[論文レビュー] Consciousness: Here, There but Not Everywhere

Giulio Tononi, Christof Koch|arXiv (Cornell University)|May 27, 2014

Neural dynamics and brain function参考文献 25被引用数 11

ひとこと要約

この論文は、存在、構成、情報、統合、排除の5つの現象学的公理から導かれる仮説をもとに、どの物理的システムが意識を支持できるかを定式化する枠組みとして統合情報理論（IIT）を提唱する。IITは、未熟児から人工知能に至る多様なシステムにおける意識の定量的評価を可能にし、デジタルコンピュータが人間と機能的に同等であっても、統合情報が欠如しているため意識はほとんど持たないという結論に至る。

ABSTRACT

The science of consciousness has made great strides by focusing on the behavioral and neuronal correlates of experience. However, correlates are not enough if we are to understand even basic neurological fact; nor are they of much help in cases where we would like to know if consciousness is present: patients with a few remaining islands of functioning cortex, pre-term infants, non-mammalian species, and machines that are rapidly outperforming people at driving, recognizing faces and objects, and answering difficult questions. To address these issues, we need a theory of consciousness that specifies what experience is and what type of physical systems can have it. Integrated Information Theory (IIT) does so by starting from conscious experience via five phenomenological axioms of existence, composition, information, integration, and exclusion. From these it derives five postulates about the properties required of physical mechanisms to support consciousness. The theory provides a principled account of both the quantity and the quality of an individual experience, and a calculus to evaluate whether or not a particular system of mechanisms is conscious and of what. IIT explains a range of clinical and laboratory findings, makes testable predictions, and extrapolates to unusual conditions. The theory vindicates some panpsychist intuitions -- consciousness is an intrinsic, fundamental property, is graded, is common among biological organisms, and even some very simple systems have some. However, unlike panpsychism, IIT implies that not everything is conscious, for example group of individuals or feed forward networks. In sharp contrast with widespread functionalist beliefs, IIT implies that digital computers, even if their behavior were to be functionally equivalent to ours, and even if they were to run faithful simulations of the human brain, would experience next to nothing.

研究の動機と目的

• 未熟児、脳損傷患者、非哺乳類、人工システムなど、通常とは異なる状況における意識を特定するための行動的・神経的相関の限界を克服すること。
• システムが意識を持っているかどうかを特定するだけでなく、その経験の量と質を特定する理論を構築すること。
• 人間を機能的に模倣するが統合情報が欠如しているシステム（例：デジタルコンピュータ）における意識のパラドックスを解消すること。
• 意識の真正の原理的かつ定量的説明を提供し、意識を持っているシステムと単に意識行動を模倣するシステムを区別すること。

提案手法

• 存在、構成、情報、統合、排除の5つの現象学的公理から物理的仮説を導出する。
• 因果的・効果的構造の不可削減性に基づいて、意識の尺度Φ（ファイ）を定義する。
• Φの計算を用いて、与えられた物理的システムが因果的アーキテクチャを分析することで、意識を支持しているかどうかを評価する。
• 排除仮説を用いて、最大に不可削減な要素の複合体を意識体験の場所として特定する。
• 高Φ（意識的）と低またはゼロΦ（無意識的）のシステム（例：フィードフォワードネットワークや接続のないグループ）を区別する。
• 臨床的・現実世界の事例（脳損傷患者、未熟児、人工システムなど）に理論を適用し、意識レベルを予測する。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 どの物理的システムが意識体験を支持できるか。その基準は非意識的システムとどのように区別できるか。
• RQ2 意識の理論が定量的かつ定性的に両立可能か。経験の量と内容に具体的な値を割り当てられるか。
• RQ3 デジタルコンピュータが人間と機能的に同等であっても、なぜこの理論では有意な意識を支持しないのか。
• RQ4 皮質機能が最小限の患者や非哺乳類において、意識はどのように評価できるか。
• RQ5 人間の行動を模倣するが自己体験を欠くシステムの違いは何か。

主な発見

• 統合情報理論（IIT）は、統合情報のレベルを定量化する値Φを計算することで、システムが意識を持っているかどうかを定式化した枠組みを提供する。
• 高Φのシステム（例：人間の脳）は豊かで統合された意識体験を支持するが、低またはゼロΦのシステム（例：フィードフォワードネットワーク）は意識を持たない。
• デジタルコンピュータでさえ、人間の脳機能を完全に模倣しても、内部的に統合された因果的構造が欠如しているため、Φ値はほぼゼロとなる。
• 理論は、未熟児や一部の非哺乳類が限定的ではあるがゼロでない意識を持つ可能性を予測しており、発達的および行動的観察と整合的である。
• 排除仮説により、最大に不可削減な要素の複合体のみが意識体験を構成し、より大きなまたは統合度の低いシステムに対して意識を過剰に帰属することを防ぐ。
• IITは、孤立した皮質島しか持たない患者における意識障害の臨床的所見を説明できる。