.
  12. Barrett (2014). "An integration of integrated information theory with fundamental physics". Frontiers in Psychology (неопр.). 5. doi:10.3389/fpsyg.2014.00063. ISSN 1664-1078. Архивировано из оригинала 23 июня 2023. Дата обращения: 23 января 2019.{{cite journal}}: Википедия:Обслуживание CS1 (не помеченный открытым DOI) (ссылка) Википедия:Обслуживание CS1 (неизвестный язык) (ссылка)
  13. Universidad Nacional de San Martín: Giulio Tononi: “Será fácil pensar que ciertas máquinas tienen conciencia” – Agencia TSS (исп.) (29 июня 2017). — «La teoría de la información integrada en la que he estado trabajando es absolutamente precisa sobre esto: tales máquinas pueden ser tan inteligentes como se quiera, pero si trabajan como computadoras no son ni un poco concientes, no habrá nadie en ellas.» Дата обращения: 20 января 2019. Архивировано 21 января 2019 года.
  14. Koch, Christof Will Machines Ever Become Conscious? (англ.). Scientific American. Дата обращения: 19 января 2020. Архивировано 7 января 2020 года.
  15. Brüntrup, Godehard. Panpsychism: Contemporary Perspectives : [англ.] / Godehard Brüntrup, Ludwig Jaskolla. — Oxford University Press, 2017. — ISBN 9780199359943.
  16. 1 2 Is IIT compatible with Russellian panpsychism? (амер. англ.). Minds Online (10 сентября 2016). Дата обращения: 20 января 2019. Архивировано 21 января 2019 года.
  17. Koch (2016–07). "Integrated information theory: from consciousness to its physical substrate". Nature Reviews Neuroscience (англ.). 17 (7): 450—461. doi:10.1038/nrn.2016.44. ISSN 1471-0048. Архивировано из оригинала 4 мая 2023. Дата обращения: 20 января 2019.{{cite journal}}: Википедия:Обслуживание CS1 (формат даты) (ссылка)
  18. Edlund (20 de octubre de 2011). "Integrated Information Increases with Fitness in the Evolution of Animats". PLOS Computational Biology (англ.). 7 (10): e1002236. doi:10.1371/journal.pcbi.1002236. ISSN 1553-7358. Архивировано из оригинала 23 июня 2023. Дата обращения: 8 апреля 2018. {{cite journal}}: Проверьте значение даты: |date= (справка)Википедия:Обслуживание CS1 (не помеченный открытым DOI) (ссылка)
  19. Albantakis (18 de diciembre de 2014). "Evolution of Integrated Causal Structures in Animats Exposed to Environments of Increasing Complexity". PLOS Computational Biology (англ.). 10 (12): e1003966. doi:10.1371/journal.pcbi.1003966. ISSN 1553-7358. Архивировано из оригинала 24 июня 2023. Дата обращения: 8 апреля 2018. {{cite journal}}: Проверьте значение даты: |date= (справка)Википедия:Обслуживание CS1 (не помеченный открытым DOI) (ссылка)
  20. "Cerebro y consciencia 1: PHI o la Teoría de la Información Integrada" (исп.). Архивировано из оригинала 11 марта 2018. Дата обращения: 10 марта 2018.
  21. Tononi (14 de agosto de 2009). "Qualia: The Geometry of Integrated Information". PLOS Computational Biology (англ.). 5 (8): e1000462. doi:10.1371/journal.pcbi.1000462. ISSN 1553-7358. PMID 19680424. Архивировано из оригинала 23 июня 2023. Дата обращения: 28 января 2019. {{cite journal}}: Проверьте значение даты: |date= (справка)Википедия:Обслуживание CS1 (не помеченный открытым DOI) (ссылка)
  22. 1 2 Mayner, William G. P. (2018-07-26). "PyPhi: A toolbox for integrated information theory". PLOS Computational Biology. 14 (7): e1006343. arXiv:1712.09644. Bibcode:2018PLSCB..14E6343M. doi:10.1371/journal.pcbi.1006343. ISSN 1553-7358. PMID 30048445.{{cite journal}}: Википедия:Обслуживание CS1 (не помеченный открытым DOI) (ссылка)
  23. CSC-UW/iit-pseudocode. GitHub. Дата обращения: 29 января 2016. Архивировано 29 июня 2022 года.
  24. Massimini, M. (2010-09-01). "Cortical reactivity and effective connectivity during REM sleep in humans". Cognitive Neuroscience. 1 (3): 176—183. doi:10.1080/17588921003731578. ISSN 1758-8936. PMID 20823938.
  25. Ferrarelli, Fabio (2010-02-09). "Breakdown in cortical effective connectivity during midazolam-induced loss of consciousness". Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America. 107 (6): 2681—2686. Bibcode:2010PNAS..107.2681F. doi:10.1073/pnas.0913008107. ISSN 1091-6490. PMID 20133802.
  26. Casali, Adenauer G. (2013-08-14). "A Theoretically Based Index of Consciousness Independent of Sensory Processing and Behavior". Science Translational Medicine (англ.). 5 (198): 198ra105. doi:10.1126/scitranslmed.3006294. ISSN 1946-6234. PMID 23946194. Архивировано из оригинала 23 июня 2023. Дата обращения: 23 июня 2023.

Литература[править | править код]

  • Анил Сет. Быть собой. Новая теория сознания = Anil Seth. Being you: A New Science of Consciousness. — М.: Альпина нон-фикшн, 2023. — 400 с. — ISBN 978-5-00139-946-9.

Ссылки[править | править код]