意識是你所體驗到的一切——它是你腦中的曲調、品嚐到糖果時的甜蜜、牙疼時的痛苦、對自己孩子強烈的愛，以及認識到所有的這些感覺終將結束後的苦澀。從古至今，這些經驗——有時候被稱為
感質（qualia）——的起源和本質一直困擾著我們。
△ 當你走進廚房，聞到新鮮的食物，感覺它們輻射出的溫暖……這些內在、主觀的經歷被稱為感質（qualia）。我們認為冰箱、茶杯、和烤箱是缺乏感質的。也就是說，如果一個魔術師把你變成一個烤箱，那你的世界將一片黑暗，所有的經歷都會消失。| 圖片來源：Jooyeun Lee/Knowing Neurons
研究意識是一項極具挑戰的任務，因為它是一種固有的主觀想象。為什麼大腦會具有意識？像人類大腦這般複雜的東西，有沒有可能在無意識的情況下進化呢？
一些人認為，理解意識背後的生物學是科學的終極邊界。在過去十年間，一個剛成型不久的“意識科學家”群體蒐集了一些關於有意識大腦活動與無意識大腦活動之間差異的信息。
但是，關於是否存在一個可以真正解釋這種能產生豐富內心世界的大腦活動有何特別之處的理論，仍存在大量分歧。
在過去十多年中，Giulio Tononi發展的“整合信息理論”（Integrated Information Theory，IIT）一直備受關注，它得到了一些著名神經科學家的支持[1]。這一理論試圖定義什麼是意識、一個物理系統需要具備什麼條件才能擁有意識、以及至少從理論上如何從物質基礎開始對意識進行定量和定性的測量。
整合信息理論假定意識是集成在某一系統（如大腦）之內的信息，它能解釋為什麼在睡眠、麻醉以及癲癇發作時會失去意識。此外，它還解釋了為什麼含有大部分大腦神經元的小腦，可能會因意識上的一個小的影響，而受到損傷甚至失去意識。
整合信息理論認為，每個物體絕對都有一定程度（哪怕極低的）的意識水平。該理論的一些擁護者宣稱，他們有一個可以測量任何物體的意識的公式[2]。這一類言論非常具有爭議，甚至漸漸破壞了該理論中一些理念所能帶來的巨大進步潛力。
整合信息理論始於兩個對我們人類意識經驗的本質的基本觀察。第一，我們所擁有的每種經驗，都是我們能夠擁有的大量可能經驗的其中之一。第二，多種不同部分（顏色、紋理、前景、背景）都是同時體驗到的。
鑑於這兩個觀察結果，該理論認為，與意識有關的大腦活動必須是不斷變化的，它包括許多不同的模式，並且涉及到不同大腦區域間的大量交流。
對於一個理論來說這是一個非常牢固的起點，在某種程度上，我們已經能夠對它進行測試。例如在一個實驗中，研究人員觀察了大腦對“經顱磁刺激”短脈衝的反應。一個電磁線圈會置於參與者的頭皮頂部，併發送出一個非常短的脈衝磁場。
佈於整個頭皮的電極會記錄下產生的反應。在完全清醒的狀態下，這一微小磁場閃現所產生的反應能以複雜的波紋圖樣到處蔓延。
但如果參與者當時正處於深度睡眠或全身麻醉的狀態，那麼反應只會在磁體周圍傳播，而不會到更遠的部位，並且產生的波紋形狀也更加簡單。這些結果都支持這一理論，這表明，當我們有意識時，雖然大腦的每個區域都在做不同的事，但也都在試圖努力交流。
到目前為止一切都還不錯。但如果能再進一步就更好了。因此便有人產生了想要找到一個公式，能從詳細的數據中計算出精確“意識水平”的想法。嚴重的爭議就是從這裡開始的。
該理論稱，這一最終公式將能以某種方式對事物所含信息進行量化。在這種情況下，“信息”意味著通過仔細查看目前的情況，能多好的掌握這一事物的過去和未來。
例如，你記錄了大腦中一堆神經元的電壓，然後查看你可以多好的利用一個結果來預測更早和更晚的結果。如果你因使用了所有神經元的讀數而做出很好的預測，但當使用部分神經元數據時，做出了不好的預測，那麼你得分就很高。
因所有這些而感到困惑是可以理解的——對公式的嘗試會遇到很多理論上和實踐上的問題。科學家已經提出了一個候選公式[3]，但它並不管用。有些情況下它不能給出明確的答案，而當計算複雜的人類大腦數據時所需的時間又太長太長。
有人認為，現在應擱置在這一理論上所作出的數學努力。與意識有關的實驗研究正進展順利，所以或許我們就應該專注於此。但是我們不能只做事實收集實驗——我們需要一個理論來理解我們所看到的，而整合信息理論的基礎看上去的確有希望做到這一點。
假如已經出現很多關於意識的合理可行的數學描述，而並沒有一個能夠被測試，那麼再創造一個新的理論也並沒有什麼價值。但到目前為止，一切都是零，只有少數研究人員正在研究這個問題。
當愛因斯坦的引力理論能夠被測試之前，就受到了眾人的矚目。可對整合信息理論知情的數學家似乎對此並沒有興趣。儘管如此，整合信息理論仍是目前為止，解決意識根源問題裡最有前景的基礎理論。而在這個終極前沿上取得突破值得我們更有意識的為之努力。
編譯：二宗主
[1] https://qz.com/1184574/the-idea-that-everything-from-spoons-to-stones-are-conscious-is-gaining-academic-credibility/
[2] https://spectrum.ieee.org/computing/hardware/can-we-quantify-machine-consciousness
[3] http://journals.plos.org/ploscompbiol/article?id=10.1371/journal.pcbi.1003588
[4]https://theconversation.com/why-we-need-to-figure-out-a-theory-of-consciousness-93146
閱讀更多 原理 的文章
