[論文レビュー] Is Consciousness Computable? Quantifying Integrated Information Using Algorithmic Information Theory

Phil Maguire, Philippe Moser+2 more|arXiv (Cornell University)|May 1, 2014

Neural dynamics and brain function参考文献 13被引用数 3

ひとこと要約

この論文は、ユニタリな意識が情報の損失なし統合を必要とし、それをアルゴリズム的情報理論を用いて形式化し、このような統合が非計算可能関数を必要とするのを証明している。主な貢献は、意識が真に統合的かつ損失なしであるならば、計算的にモデル化することはできないという理論的証明である。

ABSTRACT

In this article we review Tononi's (2008) theory of consciousness as integrated information. We argue that previous formalizations of integrated information (e.g. Griffith, 2014) depend on information loss. Since lossy integration would necessitate continuous damage to existing memories, we propose it is more natural to frame consciousness as a lossless integrative process and provide a formalization of this idea using algorithmic information theory. We prove that complete lossless integration requires noncomputable functions. This result implies that if unitary consciousness exists, it cannot be modelled computationally.

研究の動機と目的

• 情報損失に依存する既存の統合情報の形式化における理論的ギャップを解消すること。これは記憶の劣化を示唆する。
• 情報圧縮や損失を伴うものではなく、損失なしの統合的プロセスとして意識を再定式化すること。
• このような損失なしの統合が、アルゴリズム的情報理論を用いて計算的にモデル化可能かどうかを調査すること。
• 統合情報に基づく意識のモデル化における計算の限界を特定すること。
• 損失なしの統合が非計算可能関数を要することを証明することで、意識の計算モデルの実現可能性に疑問を呈すること。

提案手法

• 情報損失に依存する従来の手法を拒否し、損失なしのプロセスとして統合情報を再定式化すること。
• アルゴリズム的情報理論（AIT）を用いて、統合情報の不可削減な複雑性を定量化すること。
• アルゴリズム的相互情報量を用いて、システムの情報処理における統合度を形式化すること。
• システムの構成要素にわたる完全な損失なし統合が、非計算可能関数を必要とするのを示すこと。
• 完全で不可逆的な情報統合が可能な任意のシステムは、チューリングマシンによってシミュレートできないことを証明すること。
• 脳の認知プロセスを「スラッシュイン、スラッシュアウト」として枠組み化すること。入力は分解され、出力は統合され、統合は非局所的かつ非計算可能な段階で発生する。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 統合情報は、統合における情報損失の仮定を避けて、損失なしの形で形式化可能か？
• RQ2 アルゴリズム的情報理論を用いた統合情報のモデル化における計算の限界は何か？
• RQ3 完全で不可逆的な情報統合が、損失なしで達成可能であり、かつ計算可能か？
• RQ4 損失なしの統合に非計算可能関数が必要であるという要請は、意識が計算的にシミュレートできないことを示唆するか？
• RQ5 認知の「スラッシュイン、スラッシュアウト」モデルは、統合情報の非局所的・非計算的性質をどのように反映するか？

主な発見

• ユニタリな意識に不可欠な情報の損失なし統合は、アルゴリズム的情報理論を用いて証明されたように、非計算可能関数を必要とする。
• 情報損失に依存する既存の統合情報の形式化は本質的に欠陥がある。これは記憶の継続的劣化を示唆する。
• 脳の認知プロセスは、感覚的入力と運動的出力の間に、非局所的かつ非計算可能な統合段階（「スラッシュイン、スラッシュアウト」としてラベル付けされる）を含まなければならない。
• 局所的入力または出力機能に焦点を当てる神経科学的モデルは、統合意識の核心的現象を説明できない。
• この理論は、意識が統一的経験として存在するならば、いかなる計算モデルでも捉えきれないことを示唆する。
• 統合情報の解けない複雑性は、心の完全な理解を計算的または機械的モデルによって達成しようとする目標に挑戦する。