Научный сотрудник университета Турку Дмитрий Филимонов рассказывает о том, что такое ТИИ, и пытается разобраться в "хорошей" и "плохой" науке применительно к сознанию.

Что такое сознание?

Исчерпывающе определить сознание сложнее, чем исчерпывающе определить джаз. Мы понимаем, о чем идет речь, но это понимание оказывается размыто и противоречиво, когда на нем фокусируется формальный язык науки. Возможно, причина в его неприспособленности к точному описанию вещей, о чем говорил еще ранний Витгенштейн в Логико-философском трактате. Сознание – главный вызов человеческому разуму и явление, в некотором роде пронизывающее весь остальной мир. Вещи, которые могут казаться нам фундаментальными, как например теории струн в физике, придумали и описали люди, находившиеся в сознании.

Что такое сознание? Мой вариант ответа: это измерение, в котором происходит вся наша психологическая жизнь. Тот кинотеатр, где на экране показывают все, что мы видим, в колонках играет все, что мы слышим, вплоть до мыслей, которые посещают нас. Это и пространство, в котором с нами происходят события, и само содержание происходящего. И сцена и постановка. Сознания нет при коме, когда человек мертв или в фазе глубокого сна без сновидений. Когда нам что-либо снится, оно есть.

Это мнение разделяется многими исследователями, однако некоторые отвергают сознание как иллюзию. Истоки их идей понятны: так называемая трудная проблема сознания – как нечто материальное порождает по сути нематериальное – никак не объясняется наукой и ставит ее границы под сомнение. Зато наука хорошо объясняет или предсказывает весь остальной мир. Каждому человеку, задумывающемуся над этой проблемой, приходится делать выбор.   

Что такое теория сознания?

Наука о сознании не просто связана с философией, она с ней смешана, как кислород с водородом в воде. В философской базе любой теории сознания можно грубо выделить три подхода: идеалистический, материалистический и дуалистический. Первый предполагает, что ментальные феномены, то есть мысли, ощущения и образы, реальны даже в большей степени, чем материальный мир, который они отражают. Второй, напротив, постулирует, что реально только то, что можно объективно измерить. Ведь образы зыбки и непостоянны, а машины и ракеты подчиняются одним и тем же законам во все времена. Третий вариант, известным апологетом которого был Рене Декарт, предполагает реальность обоих миров, но вместе с тем и проблему их связи. 

Научные теории же предлагают конкретный механизм связи сознания с мозгом, который можно экспериментально подтвердить. Успех является их доказательством: если одна лучше другой предсказывает вероятность выхода из комы или помогает эффективнее лечить больных, она пополняет фонд научного знания. Так, с 1995 года по сегодняшний день около пятидесяти теорий сознания по тем или иным причинам прекратили свое существование.

Давно известно, что при изменении работы определенных отделов мозга, предсказуемым образом меняется и наш внутренний мир, но природа этой связи отсылает нас к "трудной проблеме". Наука не может ее решить и пока не предпринимает попыток: вместо этого мы говорим о нейрокоррелятах сознания – системах, событиях и местах в мозге, которые с ним связаны. Говоря другими словами: когда возникает одно, появляется и другое. Является ли при этом первое причиной второго, либо они просто сосуществуют – этот вопрос остается до лучших времен.

Что такое научность?

Самый простой и известный критерий "научности"– фальсифицируемость, предложенная Карлом Поппером. Суть этого критерия в том, что потенциально можно опровергнуть любую теорию при наличии новых фактов. Если теория предсказывает белый цвет лебедей и вдруг появляется черный, фальсифицирование состоялась. По Попперу научные гипотезы сформулированы так, что всегда остается возможность расхождения предсказания с наблюдением.

Но состояния сознания недоступны наблюдению. Вместо этого, они должны быть выведены из других наблюдаемых фактов, например, поведения человека. Получается, что фальсифицирование теорий сознаний происходит при расхождении между предсказанием и выводом (мы выводим, что испытуемые видели едва заметную вспышку света, из того, что испытуемые нам сказали). Но интерпретация данных, не бывает нейтральной. Как подметил еще Ксенофан, если бы у быков и коней были руки, быки бы изображали богов похожими на быков, а кони – на коней. Человеческая наука антропоморфна, и на практике процедуры вывода выбирают в результате консенсуса.

Что такое ТИИ?

Теория интегрированной информации была создана Джулио Тонони, известным своей предыдущей работой над теорией динамического ядра совместно с Джеральдом Эдельманом. Главный принцип, лежащий в основе ТИИ: сознание реально. И если так, то логичнее начать с него, попытавшись найти в нем свойства, по которым в дальнейшем можно определить физическую систему, способную их поддерживать. То есть, идти не от мозга к сознанию, а наоборот. Тонони выделяет пять аксиом сознания, к которым подбирает пять постулатов физической системы, способной их реализовать. 

Аксиомы сознания:

• Внутреннее существование (сознание существует и оно приватно, то есть доступно лично мне);
• Композиция (в каждом акте сознания можно различить несколько деталей),
• Информация (сознание специфично – то, что я вижу и думаю сейчас отличается от того, что произойдет потом);
• Интеграция (сознание едино и не сводимо к сумме частей: например, мы видим все зрительное поле, а не отдельно левую и правую часть);
• Исключительность (у всякого акта сознания есть своя скорость, наполненность и каждое конкретное содержание не больше и не меньше самого себя).    

Этим аксиомам соответствуют пять постулатов физической системы:

1. Внутреннее существование

Чтобы существовать, нечто должно испытывать внешнее воздействие и само на что-то влиять: то есть менять и меняться. Чтобы существовать в себе, система должна быть способна влиять на саму себя без внешнего воздействия. Чтобы определить причинно-следственную силу системы, можно представить себе каузальную (причинно-следственную) структуру: сеть векторов или вероятностей перехода от n состояний-причин к m состояниям-следствиям.

2. Композиция

Система состоит из элементов, и каждая их комбинация имеет свою причинно-следственную силу (и структуру).

3. Информация

У системы должен быть целый набор причинно-следственных структур на все возможные сочетания элементов (смотри пункт 2).

4. Интеграция

Каузальная структура системы не должна сводиться к каузальным структурам ее частей. Это самый важный постулат теории. Степень этой несводимости и является главным критерием сознания, а ее количественное воплощение – коэффициент интегрированной информации фи (Ф). Чем он выше, тем у системы "больше сознания" – оно богаче или/и вероятнее. Примерно он выражает то, насколько каузальная структура изменится, если отсечь от целого минимально возможную часть. Если ничего не изменится, то вся система не существует сама по себе, являясь просто суммой своих частей – и сознания у нее не будет.     

5. Исключительность

Воплощение пятой аксиомы, также связанное с интегрированной информацией (смотри пункт 4). Не буду подробно останавливаться здесь на описании этого постулата, поскольку он слишком сложен, однако при желании с ним можно ознакомиться в статье PLOS.

На выходе имеем амбициозную теорию со сложными рассуждениями, красивой философией и рядом специфических предсказаний.

Предсказания на основе ТИИ

Согласно недавнему обзору различных метрик, связанных с теориями сознания, около ста экспериментов поддерживают ТИИ. Из четырех основных теорий по этому показателю она занимает третье место. Вот несколько основных предсказаний:

• Восстановление сознания после потери должно сопровождаться восстановлением каузальных структур. К сожалению, вычислить Ф невозможно даже на суперкомпьютере, но косвенные свидетельства – например, компьютерные симуляции подтверждают, что коэффициент интегрированной информации у систем наподобие мозга будет высоким. Также применение транскраниальной магнитной стимуляции в разных состояниях сознания показывает, что в бодрствовании обработка сигнала сложнее и разнообразнее, чем во сне.
• К утрате сознания приводят только те поражения мозга, которые нарушают возможность интегрировать информацию.
• На том же основании теория объясняет, почему поражения коры больших полушарий приводят к нарушениям сознания, а поражения мозжечка – участка мозга, насчитывающего в четыре раза больше нейронов и огромное число связей с неокортексом – нет. Причина в том, что мозжечок состоит из множества независимых модулей обработки информации, тогда как отделы коры сложным образом связаны друг с другом.

Проблемы ТИИ

Первая проблема заключается в том, что согласно теории, система транзисторов или логических вентилей даже в выключенном состоянии будет обладать сознанием. Может быть, не настолько богатым как наше, но тем не менее. Вторая – необязательный, но часто вытекающий из этого панпсихизм, то есть идея, что сознанием обладает если не все, то многое. Условно, деревья в лесу, айфон или даже раковина. Третья является наиболее серьезной: не так давно вышла работа, показывающая принципиальную неопровержимость теории интегрированной информации на одном уровне абстракции и ее тотальную фальсификацию на другом. 

Если эти выводы верны, ТИИ лишается научного статуса, поскольку не соответствует критерию Поппера. Впрочем, у авторов есть время для контраргументов. Кроме того, существуют "слабые" версии теории, не предполагающие аксиом и имеющие другие полезные "мутации". Аксиомы, кстати, тоже атакуют, но уже со стороны философов. К неприятностям для создателей можно отнести и то, что некоторые прочтения ТИИ предполагают наличие сознания в мозге без метаболической активности, что подавляющему большинству научного сообщества нравиться не может.

Итог

Хороша ли теория или плоха – боюсь, на этот вопрос невозможно ответить просто. Но ярлык лженаучности, видимо, слишком резок. Недавно на ASSC-26 – ежегодной конференции Ассоциации научных теорий сознания – представили результаты масштабного эксперимента, проведенного в нескольких лабораториях на громадном количестве людей, где ТИИ столкнули с другой большой теорией: глобального нейронного рабочего пространства. Конкурирующие лагеря предсказали различные результаты эксперимента и ТИИ выиграло. Было ли это безоговорочной победой? 

Не было. Некоторые предсказания второй теории также частично сбылись. К тому же, они касались не основных, а скорее периферийных постулатов обеих идей – без них они вполне могут существовать дальше. Вместе с тем, ТИИ выглядела чуть лучше, чем оппонент. Чтобы поставить точку в их споре нужно значительно больше исследований, а авторам ТИИ необходимо ответить на серьезные методологические претензии со стороны коллег, что они вполне могут сделать: теория прошла четыре версии и готовится пятая. Основная же её красота видится мне в подходе от феноменологии к физике – от сознания к мозгу; в попытке найти универсальную структуру и отнестись к феноменальному миру всерьез.

Дмитрий Филимонов рассказывает подробнее о своем видении различных теорий на канале в youtube.