物理科学

信息维度介绍

定义信息的真实性质的难度引发了丰富的,看似在过去几个世纪上的各种问题;从人类灵魂的性质到人工智能是否会产生意识。现在,荷兰的独立研究员Daniel Boyd认为,如果我们将信息视为居住在其自己的单独维度的物质,这些问题可能会解决,这与物理世界的串联存在。他的理论可以提供对我们对我们的思想的理解以及信息技术的能力来提供深刻的影响。

虽然我们的意识与我们每天互动的物体一样真实,但与物理世界的脆弱关系保持了几个世纪以来的哲学家。根据笛卡尔的说法,我们的思想完全与物理世界分开,但以一些未定义的方式与我们的机构相连,以施加他们的影响力。然而,由于这是一种完全通过实验科学测试的完全哲学理念,但现代研究人员在笛卡尔理论中发现很少满意。

在现在,信息和意识的真正性质继续激发物理学家,神经科学家和哲学家之间的激烈,长期争论,具有丰富的矛盾的观点和对普遍解决方案的进展。现在,Daniel Boyd认为,最终可以通过将信息视为其自身独立的实际维度而存在的物质来克服这种僵局。


就像物质可以分解成夸克一样,信息维度中涌现的信息实体(在这个例子中是计算机中的紫色)也可以分解成怪癖。Designua / Shutterstock.com

信息作为一种非物质的物质
信息通常被认为是一种“抽象的”属性,比可测量的物理属性(如粒子的电荷或物体的质量)更不真实。然而,Boyd认为事实并非如此。为了解释原因,他转向了“涌现”现象,这种现象出现在系统中,当不同部分相互作用时,新特性就会出现。举一个非常简单的例子,自行车的前进运动只有在自行车和骑手相互作用时才会发生:两者都不能自行重现整体行为。类似地,复杂的信息现象一定是具有更原始属性的信息实体之间交互作用的突现产物。为了相互作用,这些实体,虽然不是物理的,但必须是真实的,并按照自己的法则行动。和它们的物理对应物一样,Boyd提出了“信息夸克”这个术语,或者更简洁的“quirk”,来表示这些最基本的信息实体。

Boyd将现实的界限重新定义为“信息维度”:实际,可定义的对应物到物理尺寸。

提出一个新的粒子相当大胆:他们来自哪里?Boyd建议Quirk是在两个物理实体交互时创建的信息。这通过与其他实体的状态相关的方式改变了每个参与者的状态。什么表征信息系统的是它使用此状态不在其面值上,而是作为其先前与之交互的实体的代表。例如,读取磁状态的计算机不会在该状态下采取行动,而是对其写入其中的二进制值。

一个扩展的现实看法
任何真实的实体一定存在于某个地方,而非物质的实体不可能存在于物质世界中。为了容纳它们,Boyd重新定义了现实的边界,包括“信息维度”:一个真实的、可定义的物理维度。在一起,这两个维度展示了构成我们现实的“物质二元论”。

由于我们的感官演变为感知到3D物质和能量世界,因此我们并不容易可视化这种额外的尺寸,但Boyd将其描述为大脑创造的“泡沫”,以包含其众多信息怪癖。这种泡沫不是物理结构,但从我们的3D现实中向外延伸,同时保持牢固地连接到其物理基质。它也不是简单的第四欧几里德维度:由神经网络创建的信息维度的拓扑特别是高度复杂的。

Boyd提出了一个独立的“信息维度”,可以被视为一个“泡沫”。在这个气泡中,信息过程发挥作用,并最终导致我们在物质世界中能观察到的行为。

在信息泡沫中,信息流程就像物质世界中相互互动一样播放。从人类到计算机到蚂蚁,所有特征受到信息管理的系统都具有这样的气泡,并且在它们内部发生的信息过程与其物理衬底进行干预,以导致我们观察到的行为。

分层结构
对于这个理论来说,Boyd认为,在信息维度内发生的进程必须像物理世界那里一样丰富地复杂;值得注意的是,显示清晰的分层结构。例如,固体材料可以被分解成逐渐较小的构建块,从分子,下降到原子,细胞核,核聚物,最后,夸克。每个级别都有自己的属性。只有在顶级才能出现稳定性的财产。

类似地,信息维度中的怪癖可以结合起来形成具有独特属性的越来越复杂的结构。举个简单的例子,存储在计算机上的关于颜色的信息以二进制值的形式开始,这些二进制值组合成字节、RGB值,最后是颜色本身。在更复杂的情况下,数十亿相互作用的怪癖在更大的规模上形成层次结构。最终,像意识一样不同于基本怪癖的现象可以以这种方式出现。

“双面理论”将信息定义为具有物理和有意识的属性。这与Boyd的理论提出来不同。图像模板是由EN:USER:ALTUNDRA制作的。David Chalmers提出了双面信息理论。/ cc by-sa
博伊德认为信息不是物理世界的抽象属性,而是存在于自身维度中的现实元素。

清理混乱
对于已经存在的信息和意识的许多其他定义和理论,Boyd认识到需要避免与其他处理类似问题的其他理论混淆。也许最明显的风险来自他的物质双向和笛卡尔的心态理论之间的表观相似性,这给了灵魂物质,但未能解释其与物理世界的联系。相比之下,Boyd通过怪癖和其物理基板之间的关系,显示了如何将信息维度与物理维度牢固地连接。

最近,“双面”信息理论的支持者试图通过将信息定义具有身体和有意识的特征来解释意识对物理世界的影响。这与Boyd的理论不同,将信息视为单独的物质,以及意识,只有一个广泛的紧急信息现象之一。

博伊德吸收了许多现有领域的元素,包括信息技术、神经科学和复杂性理论。这使得来自不同学科的科学家很难证实他的理论,并可能导致一些学者认为博伊德的观点与他们的观点相冲突。博伊德不这么认为:相反,他认为他的理论提供了这些领域之间有用的、以前看不见的联系。

将意志从物质决定论中解放出来
他研究中最深刻的方面之一是Boyd的理论对古代问题提供了明确的答案,对人类真的有自由意志的古怪 - 这意味着我们决定的结果不是由物理法决定的。对于许多哲学家的挫败感,如果现实严格限于物理维度,这将是不可能的。

即使AI产生与我们的思想相同的产出,也误认为将此视为意识的证据。

Boyd认为,如果我们有意识地发生在信息维度中,它确实不是由物理法决定的。此外,如果我们的紧急思维对他们的组件怪癖施加自上而下的控制,他们可以影响这些怪癖所连接的物理世界中的事件。他建议大脑演变为允许这种影响,因为它是必要的,因为它们是在信息流程的基础上进行控制我们的机构中​​的物理行为和行为的功能。这种释放了来自物理决定歧视的意识,而且讽刺地,在这样做的情况下,将其征服到信息维度中运行的同等确定性规律。

人工智能的后果
Boyd的理论在人工智能(AI)面临的最紧迫问题之一上存在一个新的角度:这些系统是否可以一天变得足够复杂,以获得自己的意识。利用自学习算法和传感器来察觉到周围环境,这些系统已经能够以有时模仿自己的意识行为的方式智能地行动。随着技术的提高,令人担忧的是,我们有一天我们可能会被道德义务将这些系统视为众生。

放心地,Boyd认为,他的理论诋毁了这个想法。由于AI通过我们自己的细致设计而不是通过演变来,因此它并没有表现出与我们的思想相同的有机组织。因此,在信息尺寸内运行的紧急现象从根本上不同于我们的大脑创造的那些不同。即使AI产生相同的产出,因此,它误认为这是意识的证据。这样做是可比的,假设拖拉机使用肌肉起作用,因为我们知道马匹使用肌肉,可以看到拉动犁。

前进的方式
通过将信息维度作为现实的一部分,而不是看到信息只是作为物理世界的抽象财产,Boyd认为可以打开重要的研究途径。他承认,为了超越纯粹的理论框架,需要经验证据。虽然我们所知道的数字计算机的工作支持理论,但这些证据将不易获得大脑。作为非物理现象,无法使用物理仪器检测到它们内置的怪癖和由它们构建的紧急系统。因此,需要新技术,其中一天可以为研究人员提供严格,可测量的解释,以便在信息维度中进行所有内容,包括意识的具体属性。目前,他继续通过涉及蜂窝自动机的实验开发他的想法,这可以用作神经网络的实验模型。如果他的理论变得更加广泛研究,他们可以在科学和哲学辩论中打破新的基础,这是几个世纪的竞争。

个人反应

什么是蜂窝自动机,以及如何实验,涉及它们帮助我们更多地了解信息维度的更多信息?

细胞自动机是由细胞组成的网格,每个细胞都可以处于若干状态,这些状态是通过一组与相邻细胞状态相关的规则确定的。这可以被配置为神经网络的简化模拟,其中单个神经元的状态也由它们所连接的邻居的状态决定。如果设计用来模拟自组织信息过程,那么应该可以使用这样的实验模型来演示信息涌现。这将为生物神经网络中的信息涌现提供间接证据。

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