Das derzeit populärste der mathematischen Bewusstseinsmodelle ist die Integrierte Informationstheorie, die 2004 von dem Neurologen Giulio Tononi vorgelegt wurde. In dieser Theorie wird jedem System eine Zahl zugeordnet, symbolisiert durch das große Phi (Φ), das die Integrierte Information quantifiziert und ein Maß für Bewusstsein sein soll. Je mehr die Informationsverarbeitung über ein System verteilt ist, desto größer ist Phi. Wenn ein System jedoch fragmentiert ist und Teile isoliert Rechnungen ausführen, dann kann dabei zwar viel Information bearbeitet werden, aber die zählt dann nicht mehr als „integriert“ – Phi ist also klein.
Eine Digitalkamera zum Beispiel hat Millionen von winzigen Lichtsensoren, mit denen sie Unmengen von Information einfängt und verarbeitet. Doch diese Sensoren arbeiten autark. Eine Digitalkamera hat laut der Integrierten Informationstheorie also sehr wenig Bewusstsein. Im menschlichen Gehirn hingegen ist alles gut vernetzt, und Impulse werden ständig von einem Bereich in andere Bereiche verteilt. Phi ist also groß – und deshalb haben wir Bewusstsein. Zumindest ist das die Idee.
Wenn man genauer hinsieht, ist das Ganze allerdings schwieriger. So beschreibt der Computerwissenschaftler Scott Aaronson eine Maschine, die einfache mathematische Aufgaben lösen kann, dabei jedoch Information so verteilt, dass Phi extrem groß ist. Dass macht klar, dass Phi mit Bewusstsein nichts zu tun hat. Ein anderes Problem ist, dass man Phi für ein System, das keine einfache Struktur hat – wie bei Aaronsons Beispiel – eigentlich überhaupt nicht berechnen kann. Dazu muss man nämlich das System auf alle mögliche Arten teilen und dann die Verbindungen zwischen den entstandenen Teilen untersuchen. Der Rechenaufwand dafür wäre enorm: Schon ein Wurmhirn mit nur 300 Synapsen würde einige Billionen Jahre Rechenzeit erfordern.
Doch die Berechnung von Phi lässt sich vereinfachen, indem man nur die Verbindungen zwischen Teilsystemen betrachtet. Dann kann man die Vorhersagen der Theorie auch experimentell überprüfen. Wie Beobachtungen zeigen, nimmt Phi im menschlichen Hirn unter Anästhesie ab – Phi könnte demnach tatsächlich ein Maß für das Bewusstsein sein.
Die größte Konkurrenz der Integrierten Informationstheorie ist die Globale Arbeitsraumtheorie, die Ende der 1980er-Jahre von dem Neurobiologen Bernard Baars entwickelt wurde. Baars zufolge reicht das Gehirn Information aus dem Unbewussten zur Verarbeitung in einen Verteiler. Damit ist die Information dann temporär in unserem Bewusstsein, bevor sie wieder ins Unterbewusste rückt. Diese Theorie ist unter Physikern aber nicht so beliebt, weil man mit ihr wenig ausrechnen kann.
Physikern nehmen lieber an, dass Bewusstsein etwas mit Quantenmechanik zu tun hat. Das liegt daran, dass sie den Messprozess in der Quantenmechanik noch immer nicht verstehen. Nun braucht man für eine Messung eigentlich kein bewusstes Wesen. Aber wenn kein bewusstes Wesen die Messung wahrnimmt, weiß ja auch keiner, ob die Messung überhaupt stattgefunden hat.
