[논문 리뷰] The Phi measure of integrated information is not well-defined for general physical systems

Adam B. Barrett, Pedro A. M. Mediano|arXiv (Cornell University)|2019. 02. 12.

Cognitive Science and Education Research참고 문헌 13인용 수 56

한 줄 요약

논문은 IIT 3.0의 현재 Phi 척도가 일반 물리계에 대해 잘 정의되어 있지 않다고 주장하며, 지표, 이산화(discretization), 마르코프 가정의 문제를 지적하고 이러한 문제를 해결할 수 있는 가능한 경로를 논의한다.

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.

연구 동기 및 목표

• Phi가 의식의 근본적이고 관찰자에 독립적인 양이어야 한다는 점을 동기화한다.
• 일반 물리 시스템에 대해 Phi를 잘 정의할 수 없게 만드는 세 가지 핵심 이론적 문제를 식별한다.
• IIT 내에서 이러한 문제를 다루기 위한 잠재적 개정안이나 방향을 논의한다.

제안 방법

• IIT 3.0에서 Phi 구성의 정보 및 통합 정량화에 초점을 맞춘 검토 및 재진술.
• Phi가 Earth Mover’s distance를 사용한 그레인화 최대화 및 분할 기반 통합에 어떻게 의존하는지 분석한다.
• 상태 공간 메트릭 및 확률 분포의 표준 선택에 대한 비판적 시각과 Markovian 역학의 필요성.
• 비-Markovian 및 연속 상태 시나리오에서의 실패를 보여주는 개념적 예시로 설명을 제시한다.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 IIT 프레임워크 하에서 일반 시스템에 대해 Phi가 근본 물리량으로서 잘 정의되어 있는가?
• RQ2 상태 메트릭 및 확률 분포 메트릭에 대한 표준 선택이 유일한 Phi를 낳는가?
• RQ3 Φ가 비-Markovian 또는 연속 상태 시스템에 대해 일관되게 정의될 수 있는가? 그렇지 않다면 IIT는 어떻게 재정의될 수 있는가?
• RQ4 입자에 의해 관찰자가 독립적으로 유지되면서 Graining across에 걸쳐 Phi의 경계성도 보존하는 실행 가능한 재정의는 무엇인가?

주요 결과

• 현재처럼 정식화된 Phi는 여러 기초적 문제로 인해 일반 물리 시스템에 대해 잘 정의되어 있지 않다.
• 상태 공간이나 확률 분포 공간에서 Earth Mover’s distance를 계산할 수 있는 표준적인 메트릭이 존재하지 않는다.
• 상태의 이산화와 모든 graining에 대해 최댓값을 취하는 요구는 무한 또는 비콛답 상태 공간 및 비-Marko프 역학과 관련된 문제를 야기한다.
• 비-Markovian 역학은 핵심 조건 분포를 잘 정의되지 않게 만들어 Phi의 계산을 약화시킬 수 있다.
• 제안된 재정의에는 역사 의존적 정보 측정보다 즉시 상태의 내재적 기하학적/위상적 설명이나 필드 기반 접근으로의 전환이 포함될 수 있다.