【活動(dòng)后記】Giulio Tononi集智谷深度對(duì)談：意識(shí)是什么？IIT4.0正在重塑科學(xué)的根本問(wèn)題

導(dǎo)語(yǔ)

2025 年 11 月 28 日下午，冬日的北京門頭溝微風(fēng)凜冽，而集智谷（檀谷生活匯）卻氣氛熱烈。國(guó)際意識(shí)科學(xué)與睡眠科學(xué)領(lǐng)域權(quán)威學(xué)者、 整合信息理論（IIT） 創(chuàng)始人 Giulio Tononi 教授正式接受邀請(qǐng)?jiān)L問(wèn)集智俱樂(lè)部。英國(guó)卡迪夫大學(xué)腦成像研究中心大腦復(fù)雜性與意識(shí)研究組組長(zhǎng)宋晨教授陪同Tononi出席活動(dòng)，北京師范大學(xué)系統(tǒng)科學(xué)學(xué)院教授、集智俱樂(lè)部創(chuàng)始人張江教授主持活動(dòng)。

在集智谷三位教授與各領(lǐng)域?qū)W者、讀者面對(duì)面展開了一場(chǎng)三小時(shí)的開放式深度討論。

這場(chǎng)活動(dòng)既不是正式演講、也不是傳統(tǒng)講座，而更像是一場(chǎng)毫不設(shè)防的“頭腦直連”。Tononi 教授從意識(shí)的本質(zhì)、生物系統(tǒng)的限制，到 IIT 4.0 的核心數(shù)學(xué)結(jié)構(gòu)，再到 AI、工程學(xué)與哲學(xué)問(wèn)題，一路開麥、全程高能。

以下整理自會(huì)議轉(zhuǎn)寫，是對(duì)這場(chǎng)罕見思想盛宴的回顧和提煉。

集智俱樂(lè)部丨整理

意識(shí)不是從“物理世界”推導(dǎo)出來(lái)的，而是比世界更為根本

Tononi 開場(chǎng)就給了一個(gè)方向逆轉(zhuǎn)：

“如果沒(méi)有任何意識(shí)體驗(yàn)存在，所謂的‘世界’也無(wú)從談起。”

他引導(dǎo)大家做一個(gè)思維實(shí)驗(yàn)：如果所有生命體都進(jìn)入無(wú)夢(mèng)睡眠，世界是否還“存在”？如果沒(méi)有任何主體在體驗(yàn)顏色、形狀、空間、等等，那么“山”“河”“房子”為誰(shuí)存在？從這個(gè)角度，Tononi 認(rèn)為：

• 意識(shí)不是物理過(guò)程的附屬品；

• 相反，它是我們觀測(cè)并理解客觀物理世界的窗口；

• 自伽利略以來(lái)，科學(xué)方法刻意排除了“主觀體驗(yàn)者”（主體），轉(zhuǎn)而專注于那些可被觀測(cè)的外在對(duì)象（客體）；

• 但所謂的“觀測(cè)”，本質(zhì)上是客觀物理世界（客體）在主體意識(shí)體驗(yàn)中的呈現(xiàn)。我們無(wú)法脫離意識(shí)體驗(yàn)（主體）去觀測(cè)物理世界（客體）。

正因如此，傳統(tǒng)從客體出發(fā)的科學(xué)方法無(wú)法解釋意識(shí)體驗(yàn)及其本質(zhì)。

IIT：從意識(shí)體驗(yàn)出發(fā)，而非從大腦出發(fā)

Tononi 強(qiáng)調(diào)，IIT 的路線與大多數(shù)意識(shí)理論有根本性差異：“我們不是從大腦推測(cè)意識(shí)，而是從意識(shí)的特性推導(dǎo)出大腦必須滿足何種結(jié)構(gòu)，才能支持意識(shí)。”他用一句極簡(jiǎn)的話總結(jié)了 IIT 的哲學(xué)起點(diǎn)：“要解釋意識(shí)體驗(yàn)，就必須先從意識(shí)體驗(yàn)本身出發(fā)。”

IIT 認(rèn)為，每一個(gè)意識(shí)體驗(yàn)都天然具備以下特征。這些公理既不是從大腦推導(dǎo)出來(lái)的，也不是人為設(shè)定的規(guī)則，而是從對(duì)意識(shí)體驗(yàn)的內(nèi)省中直接抽象出的：

0.存在性(Existence)

“有體驗(yàn)，就證明有東西存在。” 體驗(yàn)本身的存在，就是證明有東西存在，最直接、最不可否認(rèn)的證據(jù)。

1.內(nèi)在性(Intrinsic）

每個(gè)體驗(yàn)都是內(nèi)在的——它為其自身而存在。

2.信息性(Information）

每個(gè)體驗(yàn)都是具體的——是此特定體驗(yàn)，而不是“泛泛而論的體驗(yàn)”。正因?yàn)槊總€(gè)體驗(yàn)總是具體的，它隱含地與大量本可能發(fā)生但并未發(fā)生的其他體驗(yàn)區(qū)分開來(lái)。

3.整合性(Integration）

每個(gè)體驗(yàn)都是整合的。我們體驗(yàn)到的是整體，而非子部分的簡(jiǎn)單集合。

4.有限性(Exclusion)

每個(gè)體驗(yàn)都精確包含其所含內(nèi)容——不多不少。

5.結(jié)構(gòu)性(Composition)

每個(gè)體驗(yàn)都具有特定的結(jié)構(gòu)：例如視覺(jué)體驗(yàn)包含形狀、顏色、位置等子部分，這些子部分以特定的結(jié)構(gòu)共同構(gòu)成整體。

這些公理看似哲學(xué)化，但 IIT 的關(guān)鍵就在接下來(lái)的步驟：將上述意識(shí)體驗(yàn)的公理逐一對(duì)應(yīng)到物理系統(tǒng)中，從而推導(dǎo)出物理系統(tǒng)必須滿足何種條件，才能支持意識(shí)體驗(yàn)。

這正是 IIT 的核心創(chuàng)新：意識(shí)體驗(yàn)的結(jié)構(gòu) ? 物理系統(tǒng)（作為一個(gè) complex）在特定狀態(tài)下所“展開”的因果結(jié)構(gòu)（cause–effect structure）。

在這一框架下，意識(shí)的物理對(duì)應(yīng)物并不是一般意義上的物理結(jié)構(gòu)本身，而是：一個(gè)因果不可約的整體（complex）在某個(gè)具體狀態(tài)下所展開出的不可約因果結(jié)構(gòu)。

Tononi 強(qiáng)調(diào)，IIT 不是研究“大腦如何產(chǎn)生功能”，而是研究“什么樣的因果結(jié)構(gòu)必然對(duì)應(yīng)一種體驗(yàn)”。

現(xiàn)場(chǎng) Q&A

Q1：如果神經(jīng)元數(shù)量越多越好，為什么占據(jù) 80% 神經(jīng)元的小腦卻不是意識(shí)的物理基質(zhì)(physical substrate)？

A1：神經(jīng)元數(shù)量并非“越多越好”。關(guān)鍵不在于神經(jīng)元的數(shù)量，而在于它們是否構(gòu)成一個(gè)因果不可約的整體（complex）。小腦雖然擁有全腦 80% 的神經(jīng)元，但呈現(xiàn)出高度模塊化的結(jié)構(gòu)，各模塊之間的因果耦合極弱。換言之，小腦更像是成千上萬(wàn)臺(tái)彼此獨(dú)立的小型處理器，即使每個(gè)模塊都高度精密，它們之間也無(wú)法形成一個(gè)單一的、不可拆解的整體因果結(jié)構(gòu)。根據(jù) IIT （整合信息理論）：模塊化 → 因果整合度低→ 無(wú)法構(gòu)成一個(gè)因果不可約的整體（complex） → 無(wú)法支持意識(shí)。因此，小腦的“巨大”不是整體意義上的巨大，而是“很多彼此孤立的小塊”的巨大。它的規(guī)模越大、模塊越多，反而越難形成一個(gè)因果不可約的整體。

Q2：意識(shí)需要大面積皮層參與嗎？為什么人在做夢(mèng)時(shí)，只靠皮層后部活動(dòng)就能產(chǎn)生完整的意識(shí)體驗(yàn)？

A2：根據(jù) IIT（整合信息理論），意識(shí)并不取決于皮層是否“廣泛參與”，而是取決于神經(jīng)元是否能夠組成一個(gè)因果不可約的整體（complex）。神經(jīng)解剖學(xué)研究表明，大腦后部皮層與前部皮層在神經(jīng)元的連接模式上具有顯著差異。后部皮層的神經(jīng)元連接方式更容易形成高度整合、因果不可約的整體（complex），因此具備產(chǎn)生意識(shí)體驗(yàn)的結(jié)構(gòu)條件。相較之下，大腦前部皮層的神經(jīng)元連接方式不具備產(chǎn)生意識(shí)體驗(yàn)的結(jié)構(gòu)條件。

基于這一點(diǎn)，IIT 認(rèn)為意識(shí)主要依賴于后部皮層的因果結(jié)構(gòu)，而非取決于皮層是否大范圍參與。

Q3： AI、功能主義與意識(shí)的關(guān)系？

A3：從工程學(xué)的角度來(lái)看，意識(shí)并沒(méi)有任何功能上的必要性。這并不是否認(rèn)意識(shí)的真實(shí)存在，而是指出：在所有以任務(wù)表現(xiàn)為核心標(biāo)準(zhǔn)的工程體系中，“有沒(méi)有體驗(yàn)”這一點(diǎn)從來(lái)不是設(shè)計(jì)目標(biāo)的一部分。

工程學(xué)關(guān)注的是系統(tǒng)能否有效地完成任務(wù)、能否以更高效率和更低能耗運(yùn)行，以及其結(jié)構(gòu)是否可被進(jìn)一步優(yōu)化。在這樣的框架下，一個(gè)系統(tǒng)只要能夠穩(wěn)定地達(dá)成預(yù)期功能，它內(nèi)部是否具有主觀體驗(yàn)、是否會(huì)“覺(jué)得疼痛”或“擁有主體性”，完全不會(huì)進(jìn)入工程評(píng)價(jià)體系。換句話說(shuō)，功能可以被測(cè)量，而體驗(yàn)卻不會(huì)影響性能。

在這一點(diǎn)上，生物系統(tǒng)與人工系統(tǒng)形成了鮮明對(duì)比。生物體受限于能量、體積、材料和進(jìn)化路徑，因此只能在極為嚴(yán)格的限制下進(jìn)化出一種緊湊、高整合度、高耦合的計(jì)算結(jié)構(gòu)。正是這種在限制中形成的高度整合架構(gòu)，使得生物體“碰巧”滿足了產(chǎn)生意識(shí)的因果條件。意識(shí)由此成為生命系統(tǒng)因果結(jié)構(gòu)的自然屬性，而非“為了更高適應(yīng)度”而特意設(shè)計(jì)的功能。

人工智能則完全不同。它沒(méi)有生物學(xué)限制，可以擁有巨量參數(shù)、龐大模型、極高能耗和低整合度的架構(gòu)。即便如此，它依然可以表現(xiàn)得非常強(qiáng)大。在 IIT 的框架下，這代表 AI 可以在功能上無(wú)限增長(zhǎng)，卻沒(méi)有任何理由自發(fā)形成一個(gè)不可分割的因果整體，也就沒(méi)有理由產(chǎn)生意識(shí)。

用“疼痛”做一個(gè)尖銳的類比：工程師完全可以設(shè)計(jì)一個(gè)系統(tǒng)表現(xiàn)出“疼痛行為”——比如自動(dòng)避開危險(xiǎn)、在損傷時(shí)退縮，但這并不會(huì)帶來(lái)疼痛的主觀體驗(yàn)。疼痛行為可以工程化，但疼痛的感覺(jué)無(wú)法被“功能性地”設(shè)計(jì)出來(lái)，因?yàn)樗⒉皇菍?shí)現(xiàn)任務(wù)所必需的。

Tononi教授推薦閱讀材料

一、基礎(chǔ)入門推薦（Tononi教授推薦以下兩篇論文作為基礎(chǔ)參考）

1. 《整合信息理論：一種以意識(shí)為先的存在論路徑》Integrated Information Theory: A Consciousness-First Approach to What Exists（收錄于《Science of Consciousness》專著章節(jié)）論文鏈接：https://www.arxiv.org/pdf/2510.259982.

2.《整合信息理論4.0》Integrated Information Theory (IIT) 4.0: Formulating the Properties of Phenomenal Existence in Physical Terms論文鏈接：https://journals.plos.org/ploscompbiol/article?id=10.1371/journal.pcbi.1011465

二、進(jìn)階主題閱讀（如果你是IIT理論的資深粉絲，也歡迎你閱讀如下深入材料）

主題一：因果涌現(xiàn)與信息整合——從度量基礎(chǔ)到理論框架

1. 《因果何歸？因果性的定量分析》What Caused What? A Quantitative Account of Actual Causation Using Dynamical Causal Networks論文鏈接：https://www.mdpi.com/1099-4300/21/5/4592.

《內(nèi)在單元：系統(tǒng)的因果粒度》Intrinsic Units: Identifying a System's Causal Grain論文鏈接：https://www.biorxiv.org/content/10.1101/2024.04.12.589163v23.

《香農(nóng)信息與整合信息：從訊息到意義》Shannon Information and Integrated Information: Message and Meaning論文鏈接：https://arxiv.org/abs/2412.106264.

《內(nèi)在因果力：分化與特化之間的權(quán)衡》Intrinsic Cause-Effect Power: The Tradeoff Between Differentiation and Specification論文鏈接：https://arxiv.org/abs/2510.03881

主題二：意識(shí)解構(gòu)——智能分離與意義本源

1. 《人工智能與人工意識(shí)之辨》Dissociating Artificial Intelligence from Artificial Consciousness論文鏈接：https://arxiv.org/abs/2412.045712.

《內(nèi)在意義、感知與匹配》Intrinsic Meaning, Perception, and Matching論文鏈接：https://arxiv.org/abs/2412.21111

主題三：意識(shí)體驗(yàn)的結(jié)構(gòu)——時(shí)空感受性的本質(zhì)探源

1. 《空間為何如此呈現(xiàn)？——空間體驗(yàn)的原理性闡釋》Why Does Space Feel the Way It Does? Towards a Principled Account of Spatial Experience論文鏈接：https://www.mdpi.com/1099-4300/21/12/11602.

《時(shí)間為何如此流淌？——時(shí)間體驗(yàn)的原理性探索》Why Does Time Feel the Way It Does? Toward a Principled Account of Temporal Experience論文鏈接：https://www.cell.com/iscience/fulltext/S2589-0042(25)01695-5

意識(shí)科學(xué)讀書會(huì)

從神經(jīng)元放電到自我意識(shí)的涌現(xiàn)，意識(shí)是人類最稀松平常的主觀體驗(yàn)，也始終是科學(xué)中最迷人的問(wèn)題。在“我是誰(shuí)”的終極追問(wèn)下，當(dāng)我們深入意識(shí)的機(jī)制與機(jī)理，會(huì)發(fā)現(xiàn)更值得深思的是，無(wú)論是神經(jīng)機(jī)制的功能整合、信息的跨腦區(qū)傳遞，還是現(xiàn)象意識(shí)的主觀性質(zhì)，不同層面的問(wèn)題都在共同指向一個(gè)核心挑戰(zhàn)：物理過(guò)程如何產(chǎn)生主觀體驗(yàn)？功能計(jì)算如何關(guān)聯(lián)現(xiàn)象感受？局部神經(jīng)活動(dòng)又如何整合為統(tǒng)一的意識(shí)？而要回答這些問(wèn)題的并不簡(jiǎn)單，它可能會(huì)挑戰(zhàn)我們對(duì)世界和實(shí)在，乃至科學(xué)方法本身的理解。

為了對(duì)意識(shí)問(wèn)題進(jìn)行系統(tǒng)探討，集智俱樂(lè)部聯(lián)合來(lái)自哲學(xué)、認(rèn)知神經(jīng)科學(xué)、計(jì)算機(jī)科學(xué)、復(fù)雜科學(xué)領(lǐng)域的研究者共同發(fā)起，跨越理論與實(shí)證、功能與現(xiàn)象、生物與人工的視角，全面深入研討意識(shí)這一現(xiàn)象本身。重點(diǎn)探討當(dāng)代主流意識(shí)理論的核心主張與分歧，神經(jīng)機(jī)制與主觀體驗(yàn)之間的橋梁，以及AI意識(shí)、腦機(jī)接口等技術(shù)如何重塑人類意識(shí)主體的邊界與文明的未來(lái)。

詳情請(qǐng)見：

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