[論文レビュー] The Phi measure of integrated information is not well-defined for general physical systems

Adam B. Barrett, Pedro A. M. Mediano|arXiv (Cornell University)|Feb 12, 2019

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ひとこと要約

本論文は、IIT 3.0 における現在の Phi 測度が、指標、離散化、およびマルコフ仮定の問題のため、一般の物理系に対して適切に定義されていないと主張し、これらの問題に対処する可能性のある方向性を論じる。

ABSTRACT

According to the Integrated Information Theory of Consciousness, consciousness is a fundamental observer-independent property of physical systems, and the measure Phi of integrated information is identical to the quantity or level of consciousness. For this to be plausible, there should be no alternative formulae for Phi consistent with the axioms of IIT, and there should not be cases of Phi being ill-defined. This article presents three ways in which Phi, in its current formulation, fails to meet these standards, and discusses how this problem might be addressed.

研究の動機と目的

• Phi は意識の基本的で観測者に依存しない量であるべきだという動機づけ。
• 一般的な物理系に対して Phi を不定義にする三つの中核的理論問題を特定する。
• IIT 内でこれらの問題に対処するための潜在的な再定式化や方向性について議論する。

提案手法

• IIT 3.0 からの Phi の構築の見直しと再表現、情報量と統合の定量化に焦点を当てる。
• Phi が粒度最大化と地球搬送距離を用いた分割ベースの統合にどのように依存するかの分析。
• 状態空間の指標と確率分布の標準的選択、および Markovian ダイナミクスの必須性の批判。
• 非マルコフ性および連続状態シナリオ下での失敗を示す概念的例による説明。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 IIT フレームワークの下で、一般系に対して Phi が基本的な物理量として適切に定義されているか。
• RQ2 状態指標と確率分布指標の標準的選択が、唯一の Phi を生み出すものとして存在するか。
• RQ3 非マルコフ性または連続状態系に対して Phi を一貫して定義できるか、できない場合は IIT をどのように再定式化できるか。
• RQ4 粒度間で Phi の観測者依存性の排除と有界性を維持する実行可能な再定式化とは何か。

主な発見

• 現在の形で定式化されている Phi は、複数の基礎的問題のため、一般の物理系に対して適切に定義されていない。
• 地球搬送距離を計算するための状態空間上または確率分布空間上の標準的な指標は存在しない。
• 状態を離散化し、すべての粒度で最大を取るという要件は、無限または非 compact な状態空間と非マルコフ動力学の問題を生じさせる。
• 非マルコフ動力学は核心となる条件付き分布を不定義にし得て、Phi の計算を破綻させる。
• 提案された再定式化には、履歴依存の情報量ではなく、瞬時状態の内在的な幾何学/トポロジー記述や場ベースのアプローチへの転換が含まれる。