통합정보이론

Integrated information theory
통합 정보에 사용되는 기호인 Phi.

통합 정보 이론(IIT)은 시스템의 의식에 대한 수학적 모델을 제안합니다.그것은 궁극적으로 왜 일부 물리적 시스템(인간의 뇌와 같은)이 의식적인지를 설명하고,[1] 어떤 물리적 시스템이 의식적인지, 어느 정도인지, 어떤 특정한 경험을 하고 있는지에 대한 구체적인 추론을 제공할 수 있도록 의도된 틀로 구성됩니다. 왜 그들이 특정한 상태에서 하는 특정한 방식을 느끼는지 (예: 인간의 뇌와 같은).우리가 밤하늘을 바라볼 때 시야가 확장되어 나타나는 이유), [2]그리고 다른 물리적 시스템이 의식을 갖기 위해서는 무엇이 필요할까요(다른 동물들은 의식이 있습니까?).우주 전체가 그럴 수 있을까요?)[3]

IIT에 따르면 시스템의 의식(주관적으로 어떤 것인지)은 인과적 속성(객관적으로 어떤 것인지)과 동일한 것으로 추측됩니다.따라서 물리적 시스템의 완전한 인과적 능력을 펼쳐봄으로써 의식적 경험을 설명할 수 있어야 합니다(중앙 정체성 참조).[4]

IIT는 2004년 신경과학자 줄리오 토노니에 의해 제안되었습니다.[5]상당한 관심에도 불구하고, IIT는 여전히 논란의 여지가 있으며, 허위 과학이라는 것을 포함하여 광범위한 비판을 받아왔습니다.[6]지지자들은 그것에 대한 실험적인 지지가 있다고 반론을 제기하지만, 일부 비평가들은 일부 사용된 테스트의 근본적인 타당성에 의문을 제기합니다.

개요

"의식의 어려운 문제"와의 관계

데이비드 차머스(David Chalmers)는 순수하게 물리적인 용어로 의식을 설명하려는 모든 시도(즉, 현재 공식화된 물리 법칙에서 시작하여 의식의 필요하고 필연적인 존재를 도출하려는)는 결국 소위 "하드 문제"에 직면한다고 주장했습니다.IIT는 물리적 원리에서 시작하여 의식에 도달하려고 노력하기보다는 "의식에서 시작"(우리 자신의 의식의 존재를 확실한 것으로 받아들임)과 가정된 물리적 기질이 그것을 설명하기 위해 가져야 할 속성에 대한 이유를 설명합니다.현상학에서 메커니즘으로의 이러한 도약을 수행할 수 있는 능력은 의식적인 경험의 형식적인 특성이 기본적인 물리적 시스템에 의해 완전히 설명될 수 있다면, 물리적 시스템의 특성은 경험의 특성에 의해 제한되어야 한다는 IIT의 가정에 달려 있습니다.의식이 존재하기 위한 물리적 시스템의 한계는 알려지지 않았으며 의식은 스펙트럼 상에 존재할 수 있습니다. 이는 분열된 뇌 환자와[7] 많은 양의 뇌 물질이 누락된 의식 환자를 포함한 연구에서 암시된 바와 같습니다.[8]

구체적으로, IIT는 의식 경험의 본질적인 특성("축")과 거기서 의식적인 물리적 시스템의 본질적인 특성("가설")을 식별하려고 시도함으로써 현상학에서 메커니즘으로 이동합니다.

수학: 가설의 형식화

IIT의 수학적 형식화에 대한 완전하고 철저한 설명은 참조를 참조하십시오.[9]

확장자

적당한 크기의 시스템의φ Max {\displaystyle Max}}의 계산은 종종 계산적으로 다루기 어렵기 때문에 통합 정보의 휴리스틱 또는 프록시 측정을 개발하기 위해 노력해 왔습니다.예를 들어, 오이즈미 마사후미와 동료들은 ∗φ \Phi^{*}}와 기하학적 통합 또는 통합 정보의 실질적인 근사치인 φ G displaystyle \Phi^{G}를 개발했습니다.이것들은 아닐 세스와 아담 바렛이 이전에 개발한 대리 대책과 관련이 있습니다.[13]그러나 이러한 프록시 측도는 실제φ Max {\displaystyle Max}} 값과 수학적으로 증명된 관계가 없으므로 이를 사용하는 분석의 해석이 복잡해집니다.아주 작은 시스템에서도 질적으로 다른 결과를 얻을 수 있습니다.[14]

2021년 앵거스 렁(Angus Lung)과 동료들은 IIT의 수학적 형식주의를 신경 데이터에 직접 적용하는 것을 발표했습니다.[15]대규모 데이터 세트와 관련된 계산 문제를 피하기 위해 저자들은 신속하게 신경 세포 집단 활동에 초점을 맞추었습니다.이 연구는φ Max {\displaystyle {Max}}}가 더 작은 신경 데이터 집합에서 쉽게 계산될 수 있음을 보여주었습니다.또한 IIT의 예측과 일치하는φ Max \Phi{Max}}은(는) 전신 마취를 했을 때 크게 감소했습니다.

통합 정보를 계산할 때 중요한 계산 과제는 가능한 모든 네트워크 파티션을 통해 반복해야 하는 신경 시스템의 최소 정보 파티션을 찾는 것입니다.이 문제를 해결하기 위해 Daniel Toker와 Friedrich T. Sommer는 시스템 역학의 상관 행렬의 스펙트럼 분해가 최소 정보 파티션에 대한 빠르고 강력한 프록시임을 보여주었습니다.[16]

관련 실험작업

시스템의φ Max {\displaystyle {Max}}와 개념 구조를 평가하는 알고리듬은 비교적 간단하지만, 높은 시간 복잡성으로 인해 많은 관심 시스템에서 계산이 어렵습니다.휴리스틱과 근사는 때때로 복잡한 시스템의 통합된 정보에 대한 야구장 추정치를 제공하기 위해 사용될 수 있지만, 정확한 계산은 종종 불가능합니다.이러한 계산 문제는 실험 조건에서 의식을 안정적이고 정확하게 평가하는 이미 어려운 작업과 결합되어 이론의 많은 예측을 테스트하는 것을 어렵게 만듭니다.

이러한 어려움에도 불구하고 연구자들은 다양한 주제의 의식 수준을 평가하기 위해 정보 통합 및 차별화 측정 방법을 사용하려고 시도했습니다.[18][19]예를 들어,φ Max {\displaystyle {Phi^{\textrm {Max}}}에 대해 덜 계산 집약적인 프록시를 사용한 최근 연구는 각성, 수면(꿈을 꾸는 것 대 비꿈), 마취 및 혼수(식물 대 최소 의식 대 잠금) 개인의 다양한 수준의 의식을 안정적으로 구별할 수 있었습니다.

IIT는 또한 기존의 실험적 증거와 잘 맞는 몇 가지 예측을 하며, 의식 연구에서 직관에 어긋나는 발견을 설명하는 데 사용될 수 있습니다.[1]예를 들어, IIT는 소뇌와 같은 일부 뇌 영역이 크기 및/또는 기능적 중요성에도 불구하고 의식에 기여하지 않는 것처럼 보이는 이유를 설명하는 데 사용될 수 있습니다.

접수처

통합 정보 이론은 광범위한 비판과 지지를 받았습니다.

지지하다

이 이론의 후기 버전을 개발하는 데 도움을 준 신경과학자 코흐의 Christof Koch는 IIT를 "유일하게 유망한 의식의 기본 이론"이라고 불렀습니다.[21]

신경과학자이자 의식 연구가인 아닐 세스는 "의식적인 경험은 매우 유익하고 항상 통합되어 있습니다."라고 주장하면서, 약간의 주의 사항과 함께 이 이론을 지지합니다."; 그리고 "[IIT]에서 즉시 이어지는 한 가지는 당신이 우리가 의식에 대해 알고 있는 특정한 것들에 대한 훌륭한 사후 설명을 가지고 있다는 것입니다."그러나 그는 또한 "IIT에서 덜 유망하다고 생각되는 부분은 통합 정보가 실제로는 의식이라고 주장하는 부분, 즉 둘 사이에 동일성이 있다는 것입니다."[22]라고 주장하며 이 이론에 대한 범심리주의적 추론을 비판했습니다.[23]

의식의 어려운 문제에 대한 생각으로 유명한 철학자 데이비드 차머스는 IIT에 대해 약간의 열정을 표현했습니다.Chalmers에 따르면, IIT는 올바른 방향으로 발전한 것입니다.[24]

Max Tegmark는 계산 뒤에 있는 계산 복잡성 문제를 해결하려고 노력했습니다.MaxTegmark에 따르면 "IIT가 제안한 통합 방안은 시스템의 정보 콘텐츠와 함께 초 지수적으로 증가하는 대형 시스템에 대해 계산적으로 평가할 수 없습니다."[25]결과적으로 φ은 일반적으로만 근사치를 낼 수 있습니다.그러나 φ을 근사화하는 여러 가지 방법이 근본적으로 다른 결과를 제공합니다.다른 연구에서는 φ이 일부 대형 평균장 신경망 모델에서 계산될 수 있음을 보여주었지만, 이러한 대형 시스템에서 위상 전이를 포착하려면 이론의 일부 가정을 수정해야 합니다.

비평

영향력 있는 철학자 존 설(John Searle)은 "이론은 범심리주의를 내포한다"며 "범심리주의의 문제는 거짓이 아니라 거짓의 수준에 이르지 못한다"고 이론에 대한 비판을 내놓았습니다.그 주장에 대해 명확한 개념이 제시되지 않았기 때문에 엄밀히 말하면 의미가 없습니다."[29]그러나, 어떤 이론이 범심리학적인 의미를 갖는지의 여부(물리적으로 존재하는 모든 것 또는 대부분의 것이 어떤 것의 일부이거나, 또는 의식적인 부분으로 구성되어야 한다는 것)는 이론의 과학적 타당성과는 아무런 관련이 없습니다.설의 견해는 또한 다른 철학자들에 의해서도 반박되어 왔는데, 실제로는 자신의 생각으로 공명하는 이론을 오해하고 잘못 전달했다는 것입니다.[30]

이론적 컴퓨터 과학자 스콧 아론슨(Scott Aaronson)은 정확한 방식으로 배열된 일련의 비활성 논리 게이트가 의식적일 뿐만 아니라 "인간보다 한없이 더 의식적"일 것이라는 것을 자체 공식을 통해 보여줌으로써 IIT를 비판했습니다.[31]Tononi 자신도 이 평가에 동의하며 IIT에 따르면 비활성 논리 게이트의 더 간단한 배열은 충분히 크더라도 의식이 있을 것이라고 주장합니다.그러나 그는 이것이 약점이라기 보다는 IIT의 강점이라고 주장합니다. 왜냐하면 그것은 정확히 대뇌 피질의 많은 부분,[32][33] 특히 뇌의 뒤쪽에 뒤따르는 일종의 세포 구조이기 때문입니다.[2] 몇몇 리뷰에 따르면 의식의 신경해부학적 상관관계일 가능성이 가장 높습니다.[34]

철학자 팀 베인은 이론의 공리적인 기초를 비판했습니다.[35]그는 "토노니 등이 진정한 공리로서 자격을 갖추지 못했다고 호소하는 이른바 '축'"이라고 결론짓습니다.

의식에 대한 과학적 연구에 참여한 58명의 학자들이 동료들이 검토한 논평은 논리 게이트에 대한 이러한 결론을 "경험적으로 생산적인 가설"과 구별되어야 하는 "신비하고 거짓이 될 수 없는 주장"으로 거부합니다.[36][clarification needed]과학적 의식 이론으로서의 IIT는 과학 문헌에서 그 자체의 정의에 의해 "거짓이거나 비과학적"일 수 밖에 없다는 비판을 받아왔습니다.[37]IIT는 다른 의식 분야 구성원들로부터도 "비과학적인 믿음의 도약"이 요구된다고 비난받아 왔지만, 이론이 제대로 이해된다면 사실은 그렇지 않다는 것이 명확하지 않습니다.[38]그 이론은 또한 의식 이론에 요구되는 기본적인 질문에 대답하지 못했다는 이유로 조롱을 받아왔습니다.철학자 Adam Pautz는 "IIT 지지자들이 이러한 질문들을 다루지 않는 한, 그들은 참 또는 거짓으로 평가될 수 있는 명확한 이론을 제시하지 않았습니다."라고 말합니다.[39]신경과학자 마이클 그라치아노는 IIT를 의사과학이라고 거부합니다.그는 IIT가 "과학적 성공이나 이해의 가능성이 전혀 없는" "마술주의 이론"이라고 주장합니다.[40]마찬가지로, IIT는 그들의 주장이 "현재 과학적으로 확립되거나 시험 가능하지 않다"는 비판을 받았습니다.[41]

그러나, 인간의 뇌에 대해 현재로서는 IIT에 의해 제안된 완전한 분석이 완료될 수 없는 것은 사실이지만, 시각 공간이 왜 그것이 그렇게 느끼는지를 설명하기 위해 IIT는 이미 시각 피질의 모델에 적용되었습니다.[2]

신경과학자 비에른 메르커(Björn Merker), 데이비드 루드라우프(David Rudrauf), 철학자 케네스 윌리포드(Kenneth Williford)는 여러 근거로 IIT를 비판하는 논문을 공동저자로 발표했습니다.첫째, 공식적인 IIT적 의미에서 사실상 통합과 차별화를 결합하는 시스템의 모든 구성원들이 의식하고 있음을 보여주지 않음으로써,높은 수준의 통합과 정보의 차별화를 보여주는 시스템은 의식에 필요한 조건을 제공할 수 있지만 이러한 속성의 조합은 의식에 대한 조건에 미치지 못합니다.두 번째로, 그 조치인 φ은 의식 수준보다 글로벌 정보 전달의 효율성을 반영하고, 다른 각성 상태(예: 깨어있음, 꿈과 꿈을 꾸지 않음, 마취,발작과 혼수)는 실제로 피질 결합을 위해 수행되는 효율적인 네트워크 상호작용의 수준을 반영합니다.따라서 φ은 의식보다는 네트워크 효율성을 반영하며, 이는 피질 네트워크 효율성에 의해 제공되는 기능 중 하나일 것입니다.

2023년 9월 15일 프리프린트 저장소인 PsyArXiv에서 124명의 학자들이 서명한 편지에서 IIT가 경험적으로 테스트 가능할 때까지 의사과학으로 표시되어야 한다고 주장했습니다.[43]다수의 연구원들이 이에 대한 반응으로 이 이론을 옹호했습니다.[6]이 편지, IIT, 그리고 그가 비슷하게 비과학적인 이론이라고 생각하는 것, 조립 이론(AT), 캠브리지 대학옥스퍼드 대학 컴퓨터 과학자 헥터 제니는 일부 IIT 연구 논문에서 방법과 이론의 일치성이 부족하고 언론의 광풍을 근거로 비판했습니다.[44]Zenil은 NatureScience와 같은 명백하게 존경 받는 저널을 포함하여 언론 보도의 얕음과 오해의 소지가 있는 성격을 모두 비판했습니다.그는 또한 IIT 지지자들이 사용한 테스트 방법과 증거를 비판하면서, 한 테스트는 지지자들이 주장하는 것처럼 의식을 나타내기 위한 것이 아니라 엔트로피를 측정하기 위해 LZW 압축을 단순히 적용하는 것에 불과하다고 언급했습니다.

GNW 및 IIT 테스트를 위한 적대적 협업

2019년 템플턴 재단은 IIT와 경쟁 이론(Global Neuronal Workspace Theory GNWT)에 대한 반대되는 경험적 예측을 테스트하기 위해 $6,000,000을 초과하는 자금 지원을 발표했습니다.[45][46]두 이론의 창시자는 실험 프로토콜과 데이터 분석뿐만 아니라 자신들의 옹호된 이론이 결과를 정확하게 예측했는지 여부를 만족시키는 정확한 조건에 동의했습니다.[47][48]초기 결과는 2023년 6월에 발표되었습니다.[49]GNWT의 예측 중 어느 것도 사전 등록 시 합의된 사항을 통과하지 못했고, IIT의 예측 중 3개 중 2개는 해당 임계값을 통과했습니다.[50]

참고 항목

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