整合信息论IIT与现象绑定问题：自我意识动态演化框架中的挑战与解决方案模型

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综合信息理论与现象绑定问题：动态框架中的挑战与解决方案

Integrated Information Theory and the Phenomenal Binding Problem: Challenges and Solutions in a Dynamic Framework

摘要：

基于神经科学的意识理论必须解释现象学的绑定结合问题，例如微观信息单元是如何组合成人类现象学中常见的宏观意识体验的。一个例子是，视觉场景中的单个“像素”被体验为“心灵之眼”中的单一整体图像，而不是作为个体的、分离的、大规模并行的体验，这些体验可能分别对应于单个神经元激活、神经元集合或中央凹扫视，从信息处理的角度来看，任何一种都可能提供相同的功能。现象学绑定结合问题存在多个有争议的候选解决方案。本文探讨了整合信息理论（IIT）4.0版本的形而上学基础如何提供一种独特的解决方案。这种解决方案——即可以从多个单元聚合而成的特定实体（“复合体”）定义了存在——可能在静态图像中有效，但在动态系统中引入了问题。我们问，当主要复合体在生物神经网络中移动时，我们的现象学自我会发生什么。我们对意识实体随时间发展的描述，导致了 IIT 理论家面临的一个明显困境，即非局域实体转换与连续自我的选择：“动态实体演化问题”。除了明确这一困境外，我们还描述了 IIT 可能在其站稳脚跟之前化解这一困境的三种方式。阐明 IIT 在现象学结合问题上的立场，可能借助新的实证或理论研究作为支撑，有助于研究人员理解 IIT 并评估其合理性。我们认为我们的论文有助于 IIT 当前的研究重点，即从静态分析向动态分析的转变。

关键词：集成信息理论；现象意识； 绑定结合问题；现象绑定结合；时间动态

1. 引言

当你阅读这篇文章时，你能够在脑海中同时保留多个单词。这些单词共同存在于你的现象体验中。这是现象学结合问题的一个例子，而这一问题必须由意识理论来解释。

在本文中所定义的现象学结合问题，是指识别将微观信息单元整合为人类现象学中常见的同时发生且信息复杂的宏观意识体验的机制（第2.1节有参考文献）。这一问题的一个例子是，视觉场景中的单个“像素”被体验为“心灵之眼”中的单一整体图像，而不是作为个体的、分离的、大规模并行的体验，这些体验可能分别对应于单个神经元激活、神经元集合或中央凹扫视，从信息处理的角度来看，任何一种都可能提供相同的功能。

现象学 绑定结合问题是指如何将微观信息单元整合为人类现象学中常见的宏观意识体验。集成信息理论（IIT）4.0的形而上学基础可能提供一种独特的解决方案。然而，从静态到动态的视角转变时，IIT面临“动态实体演化问题”，即在生物神经网络中，主要复合体移动时，我们的现象学自我如何变化。本文探讨了IIT可能的解决方案，并强调其在从静态到动态分析转变中的研究价值。

1.1 论文贡献

本文主要有四项贡献。首先，我们明确阐述了集成信息理论（IIT）4.0如何从静态角度解决现象学结合问题，为该问题提供了易于理解的综合阐述，并将IIT的术语与关键文献联系起来。其次，我们定义了IIT评估体验实体在不同时间框架之间变化的全面选项空间，明确了IIT在解释这些选项时面临的困境。第三，我们探讨了IIT通过拒绝封闭个体主义、采用不同的形而上学观点或否认现象学结合问题本身来化解这一困境的可行性。最后，我们总结了IIT可能通过的五种方式来解决这些问题，并提出了可能推动特定选择的研究方向。

1.2 论文总结与章节概览

本文的初步观点可以通过章节概览呈现。第2节首先综合阐述了现象学结合问题，解释了即使对于拒绝现象意识整体统一性的理论家来说，这一问题仍然有效。接着，第2节梳理了IIT形而上学的关键要素，这些要素为解决方案提供了支持，特别是其部分论假设，即从多个单元聚合而成的特定实体（“复合体”）定义了体验主体（即自我）在某一时刻的存在，而其体验内容由复合体的Φ结构展开所定义。这些复合体按定义包含组合复杂性，其组成部分在复合体持续存在时不再存在。

第3节通过图表展示了抽象基底图中主复合体从一个时间步到下一个时间步的所有可能数学转换。特别值得关注的是，一个单独的、空间上不连续的复合体如何增长到比之前的主复合体具有更大的φ值。IIT需要对这一转换的解释做出选择，这可以呈现为一个困境。在困境的第一种情况下，原始自我保留在与原始子结构连续的区域内，而在新子结构中发展出一个新的、独立的自我，这意味着人类意识可能并非生物大脑中最大的意识。在第二种情况下，自我移动到新的、更大的φ子结构中，但必须以非局域的方式进行，这可能需要借助量子力学中的非局域性直觉来辩护，这将在未来的IIT中具体说明。

第4节描述了三种解决困境的方法，无需接受第3节中描述的两个困境角（potentially）令人不安的含义。第一种方法否认了短期动态持续性的内省证据的有效性，或许转而接受空个体主义（例如，自我不会随时间持续存在）。第二种方法通过远离IIT解决结合问题的形而上学解决方案来化解困境。然而，为替代形而上学识别出的三种可能性似乎都剥夺了人类层面意识的因果相关性，与IIT当前的公理相矛盾。第三种方法是否认现象学结合的必要性。

第5节通过表格总结了本文内容，提出了五种选项，并建议了可能使IIT的选择更容易被推动的未来研究方向。

1.3 对IIT的启示

本文的目的并非主张IIT应采纳某种特定的解释，也并非暗示我们所提出的选项都如此不可接受以至于应该拒绝IIT这一理论。毕竟，IIT有着值得称赞的历史，即识别并接受其理论的看似反直觉的推论——它同样有可能接受我们在本文中提出的任何一个或多个观点。更重要的是，还有进一步的理论和实证研究途径可以探索，这或许会使特定的选择更容易被推动。相反，我们的目的是突出这一问题值得关注，同时理论家们正在探索IIT在动态环境中的影响和应用，并为他们提供一个可用选项的全景图以支持他们的研究。

一些IIT理论家可能觉得所提出的选项中有一个是如此明显，以至于可以忽略其他选项。然而，在2024年的会议上，我们的讨论似乎表明，并非所有理论家都必然理解不同选择的后果，或者必然就选择哪个选项达成一致。实际上，IIT的支持者可能会因对现象学结合问题的回应而产生分歧，从而产生不同的理论变体，类似于弱IIT和强IIT之间的分歧。不管怎样，对这一问题的明确立场将为该领域带来有益的清晰度。

2. IIT对现象学绑定结合问题的解决方案

2.1 现象学绑定结合问题

本文的目标是现象学绑定结合问题，可以通过[5]在其广受引用的关于结合问题的论文中描述的“多种结合的观念”来阐明。我们对现象学结合问题的阐述可以映射到[6]中的主体组合问题。尽管[6]仅针对泛心论理论，但[7]已经表明这个问题也适用于其他意识理论。除了本节中的引用外，结合问题在体验结合的背景下被广泛讨论，例如在[8–11]中。

一个经典的切入点是视觉结合。为了让我们的视觉系统能够有效运行，大脑中分别处理的多条信息必须相互连接，例如物体的空间和位置。大脑通常能够成功做到这一点，但它也可能被欺骗，以一种与外部环境不一致的方式结合信息。[5]解释说，这种感知结合问题涵盖了视觉空间内的结合、特征间的结合以及皮层区域间的结合，既适用于不同感官模态内部，也适用于不同感官模态之间。她进一步描述了各种认知结合问题，以及不同机制可能解决不同类型的结合问题的可能性。

所有这些问题都是功能性的。它们与信息的处理方式有关。这种结合机制的成功标志在于系统是否以某种适当的方式采取行动，正确地连接了概念和信息片段。反过来，许多功能性解决方案已经在神经科学和计算机科学领域被提出，尽管这些解决方案的组合至今仍然存在争议。

功能性结合机制的计算基础设施候选示例包括超平面框架[12]、通过相互连接和再入环路实现的动态结合[13]、通过基于符号的具身表示实现的组合式人工智能[14]、贝叶斯结合[15]、空间位置图[16]和向量乘法[17]。其他解决方案指向大脑中的物理特征（例如，放电率[18]；振荡[19]；电磁场[8]）。这些方法通常建立在早期方法的优势和劣势之上，例如层次化的细胞/模块专业化或空间汇聚（例如，[20]）或时间同步（例如，[21]）。更多细节可以在综述文章中找到，例如[22,23]。

[5]在文章结尾介绍了另一种类型的结合问题：意识问题，作为“或许是最令人费解的结合问题”。后来的研究人员基于多种结合的观念丰富了词汇，将现象学结合与功能性结合区分开来，并认为这两个问题需要“非常不同的处理方式”[24]（第381页）。按照Garson的定义，现象学结合是我们“体验到一个单一世界，而不是每个感官模态的独立感知领域”。[24]（第389页）声称通过论证跨模态结合可以通过与内模态结合相同的功能性来实现（即皮层表征，可能通过拓扑图）来化解现象学结合问题。Garson在这个观点上可能是正确的（也可能不是），但这未能解决他自己的公式中的关键见解。他对跨模态结合的讨论是功能性结合的一个子集，受到他所描述的相同解决方案空间和局限性的影响。他定义中的核心区别应该被识别为与某些信息相对应的“体验”，而不是其对后续“信息处理”的功能效用。

顺便提一下，我们注意到[24]中的脚注7可以被理解为承认了这一局限性。然而，如果完全推导出脚注7的结论，论文应该专注于多模态与内模态功能性结合的对比，而不是声称解决“体验”和“现象学”结合问题。

在心灵哲学中，这种区别早已被理解。[25]将意识的困难问题定义为理解为什么任何功能应该产生体验，认为我们总是可以想象相同的函数在没有体验的情况下发生。这种论证可以通过例如解释性差距论证[26]或p-僵尸的可设想性[27]来推动。现象学结合问题与困难问题有关，但与之不同。如果困难问题问的是为什么任何功能应该伴随着体验，那么现象学结合问题问的是为什么该功能应该伴随着一个单一的、统一的、复杂的体验，而不是多个分散的、独立的体验——以及该功能如何与现象学信息结合在一起的具体方式相关。例如，当一个功能包含多个组成部分（例如，神经网络中的单个节点或算法中的步骤）时，有一种观点认为，任何体验映射在组成部分层面会更具说服力。

如果我们接受这种困难问题的框架，它将现象意识推向了超越单纯实证分析的领域，但这并不意味着实证分析对辩论的贡献微不足道（尽管这些贡献是不完整的）。Chalmers承认需要定义一组“心物原则”和/或“桥接原则”[25]（第210页），这些原则公理化地断言某些现象与体验是相同的。

这种桥接原则公理可能超出了实证证伪的范围，就像没有任何实验能够100%确定我们的实验感知输出不会以某种方式欺骗我们一样。然而，公理的合理性仍然可以被论证，并且它们仍然可以透明地与其他公理进行对比评估，使用各种明确的解释目标和期望[28]。事实上，本文就是这种分析的一个例子：IIT对意识的定义被当作一个公理，我们讨论了它可能以不同方式解释现象学结合的解释对象，认识到这些解释在合理性上存在差异。重要的是，候选桥接原则公理有时可以与其他公理结合，以提出可证伪的预测（如IIT），通过科学方法推动进步，并根据[29]所描述的、在意识理论背景下由[30]讨论的，调整对基础理论模型的信心——即使完美确定性仍然是一个幻影。

2.2. 将现象绑定压缩为功能绑定的限制

我们寻求的桥接原则可能是一种特定类型的信息处理，使得现象绑定（phenomenal binding）压缩为某种功能绑定（functional binding）。这种可能性是计算神经科学解决“难题”（hard problem）的希望。然而，在没有特定规定或限制的情况下，信息处理无法被普遍理解为人类案例的桥接原则。

有两个主要理由可以排除将所有功能绑定情况纳入同一身份关系的可能性：

首先，信息处理可以被正确地理解为在多个层面上同时进行，而我们的主观体验在特定时刻仅作用于单一层面，因此无法直接建立一一对应的身份关系。例如，分析物理大脑中的信息处理时，若关注量子粒子相互作用、分子行为、神经元连接、神经元集群或脑模块，会得到不同的结构和因果关系图。这些系统中有些至少涉及功能绑定的基本实例，以支持信息处理的进行。然而，它们各自处理信息的方式是嵌套、相互关联但不同的，只有其中部分能与有意识体验相对应。

其次，在没有进一步限制的情况下，信息处理不会止步于任何特定的神经元集群或脑模块的边界。然而，我们知道大脑进行的信息处理中，有部分我们并不自觉，但这些仍然与我们的意识保持因果和信息上的联系。

是否能够明确一种信息处理桥接原则（或解释性身份，采用整合信息理论[IIT]的术语）来满足所有现象意识的要求，包括现象绑定问题，仍然未知。本文的要点在于，功能绑定并不必然意味着现象绑定。前者解释了复杂信息处理和行为的存在，而后者则涉及单一体验中的复杂信息整体呈现。前者可通过顺序处理来实现功能，而后者至少需要现象共存。我们知道大脑执行这两种功能，但尚不确定是否通过相同的机制实现二者。事实上，IIT的解决方案，即本文的研究重点，并未采用信息处理的身份理论，而是基于存在本质的形而上学方案。

2.3 对现象学统一性拒绝的鲁棒性

[24]专注于现象学结合作为我们对“单一世界”的体验。[31]同样将意识体验视为统一的。现象学统一性也被探讨为引入意识特征讨论的数学结构的一个例子（[32]第4节；[33]）。然而，对于本文的目的而言，只要任何可以想象的独立体验实际上被一起体验，就存在一个足够的解释性问题。

即使现象学结合并没有在每个时间步中创造出一个单一、整洁、整体的体验，只要它创造了包含信息复杂性的任何体验，我们就需要某种机制将微观信息单元结合成复杂信息。例如，即使意识只有在我们专注于它时才是统一的，我们仍然需要解释当它确实发生时的体验统一性。即使意识是碎片化的，如果你曾经在你的视野中同时看到两个单词并同时体验它们，那么某种现象学结合机制必定存在。

这种表述确保了我们的讨论对于那些反对意识统一性的人来说是鲁棒的，例如[34,35]，无论读者对统一性的立场如何（还是我们的立场）。尽管如此，意识的统一性与现象学结合之间通常存在密切联系——两者都包含在IIT的公理中。

2.4 IIT对结合问题的接受

尽管“现象学结合问题”这一表述在IIT的经典出版物中并不常见，但IIT接受了导致这一问题的现象学观察。事实上，IIT将其作为推导该理论的五个关键公理之一：第三个公理（“整合”）观察到意识被整合为一个不可还原的体验。这种体验具有宏观现象学复杂性，即可以跨越多个信息单元的想法，嵌入在各个公理中。例如，整合被描述为发生在一组单元上（每个集合可以包含多个信息位），第五个公理（“组合”）将单一的意识体验描述为“有结构的”，即可以包含多个结构元素。

一旦被正确理解，公理旨在“对每一个可以想象的体验都是立即且无可辩驳的真理”[2]（第38页），因为它们通过内省直接得到证实，并通过叙事推理得到支持。重要的是要强调，体验仍然可以感觉——并且可以被有用描述为——未整合的、碎片化的或混乱的，而不与整合公理相矛盾[36]。同样，一个体验可以包含两个不相关的元素（例如，看到一把椅子的同时听音乐），但在IIT的定义中，它仍然是一个单一的统一体验。如果没有同时想起这两个元素或各种碎片化的元素，就不可能将它们体验为不相关或碎片化的。换句话说，“碎片化”的感觉本身就是统一体验的一部分。

IIT偶尔还会提出一个基于逻辑的论点来支持与统一性相关的主张[2]（第3页）。如果我们设想一个不是单一的体验，我们应该得出结论，我们正在设想两个（或更多）独立的体验，每个体验在IIT术语中都会被描述为单一的。换句话说，整合不仅适用于你可能反思的任何当前体验，而且适用于每一个可以想象的体验。我们对这一公理和论点表示同情，但它们最多只是论证，因为复杂体验的存在，结合必须以某种方式发生。它并没有具体描述结合是如何发生的。

2.5. IIT 解决绑定问题的形而上学方案

我们对 IIT 解决方案的解读主要基于 IIT v4.0 [2,37] 以及 2024 年更新的 IIT Wiki（https://sites.google.com/view/iit-wiki，访问时间：2025年 1 月 1 日）。我们的解读在整体上与 [1]（第 4.3 节）中“非唯我论的唯心现实主义”解读一致，但由于研究动机不同，重点有所不同。此外，IIT 中的微单元（micro units）必须符合 IIT 的公设才能存在（感谢审稿人对此的澄清）。因此，微单元具有某种最低限度的意识，这为解决 [1]（第 5 节）和 [38] 提出的相关问题提供了一条途径。

我们从 IIT 的“内在存在”本体论开始。它包括由微单元或更小尺度复合体（complexes）构成的复合体，以及它们在离散时间中的因果交互。微单元指的是假设中的最小离散有限因果作用单元，它始终存在于两种状态之一（二进制单元），即可能低于原子水平、当前物理学尚未知晓的某种事物。“内在”存在指的是在自身层面上独立存在的实体，而 “外在”存在指的是仅在另一个“内在”实体的意识中存在的实体（参见第 2.6 节）。

从分析角度来看，复合体可以被理解为微单元的集合。具体而言，复合体是具有特定数学性质的微单元集合：在所有至少共享一个单元的候选单元集中，它具有最大不可约性。这些候选单元集是基于所有可能的时空尺度识别的，在这些尺度下，微单元可以聚合成因果作用结构中的单元，并可通过转移概率矩阵（TPM）对系统状态进行建模（系统状态是指某一时刻系统中所有二进制单元的集合）。复合体是非重叠的，每个微单元属于且仅属于一个复合体——其中也包括单一单元复合体的情况，即该单元作为单一单元（例如，它与自身的因果关系）时，其不可约性高于包含它的其他候选复合体。

然而，从本体论角度来看，复合体具有进一步的形而上学特征。IIT 的“存在原则”（principle of being）表述为：“存在即具有因果作用力”。IIT 的 “最大存在原则”（principle of maximal existence）则表述为：“在存在的要求方面，存在的就是最强烈存在的” [2]（第 11 页，第 2 号框，原文强调）。换言之，一旦某一物理基质被划分为不同规模的复合体，构成这些复合体的微单元就不再存在。这种存在也是动态的。随着系统状态的变化，一些微单元可能会从之前的复合体中分离，并重新独立存在。这一形而上学假设也体现在 IIT 的第四公设**（排除性公设）中，例如：“与现存复合体相比，具有较低 φ 值的重叠基质因此被排除在存在之外” [2]（第 19 页）。

最终，这一理论框架与 IIT 的其他公设和身份理论相结合。IIT 的**“零号公设”（zeroth axiom）表述为：“体验存在：有某种东西” [2]（第 3 页）；第一公设是内在性（intrinsicality），即“每种体验都属于体验者” [2]（第 2 页），换言之，体验的存在与某个特定的体验者的存在是相同的 [2]（第 2 页）。IIT 的解释性身份（explanatory identity）认为，体验与内在实体的 Φ 结构（Φ-structure）是相同的，即“满足存在基本属性的任何基质都会具有体验” [2]（第 2 页）。换句话说，每个复合体本身就是一个体验实体，其体验由其因果结构的特定特征决定。严格来说，复合体从体验的角度来看，并不存在为一个整体，而是“展开”在其 Φ 结构之中，包括所有组成它的因果区分和关系 [2]（第 29 页）。

因此，IIT 的形而上学假设足以解决绑定问题。整合信息的个体单元因其在特定因果结构中的存在而绑定在一个复合体中；复合体内的组成单元作为独立个体不再存在。这种存在与体验本身是相同的，即绑定在形而上学层面上被假设为现象性的。复合体的边界亦由复合体自身的边界决定。所有绑定和边界都可以通过一系列数学规则明确识别——尽管由于计算复杂度极高，目前的计算能力仅能识别相对简单系统的复合体。

2.6. 替代直觉与整体论

IIT 的形而上学假设可能与经典力学（以及量子力学）中的各种直觉相冲突，但需要认识到，其他假设通常也会带来自身的直觉冲突。在整体论（mereology，研究部分与整体关系的哲学领域）中，没有免费的午餐。目前的整体论领域，正如 [39] 所描述的，可以被合理地称为“疯狂主义”（crazyist）——正如他对意识、量子力学以及其他某些主题的描述一样——因为所有立场似乎都与常识相矛盾，我们尚未在认知上被迫接受任何单一立场。

具体来说，驱动经典力学的常识性直觉包括：物体在未被观察时依然存在；所有系统完全由其部分及其相互作用决定；所有相互作用都是局部的；时间对所有观察者而言以相同速度向前流动；等等（例如，见 [40]，并在 [41] 中详述）。这些直觉似乎是我们进化的智能在其环境中发展的普遍结果（尽管并非普适），甚至可能因此在准确性上受到限制，如 [42] 所论证的那样。尽管如此，将这些直觉形式化为数学理论并利用其进行工程应用，则是几代科学研究、投资和集体智慧的成果。不幸的是，对物理学的更深入理解削弱了这些直觉。相对论破坏了绝对时间的概念。许多人认为量子力学削弱了局部性。即便存在其他量子力学诠释，它们同样拒绝了经典力学的某些直觉（例如，[43]）。

在整体论和科学哲学中，这些“经典力学”直觉对应于整体论虚无主义（mereological nihilism，如 [44]）和还原/扁平物理主义（reductive/flat physicalism，如 [45]）。简单来说，我们可以将一组相互作用的原子组装成我们称为“猫”的对象，但这并不意味着“猫”作为一个整体实体独立于其组成部分而存在。从根本上说，真正存在的东西是这些底层原子——或者更准确地说，是那些尚待发现的、构成基本实体的物理现象，无论它们是弦、场，还是其他未知事物。

由这一看似合理的直觉推导出的反直觉结论是：“猫”本身并不存在作为一个内在实体。尝试解决这一困境仍然是一个活跃的研究领域，如本节中的引文所示。通常会提出某些澄清。例如，“猫”可能仍然在认识论上存在，即它可能是分析系统的一个有用的认识论概念——或许还是一个必要的概念，考虑到我们自身是计算受限的对象，与计算不可约的系统进行交互（例如，[46]）。换句话说，“猫”作为一个词仍然存在，并且它仍然可以有效地指代那些熟悉的、暂时持久的物理集合体，例如实际存在的某些猫，尽管其中隐含了关于时空阈值（猫会随时间变化）和模糊边界（掉一根毛发不会影响其“猫性”）的假设。作为一个词，“猫”可能还具有某种生理存在，例如在大脑连接结构中存在（connectionist structuralism，[47]），或者符合某种其他的唯名论或物理主义解释，因此，我们无需诉诸柏拉图主义或其他非物理领域来赋予这个词因果能力。尽管有这些澄清，并且尽管忒修斯之船（Ship of Theseus）之类的论证极具说服力，宣称“猫”本身并不作为独立实体在本体论上存在，仍然显得不太直观。

简要讨论整体论的目的是预先回应某些读者可能会产生的疑虑，即认为 IIT 的形而上学假设应当被先验地驳回，认为它导致了某种自我消解的荒谬结论（reductio ad absurdum）。在这个假设下，原子一旦组成更大的对象，就不再具有内在存在性；某些神经元在一个有意识的大脑中会“停止存在”；实体的存在状态可以在某种程度上跳跃式变化，与经典力学中关于物理对象及其部分持久性的直觉相冲突——或者至少，与经典直觉所允许的组装和解构程度相比，这种变化显得极端得多。

然而，在现有的整体论替代方案的背景下，IIT 可能是一个更符合常识的解决方案，如 [48] 所主张的。也许 IIT 告诉我们，“猫”实际上确实存在，而不像扁平物理主义那样认为“猫”只是一个词——一个观察者眼中的宏观变量，而不是一个真正独立的内在对象。

然而，不幸的是，IIT 的立场并不完全如此符合常识。IIT 也会认为“猫”并不存在作为单一的内在实体，相反，终止于“猫”的时空边界的物理基质实际上由许多不同的复合体（complex）组成。整个“猫”仅作为一个外在实体存在，即，它仅存在于某个独立内在实体的意识之中。在 IIT 的非正式讨论和论文中（例如，[49] 第 17 页），通常假设其中一个复合体是猫大脑神经网络的一部分，对应于猫的现象自我和当下的有意识体验。在所有构成整个“猫”基质的复合体中，假设该复合体的系统 Φ 值最大。如果我们希望“猫”作为一个单一的内在实体存在（即不仅仅作为某个观察者 Φ 结构中的概念存在），那么这个复合体或许就是它。但这个复合体并不等同于我们通常在使用“猫”这个词时所指的对象。

从本质上讲，IIT 认为“存在”与自然科学中的常识概念不同，后者通常认为物理对象是相互作用的存在体。相反，在 IIT 之中，“存在”与“能产生因果影响并受到因果影响”的能力相关，并且它是在“系统”层级上被归类的，而非在“部分”层级上。值得注意的是，IIT 不是唯一一个将存在归于物理对象层级中间层的整体论理论（例如，[50]）。关于这一持续进行的整体论辩论的更详细介绍，请参见 [51]。

3. IIT在动态演化下的困境

本节首先介绍用于理解复合体随时间演化的数学框架和图语法。然后，我们为界定我们关注场景的三种演化类型提供了一个说明性示例。最后，我们解释了一种特定类型的动态演化所带来的困境，在这种演化中，一个时间步中的主要复合体与前一个时间步中的主要复合体在空间上并不相邻。

3.1 复合体演化的数学框架

我们希望解决的动态演化的特征可以在IIT的抽象基底图中得到充分的体现。这些图总结了来自转移概率矩阵（TPMs）的因果关系，这些因果关系驱动着识别给定基底中复合体的计算。基底图本身并不能识别复合体，因为将所有转移概率都标注在图上会显得笨拙。例如，一个对称的图不一定有对称的复合体分布。然而，在某些分析中，比如我们的分析，可以在因果图结构中陈述所有相关细节，这使得即使在对所有可能的子结构进行穷尽的数学计算在计算上不切实际的情况下，也能在IIT的一个方面取得分析上的进展。

为了我们的目的，我们可以使用如图1中描述的基底图语法。具体来说，单元可以处于两种状态之一（开或关），并且可以通过有向箭头表示对其他单元产生影响。

在给定的基底中，所有单元都被分配到且仅分配到一个复合体中（一个基底中可以有多个复合体，并且允许存在单单元复合体）。一个单元总会归属于对其可用的最大φ复合体。我们所说的“最大φ”，具体指的是系统小phi（φs），它量化了一个系统所指定的因果状态的不可约性，衡量一个系统作为一个整体以单一方式指定其原因和结果的程度，并且这种指定不能简化为系统各个部分所指定的效力。除非特别说明，我们将继续在本文中用“φ”来指代φs，因为其他整合信息的phi度量（例如，区分phi、关系phi、单元phi等）在我们的讨论中并不需要。

在任意选定边界的给定基底图中，可以存在具有不同φ值的复合体。图中建模的基底仍然可以被图边界之外的单元影响（并且仍然可以影响边界之外的单元），但IIT可以将这些视为实用计算的背景条件。例如，在实践中，我们可能会假设某种因果关系会退化或简化物理结构，从而使我们可以安全地得出结论，任何利用边界内单元的复合体（即那些会与边界内的单元重叠的单元）都不会支配边界内识别出的复合体。头骨的物理结构可以起到这样的作用：任何一组神经单元与头骨中相邻单元之间的因果关系所代表的整合信息，都会被完全由神经单元组成的集合所支配。

在给定图中具有最大φ的复合体被称为第一或主要复合体，但也可以存在许多“次要”复合体。在图1中，Abcd是主要复合体；i和o是两个独立的次要复合体。这三个复合体都有正的φ值，因此都有一定程度的意识体验，但Abcd实体中的意识量远大于i和o实体中的意识量。

以下讨论不依赖于特定的关系强度或单元状态，因此我们将展示简化为单一线宽（未指定强度；从而支持双向箭头以表示双向因果影响）和简单的圆形单元，其中大写字母标记单元但不指定其状态。我们将使用一个由不同大小复合体混合组成的抽象基底图。从数学上讲，我们只需要：

图2提供了一个简单的示例，其中包含多种复合体，v1到v19由单元A至S表示，图语法遵循上述图1所描述的简化应用，蓝色区域标出了主要复合体，其φ值在给定系统中最大，同时还存在许多不同大小的次要复合体。

3.2 我们关注场景中的动态演化

本文的动机是探讨在给定因果相互联系的系统中，主要复合体随时间会发生什么变化。重要的是要强调，候选复合体的φ值——因此主要复合体的位置和范围——可能会因为系统中微小的变化而发生剧烈变化。这些变化不仅限于基底中实际存在的单元和因果连接，还包括系统状态，同时保持因果结构不变。换句话说，从生物神经网络的角度来看，我们可以保持所有神经元及其连接不变，但只改变在给定时间点哪些神经元正在放电。在图2的背景下，我们可以想象顶部单元A–E作为前馈神经元，或许是对外部光信号做出反应的单个像素的简化版本。根据这些外部光信号，即使神经网络的物理结构没有其他变化，不同的复合体也可以在单元F–S之间形成。

即使只使用图2中所表示的图细节，两个相邻时间点之间主要复合体可能存在的许多差异也可能与主要复合体有关。主要复合体在构成它的单元数量上可能会扩大、缩小或保持不变。构成它的特定单元可以在图中变化为各种子集，包括缩小到一个单元的单元素集合。在这些情况下，主要复合体的φ值可能会增加、减少（也许一直减少到相邻复合体的“背景噪声”），或者保持不变，尽管这在图上不可见，只能通过蓝色阴影识别出它是所示复合体中φ值最高的。即使主要复合体保持不变，具有相同的单元和相同的φ值，由于系统状态的其他变化，它的意识体验仍然可能发生变化，注意多个Φ展开结构可以与相同的复合体和φ值一致。

这些动态可能性中有许多可能值得在未来IIT研究中探讨，作为探索这些动态转变将如何被给定的现象学自我体验（或回忆）的一部分。

对于本文，我们只需要分析的动态系统方面是两个相邻时间点之间构成主要复合体的单元集合之间的最短路径（p）：

其中 d ( u , v ) 表示单元 u 和 v 之间的最短路径长度（即图 1 的语法中 u 和 v 之间的最少箭头数）。

本文关注的选项空间由三个互斥且完备的可能性组成：

• 路径距离为 0（即至少有一个单元在时间 1 和时间 2 的主要复合体中是相同的）。

• 路径距离为 1（即时间 1 的主要复合体中最近的单元，与时间 2 的最近单元之间仅相隔一条箭头边，且已检查所有可能路径）。

• 路径距离为 2（即两个主要复合体没有共享任何单元，也没有相邻单元）。

严格来说，允许第二种可能性排除了仅包含 1 个单元的平凡图，而允许第三种可能性进一步排除了包含 2-3 个单元的小图、任意单元完全互连的图（每个单元都连接到所有其他单元），以及连接过于密集，以至于不存在路径距离大于等于 2 的图。

考虑到我们对人类现象学的关注以及 IIT 主要的实证研究对象是人脑中的神经元，我们认为这些例外情况并不会削弱我们的论点。换句话说，基于当前对 IIT 和人脑的理解，我们认为这三种可能性在人的环境中都是合理的。

相关因果图对于现象绑定的情况是否总是存在重叠的可能性，在第 5 节中讨论。对于现象绑定的相关图是否微小到平凡的可能性，在第 4.3 节中进一步讨论。

图 3A–C 提供了这三种可能性的示例，采用了与图 2 相同的抽象图。

如果我们将这种从时间步1到2的转变想象为反映人脑中的变化，那么很自然地会问，在每种可能性中，我们的体验发生了什么变化，特别是考虑到IIT传统上将清醒且能自我报告的人类自我与主要复合体等同起来（例如，[49]第17页，[53]），尽管理论和数学在它是否保持自我一致性上仍有争议。

认为意识体验在非零时间周期内持续存在的观点是直观的，因为“零”持续时间无法包含任何东西（尽管对此有争议，例如[54]中的讨论）。同样，直观上，同一个自我（对于某种意义上的“相同”）在时间上体验动态变化的内容。阅读本文这段文字的自我与阅读前一段文字的历史自我保持联系。虽然这些动态意识现象可能并非它们最初出现时的样子，解释它们的出现是合理的第一步。例如，领先的IIT理论家已经发展了一种时间现象学的理论，其中其方向性是因果结构中1D有向网格非对称性的结果[49]。他们的关注点在于如何在静态因果网格中创造出扩展的现在中的流动体验，即现象学时间作为结构而非过程。本文的工作与这些努力相辅相成，它关注的是随着时间推移，实体的更迭如何作为一个结构在钟表时间上演变。

在这些动态意识现象的背景下，零路径距离可以有一个直接的解释。我的意识体验在两个时间步骤中都保持在同一个主要复合体中。我的体验内容可能会改变，以及这种意识体验的体积也可能改变。例如，在图3的示例A中，从单元JKPQL扩展到JKPQL。根据整合信息的φ度量和Φ结构的含义正在发生什么变化，这种变化可能对应于一种“扩展意识”的感觉。我们知道，我们的动态自我可以体验到这种类型的现象变化，因此，看到潜在的物理/结构相关性从IIT的理论基础中出现是诱人的。甚至更实质性的变化可能有一个直观的对应物。从JKPQ到JJHS的转变仍然包含一个重叠的单元，也许反映了我们在注意力或自我边界建模中可以体验到的一些急剧转变。

路径距离为一稍微不那么直观，但我们仍然可以想象一个动态持久的自我从一个位置移动到相邻的位置。在IIT中，给定时刻的自我是一个物理实体，物理实体的边界随着实体在空间中的移动而移动，这在实体移动时是没有什么不寻常的。支持这种直觉的可能类比包括火焰蔓延到新位置同时在原始位置熄灭，或者巨噬细胞移动以吞噬细菌（吞噬作用）。

3.3 复合体内部时间动态的旁述

在我们转向两个或更多路径距离之前，上述讨论引发了一个可能对IIT理论家感兴趣的旁述（请跳至3.4以直接继续核心论点）。在任何物理边界调整发生的地方，合理地要求未来的IIT版本指定调整如何通过因果结构传播，以及由此产生的复合体分布的时间动态。

在目前的静态表述中，单个时间步包含给定实体的潜在复杂意识体验，由其复合体的Φ-展开定义。这种Φ-展开依赖于TPM中的假设因果转换。它不依赖于这些因果转换在一段时间内实际发生。相反，体验是静态的，分布在对应于该时间步的实体的量化时间步中。请注意，在IIT中，时间是离散的，就像空间一样，实体存在的相关时间粒度被识别为所有可能时间粒度选项中的φ最大化值。

当我们进入φ最大化时间粒度的第二个时间步时，继承自主要复合体的物理基质可能跨越与原始复合体显著不同的空间距离。然而，在新的时间步中，新的Φ结构瞬间存在于新的物理空间中——至少当前计算过程是这样描述的。

如果两个时间步之间有任何实体自我身份的动态连续性，这种物理基质上的瞬时性引发了问题，鉴于我们对物理限制的当前理解，特别是由于相对论理论对超光速信息传递的限制。如果我们想象继承实体的空间从其前身扩展了10厘米（在人脑中这是一个合理的距离，考虑到IIT对后部区域的兴趣[555]），光在真空中穿越这段距离大约需要0.33纳秒（在大脑基质中显著更慢）。虽然比任何φ最大化分析的潜在时间粒度[49]短得多，但这个持续时间仍然远长于任何假设的基础/微观时间单元。

随着主要复合体所包含的物理空间扩展，可能是对给定单元状态变化的响应，该状态变化的物理传播将在宇宙速度限制内发生，并跨越多个基础/微观时间单元。只有当传播在整个系统中完成后，新的φ最大化复合体才会到位。在传播在整个系统中完成之前，复合体的分布应该是什么样子并不明显。我们还没有完成先前φ最大化时间粒度的完整时间步，因此不能强加在该时间步出现的复合体并排除任何组成时间单元：未来尚未发生，那个完整的时间步还不存在（也许永远不会）。

在传播期间会发生什么？在相邻但相对缓慢的时间步中，Φ-复合体建立之前，是否存在数百万个微小的意识瞬间跨越微观自我？可能需要解决哪些体验传播中的时间间隙或空间灰色区域？这些问题在时间步之间的实体连续性中尤为突出，但即使在单个时间步内，对于仅对应于该时间步的实体也需要解决。

鉴于φ不仅依赖于实际因果转换，还依赖于假设因果转换，我们不能简单地依赖物理关系在解决方案中的缓慢性。可能性本身可能服从逻辑而不是物理限制。缓慢的φ最大化时间粒度为单个时间步内的功能性（但不是物理性）即时整合提供了一些解决方案，但在解决多个时间步时显然不够整洁。

时间形而上学的某些立场可能有助于应对这一挑战。在一个具有固定未来的块宇宙中，也许φ最大化的时间粒度可以同时施加在整个系统上。然而，如果未来是固定的，不确定性仅作为某些观察者的认识的构建，那么IIT是否可以基于给定状态的因果/效果的不确定性构建基于假设因果关系的本体论驱动数学，这一点尚不清楚。此外，即使没有中间时刻需要解决，新状态的传播仍然需要以符合宇宙速度限制的方式构建。

我们怀疑IIT理论家将能够识别出这种情况的数学解决方案，并描述相应的整合动态。尽管如此，有多种可能的解决方案，这激发了理论关注的价值，并可能揭示本文重点讨论的更广泛的动态性。

本着进一步阐述动态连续性的精神，鉴于IIT认识到其解决平局的方法仍然开放评估并可能进一步发展[2]（第40页），未来的IIT版本可能希望探索当主要复合体在下一个时间步中实际上分裂为两个时会发生什么。主要复合体的离散拓扑分叉也可以在连续时间内构建。在这种情况下，我们体验到什么？自我跟随哪个继承复合体？本文中的想法提供了一些可能的路径，但其他路径可能更可取，例如，在解决多个同样有效的更大复合体中选择哪一个时，转向“下一个大事”[56]（第11页）。IIT理论家需要在IIT v4.0的澄清或发展中的IIT v5.0中推动特定的路径。

3.4 在路径距离为2+时的困境

然而，对于本文的核心论点，我们关注图3中最具有挑战性的例子，并承认某些解决方案可能也会解决第3.3节中的问题。最具挑战性的例子是，当我们有两个在时间上相邻但不在空间上相邻的主要复合体时，意识体验会发生什么变化：即“动态实体演化”问题。而且，当这种情况发生在人脑中时，我们动态的自我感觉会发生什么变化？图3中的例子C就是这种情况，即在时间上相邻的主要复合体之间的路径距离为两个或更多。与上面描述的例子A和B所具有的解释灵活性不同，这种情况可以被呈现为一个两难困境，每个困境都有潜在的不可接受的后果。

在困境的第一个方面，我们原始的自我保留在与原始复合体相邻的区域中。一个新的、独立的自我在新的复合体中出现。请注意，IIT一直接受在一个生物大脑内（实际上在更简单的物理系统中）存在多个意识实体（即非零φ复合体），因此，这本身并不比IIT架构中已经确认的部分更令人不安。然而，在这种情况下，新实体在整合信息和意识量方面更大。如果它嵌套了我们原始的自我，我们的自我将被排除原则所消除，只留下新实体（本文不关注嵌套；重点只是强调新实体的重要性）。换句话说，我们必须接受我们的人类意识并不总是生物大脑中最大的意识。

表面上看，困境的第一个方面似乎是可以承受的——也许它还为心理学中的某些话题提供了解释，如幻人（tulpas）、IFS（内部家庭系统）或多重人格。但这个困境不仅仅是潜在的不安的谦卑，还有实验成本。IIT在神经科学实验中的一个合理捷径是假设大脑中最大的φ结构将对应于主体的意识所在，这为将特定结构映射到那一刻的意识体验内容，甚至操纵该结构并通过自我报告加强理论的有效性提供了途径。

在大脑中寻找最大的φ结构有助于激发启发式方法，以排除大脑的某些部分，这在目前是必要的，因为当IIT的数学应用于大脑的大部分区域时，计算上是不可行的。然而，在困境的第一个方面，可能提供实验报告的意识实体与大脑中第二大的φ结构相同——或者甚至是更小的复合体。检查所有这些较小的复合体是一个更具挑战性的实证和计算任务。尽管如此，重要的是要强调，这一含义或其实验成本并不与IIT现有理论相矛盾。IIT声称存在一个复合体，其因果结构与我们体验的属性一一对应，而不是说这个结构在大脑中是任何特定大小（或者必然包含在单个大脑中）（感谢一位审稿人的强调）。实验任务是找到那个复合体，即使在困境的第一个方面，原则上仍然是可能的。

在困境的第二个方面，自我移动到新的、更大的φ复合体中。然而，根据定义，这必须是一种非局部移动。没有时间和物理理由让它通过中间的物理空间。如果这个自我受我们理解的物理定律的约束，并且它可以在不经过中间点的情况下跳到新位置，那么这个自我是什么？一种可能性是，自我是非物理的，因此不受通常在人类尺度上运作的物理定律的约束。然而，IIT现有的内在和外在存在的形而上学将需要调整，以纳入这种“非物理、非局部”的性质，并解释这些不同类型的实体/存在如何相互作用，同时注意避免可能由二元论形而上学带来的挑战（参见[57]中的概述）。

第二种可能性是，自我在根本上具有量子力学特性，可能使理论家能够借鉴量子力学中关于非局部性的见解（尽管量子物理学的本体论远未解决；仍然有解释拒绝非局部性）。然而，在我们当前对物理学的理解中，如果自我要具有独特的量子力学特性，它必须非常小，或者受到某种显著的物理结构的保护，以在介观尺度上保持相关的量子属性。

也许IIT可以在微观尺度上重新表述——它的数学并不依赖于尺度——但这将是一个远离神经元构成人类意识基础单元的主要IIT解释的重大转变。同样，如果量子力学特性是自我定义的必要条件，这将是IIT的一个重大扩展。然而，值得指出的是，IIT研究人员已经开始探索在量子现象背景下应用IIT概念[58,59]。

第三种可能性是，一个时间步和下一个时间步之间看似非局部的转换实际上是时间宏观粒化的产物[37]（感谢一位审稿人明确提出这种可能性）。在微观尺度上检查时，实际上会有一系列微观转换，每个转换只涉及局部动态，自我每次都在局部移动。

如果粗粒化时间步允许一定程度的模糊性（在IIT v.4.0的某种阐述中），可能已经有足够的空间允许这种解决方案。或者，在IIT的规范解释中，一旦最终的微观时间步到位，计算就会调整，使得多个时间步被粗粒化为多时间步、多单元复合体，这些复合体恰好表现出新的、事后看来与其前身在空间上不连续的目标复合体。从现在的角度来看，那些组成微观时间步不再内在地存在——它们已经通过第2.5节讨论的相同原则被纳入新的宏观时间步复合体中。尽管如此，随着实时过程的展开，那些微观时间步确实存在，并允许必要的局部转换。

为了追求这第三种可能性，IIT需要进一步详细说明构成粗粒化的动态转换，基于[37]，同时解决第3.3节中描述的相关问题。

4. 解决困境

第4节描述了三种广泛的方法来解决困境，而不必接受第3节中描述的两个困境角（可能）令人不安的含义。第一种方法否认了短期动态持续性的内省证据的有效性，可能转而接受空个体主义。第二种方法通过远离IIT解决结合问题的形而上学解决方案来解决困境。第二种方法的性质取决于取代它的新形而上学；简要提供了三个例子，认识到也可以探索其他的形而上学。第三种方法首先否认了现象学结合的必要性。

4.1 空个体主义解决困境

在空个体主义下，我们对动态持久自我的体验是一种幻觉（例如，[3]中的讨论）。相反，我们只作为个体的、分离的和单一时间步的体验存在。随之而来的新问题是，如何解释我们对动态持续性的幻觉，但有可用的选项。例如，如果单个时间步具有非零的时间持续期，那么可以通过重复访问一个即时记忆模块产生一个伪时间箭头（见[60]的第4.3.3节）。还有更广泛的关于时间哲学和时间现象学的文献，可能提供替代的解决方案（[61]中有概述）。

这对困境中的IIT意味着什么？图3C中“主要复合体”的变化仍然发生，但它们之间实际上没有“转移”，因此不需要识别避免（或解释）超光速信息传输的动态。每个时间步都会产生一个新的单一时间步自我集合：每个复合体一个。即使在人脑中有时会出现比我们对应的更大的体验，它们也不会链接到相同的记忆模块，因此不会被识别为我们自我幻觉动态的一部分。

困境的第一个方面对IIT的神经科学实验方法的挑战仍然存在：我们主观报告的自我可能并不总是我们可以在人脑中识别的最高φ复合体，尽管它必须在系统中的某个地方，并且至少在原则上可以通过实验识别。然而，根据幻觉动态的实现方式，我们清楚地知道在其他地方寻找的方向：与即时记忆模块重叠的φ定义的主要复合体或与其传输信息的系统。

4.2 通过不同的形而上学来解决困境

第二种解决困境的方法是放弃IIT解决结合问题的形而上学解决方案。这种方法的含义取决于取代它的新形而上学。我们在这里简要描述了三种可能性，以突出表明这两种方法都不能轻易地找到解决方案。然而，对这些和其他形而上学方法的全面讨论将需要在单独的论文中进行。

可能性一是重新定义复合体的角色。如果复合体不再是推动因果关系的物质本体论单位，那么就不需要非局部性，因为没有东西实际上在移动。在这种可能性下，即使作为复合体的一部分，微观单元仍然继续内在地存在；复合体是“分析的”而不是“本体论的”现象。

不幸的是，如果微观单元继续存在，并在它们形成复合体的地方具有所有正常的因果效力，那么IIT因果图中嵌入的局部因果关系（即，仅直接单元到单元的相互作用）就足以解释复合体层面的所有因果行为。换句话说，一个特定的复合体是否具有最高的整合信息变成了一个纯粹的命名特征，这不会改变系统整体的行为。根据定义，这些命名特征可以是分析上有用的，存在于观察者的眼中（或在IIT术语中“外在化”），但它们不会影响实际的因果关系。在这种可能性下，IIT的数学可能对科学家仍然有价值（例如，“弱IIT”解释，见[4]），但IIT已经失去了它对现象学结合问题的解决方案。在新的形而上学中没有地方可以让多个信息单元聚集成一个具有内在存在的单一观点（只有微观单元具有基本的本体论存在）。

可能性二保持微观单元的本体论持久性，同时将复合体解释为这些单元的模式。复合体不具有作为对象的基本存在，但它们作为模式存在。这将是IIT中除了“内在”和“外在”存在之外需要添加的第三种存在。从这个角度来看，意识本身也被理解为一种模式，而不是一个实体。

这种第二种形而上学否定了IIT对意识作为内在的直觉，因此可能对它的支持者来说是一个太大的步骤。然而，对经验的模式或过程观点已经被该领域有影响力的思想家直观地证明是令人信服的（例如，Dennett，Hofstadter，Minsky等）。

这样的理论需要首先在原则性的、数学的形式主义中解释这种第三种存在，并将其与IIT现有的公理联系起来。还有一些潜在的形而上学问题需要回答，例如“模式”在观察者或能够一次性看到模式的实体之外是什么，即不需要预先解决现象学结合问题。

可能性三通过引入不同的“自我”概念来解决这个问题（我们感谢一位审稿人介绍了这种可能性）。与其将每个个体自我与一个单一复合体等同，我们允许多个复合体各自挑选出同一个自我。一个单一的自我可能在时间步内以及跨时间步与多个复合体相关联。这样的自我在定义上将在多个位置和时间上具有分布式的范围，消除了从一个复合体到另一个复合体的非局部转换的需要。一个纯粹的信息自我可能会陷入记忆解决方案（见第4.1节），但不清楚这样的自我如何能够扮演作为现象学意识的座位所需的角色，从而消除了意识中非局部移动的需要。相反，“自我”需要是一个现象学自我，即作为我们意识觉知的中心。

需要工作来理论上激发这些“现象学自我”并指定它们作为扩展形式主义的一部分的数学。例如，这些自我可能在存在层次结构的第三层中运作，类似于多单元复合体可以被解释为与它们的组成（完全包含）微观单元或单单元复合体相比存在于第二层（它们在实体层面上具有自己的内在存在）。

不幸的是，即使上述问题能够得到解决，这三种形而上学立场都共享一个令人担忧的要点。因果关系已经与我们传统上将我们的意识自我联系在一起的层面脱节。在可能性一和二中，因果关系仍然完全通过基本存在并无论它们形成什么复合体都持续存在的微观单元来解释。在可能性三中，因果关系通过更低的存在层面得到完全解释，没有留给现象学自我的。换句话说，这些形而上学调整否认了宏观尺度意识实体的因果效力，这是IIT当前公理的核心——实际上与我们对代理的体验相对应。

人类风格意识的现象学可能付出的代价太陡峭，特别是考虑到IIT强调它是为数不多的神经科学基础理论之一，这些理论认为“我们拥有真正的自由意志——我们有真正的选择，做出真正的决定，并真正地引起。因为只有真正存在（内在地，为了自己）的东西才能真正引起，我们，而不是我们的神经元，引起我们的意愿行动，并对其后果负责”[2]（第40页）。

从完全定义的局部因果互动中产生的现象学（在新兴结构层面上）是一个经过深入研究的话题（概述在[62]）。已经设计了各种逃避路线，尽管所有都是有争议的。IIT可以探索这些路线，但似乎很难在保持今天IIT作为许多理论的核心的同时找到一个解决方案。例如，IIT可能希望引入一种强突现形式，以在复合体或自我层面提供新的因果关系，但这将需要从IIT当前以单元级TPM为主导的因果关系方法的重大转变，并需要应对强突现众所周知的哲学困难（概述在[63]）。

4.3 否认现象学结合的必要性

另一种选择是解决现象学结合问题——或者至少拒绝其必然性。如果我们在任何给定时刻的实际体验实际上并不那么复杂，也许可以通过单个微观单元，或者至少是某种具有比IIT假设的两种状态更高信息复杂性的微观单元来充分捕捉。换句话说，单位之间永远不需要现象学结合。也许我们可以将该单元与其他单元的直接因果关系纳入，以某种程度增加复杂性。例如，虽然单个单元仍然是意识的中心，但该意识的内容可能结合了该单元的一些直接“单边”因果关系，尽管不是这些关系另一端的单元（这将重新引入了对现象学结合机制的需求）。

这种方法可能值得探索，但需要应对当前神经科学的观点，即我们的意识体验似乎反映了大脑多个部分的信息，并且似乎没有一个特定的微观单元可以收集所有有意识体验的信息（例如，[9]）。它还需要应对基于粒子物理学的普遍观点，即无论现实的最终单元是什么，它们可能只有适度的信息复杂性。基于粒子的本体论的旅程是朝着粒子物理学标准模型中的单元发展，这些单元具有相对较少的自由度和适度的相互作用集。这些简单的单元似乎与我们在个别时刻感受到的复杂性体验相冲突，但如果那种感受到的体验只是幻觉般的复杂，这个问题可能得到解决。

我们感受到的体验中的复杂性可能是幻觉吗？毕竟，一些人认为我们思想的信息容量限制比我们本能感觉到的要窄得多（例如，[64, 65]）。可能可以在视觉系统中找到类似之处。我们的视觉场感觉复杂，但可以解释为扫视模型表明我们一次只能看到信息上非常简单的小部分。完整的表观复杂性并不是一次性全部观察到的，而是当我们一次只关注那复杂性的一小部分时才观察到的。表观的复杂性是一种现象学幻觉，这与本文的动机相矛盾。

5. 结论和未来研究

本文探讨了随着输入变化、系统状态变化或神经元/连接重新配置，主要复合体在大脑不同部分随时间变化的可能理论解释。我们确定了几种选择，每种选择对IIT的支持者都有潜在的不可接受的后果。表1将讨论总结为五个主要选项和潜在关注的主要后果。

我们对这些后果的介绍主要是为了理论清晰，而不是直接批评。IIT的支持者在拥抱一些观察者认为违反直觉的理论含义方面有着令人钦佩的记录，例如电子或简单逻辑门基础设施中存在一些最小现象体验（例如，在[53,66]中被接受），意识对微小系统变化的敏感性（被[67]批评；在[2]，第39页中被接受），容忍具有相同行为但没有意识系统体验的僵尸系统（在[68]的第4.2节中被批评，在[69]图21，[70]中被接受），以及依赖于从未发放且理论上永远不会发放（但理论上能够发放）的神经元的意识体验（在[2]第40页中被接受）。

尽管如此，一些研究人员可能会因为这些后果或其他原因，如对体验的功能无关性的担忧（[68]第2.2节），IIT不可否认的内省与对意识的不确定性之间的可能矛盾[2]（第4.3节），注意到元认知解决方案的可能性[2]（第4.4节），或其他形而上学问题，例如处理意识与物理现实的同时性[71]，而远离IIT。

我们论文的一个关键见解是，排除公理不能轻易从IIT中移除。例如，参考文献[72]建议IIT移除此公理，以便在考虑个体意识（如人类）如何可能嵌套在可能同样符合意识标准的更大结构内（如大型经济体）时具有更大的灵活性[72]。然而，我们的分析将排除公理及其相应的形而上学与IIT对现象学结合问题的解决方案联系起来。没有排除，IIT不能轻易解释人类体验中常见的意识复杂性——至少在不拥抱副现象性的情况下。这些代价比Schwitzgebel描述的要大得多。与所有形而上学一样，存在替代解释——包括在表1中总结的那些——但没有一个是简单的。

在没有重大形而上学调整的情况下，IIT理论家可能会特别倾向于选择选项1至3。他们可能还希望追求一条可以大大减轻与选项1相关潜在成本的实证研究途径。健康的人类大脑可能结构是这样的：所有在历史上经历过的路径上的主要复合体总是相互重叠。换句话说，虽然我们可以想象（并设计）一个具有所描述的问题主要复合体动态的系统，但这样的动态实际上从未在人类体验中发生过。因此，我们缺乏对这种动态可能如何被感知的直觉也就不足为奇了。分析这些动态可能在理论上仍然是有益的，但表中列出的“潜在后果”在人类环境中实际上并不适用，因此不应被视为采用选项1的障碍。

在选项1和2中，还存在避免在时间步之间体验演化中出现超光速信息传递的问题，例如，即使对于局部重叠或局部相邻的主要复合体在时间上的移动也会发生这种情况（第3.3节）。然而，这些问题适用于任何动态分析的IIT，无论对实体连续性和表1中的选项的假设如何。单一时间步中Φ折叠的展开会引发传播问题，每当φ最大化的时空粒度大于基础单元时，包括IIT的人类意识的神经元模型。应该可以开发信息传播动态进入IIT理论以防止这个问题，但目前尚不可用。在这些传播动态中，可能会暂时存在不同的φ值和复合体分布——这些情况也需要探索。解决这个问题是未来研究的有用途径，以帮助IIT从主要静态展示转向动态理论。

我们的观点，通过2024年会议的讨论得到加强，是不同的IIT理论家或观察者可能会倾向于选择本文概述的和表1中不同立场。即使某些研究人员认为正确的选项对其他人来说似乎是显而易见的，我们希望明确这样的立场，理解其含义，将概念立场与IIT的数学形式主义联系起来，并进行支持研究，将有助于IIT继续其发展。IIT已经是其发展的第4版，并因其对进一步改进保持开放而受到尊重。

原文链接： https://www.mdpi.com/1099-4300/27/4/338