科學界中，有些問題難於登天，我們都沒真正弄明白提出怎樣的初步疑問或是不確定它們是否能用科學來解決。意識問題無疑是其中之一：有些研究人員認為意識是種幻覺，另一些則稱它無處不在。有的人希望將它倒推回神經元激發的生理基礎，其他人則認為這是一種不可簡化的整體現象。
德克薩斯州大學奧斯汀分校的計算機科學家Scott Aaronson寫道：何種物質系統具有意識這個問題是「整個科學領域最深奧、最令人著迷的問題之一」 。我覺得沒有什麼哲學層面的理由能說明它是天然就無法解決的，但似乎人類離這個問題的答案還遠著呢。
未被完全意識到的工作空間
數千年來，哲學家們一直在爭論意識的本質是什麼、意識能否存在於人類之外的事物中，但到了現代，這些問題所隱含的實用性和道德意義變得愈發真切，也讓人們更加迫切地尋求答案。隨著人工智能（AI）進化得越來越精巧複雜，僅僅通過與對方交互，可能無法判斷它是機器還是人類 ——這正是經典的圖靈測試。但這是否意味著人工智能值得被納入道德體系考量呢？
理解了意識，同樣會影響到動物權利和動物福利的發展，以及一系列有關精神損傷的醫療和法律問題。近來，一個由50多位傑出的神經科學家、心理學家、認知科學家等人組成的小組呼籲業內外對圍繞這一疑難課題展開的研究的重要性給予更大的認可。「意識理論需要在積累經驗證據的長期過程中經過嚴格的檢驗和反覆修正」，聯名作者們這樣說道，他們還補充說：也只有經過這些程序，才能分辨出其中哪些是被普遍認同的錯誤觀念和臆測。
要想做意識實驗，首先得對意識下定義。但光是這一步就已十分困難，因為這個詞有好幾種用法。人類是有意識的生物，但我們也有可能失去意識，比如處於麻醉狀態的時候。我們可以說自己意識到了某種事物——例如，我們意識到自己的筆記本電腦發出了噪音。但寬泛地講，意識這種性質指的是體驗自我存在的能力，而非單純地記錄存在，或是像機器人一樣對刺激作出反應。心靈哲學家時常依據此定義得出這樣的原則：人們可以有意義地談論「像」一個有意識的存在是什麼樣子的——哪怕我們永遠都不可能在自身之外獲得這種體驗。
認知的很大一部分發生在有意識的意識之外——也就是說，我們對於某些信號和刺激的回應是「無意識的」。然而，我們思維的一個獨特特徵在於，我們能夠牢牢抓住一段信息、一個念頭或一種意圖，以此為動機做出之後的決定和行為。假使我們餓了，我們會分泌唾液，這是條件反射，但我們也可能選擇吃東西，然後去廚房櫥櫃裡拿出我們想吃的食物。
有些研究者提出：當我們在大腦中的一塊「全局工作空間」裡留下一段信息，它會被廣播到與實現特定任務相關的大腦模塊中去，由此產生了這種有意識的行為。這個工作空間強行製造了一種信息瓶頸，只有當前一個有意識的念頭溜走，後一個才能取而代之。腦成像研究表明，這種「意識瓶頸」是大腦前額葉皮質中的分散式神經元網絡。
這種對意識的理解模式被稱為全局工作空間理論（GWT）。在這一理論中，意識由工作空間自身創造——因此任何能夠將信息廣播到其他處理中心的信息處理系統都應當具有這種特質。這使得意識成為了一種促動和引導行動的計算過程。只要你有了一段信息，並讓該信息廣泛傳播，意識就在這個過程中產生了。包括意識在內的一切認知都只是一種計算的觀點「代表了當代主流的錯誤觀念，即認知不過是一種算法，一種睿智的破解程序」。我們很快就會造出複製了人類大腦大多數功能的聰明機器，這些機器無疑也會具有意識。
全局工作空間理論以研究大腦創造意識體驗的過程為起點，整合信息理論則與之相反，以體驗本身為起點。「有意識也就意味著有了一段體驗。」這不必是關於某個事物的體驗，儘管是也無妨；夢境或是某種通過冥想達到的「大腦空白」狀態也可以算作意識體驗。這類體驗的根本特徵，即它們是主觀的（只存在於意識實體中）、結構性的（其內容彼此關聯：如藍色的書在桌子上）、具體的（如這本書是藍色而非紅色的）、統一的（同一時間只能有一種體驗），以及明確的（體驗所包含的內容有邊界）。研究者他們根據這些公理推導出了擁有一定程度意識的物質系統必須具備的性質。
整合信息理論並不將意識描述為處理中的信息，而是解釋為系統「改變」自身的因果力量。意識是系統以自身過去的狀態影響未來狀態的能力。系統所具有的因果關係力量越強大，它的意識就越清晰。這一看法與17世紀笛卡爾的名言「我思故我在」遙相呼應。只有一件事是確定的，唯一確定的事實就是我的體驗， 這就是笛卡爾的核心思想。
「包圍沉浸」於意識之中
整合信息理論最引人注目的特點之一在於，它讓意識變成了一個程度問題。只要包含所需的網絡結構，任何系統都可能或多或少地擁有意識。2012年的著作《意識：一個還原論者的浪漫自白》（Consciousness: Confessions of a Romantic Reductionist）中：不論這是個來自古老動物王國的有機體，還是人類最近創造發明的矽製品，不論這個東西靠腿走路、憑翼飛行，還是用輪子滾動前進，只要它同時具有分化和整合的信息狀態，就基本能算作一個符合條件的系統。
這一觀點引起了許多懷疑。來自加州大學伯克利分校的John Searle是一位影響深遠的美國哲學家，他將這一理論斥為某種形式的泛心論：粗略地講，這種信仰認為思想和意識貫穿整個宇宙。在一篇尖銳批評整合信息理論的文章中，他強調： 泛心論的問題不在於它是錯的，它甚至連錯都算不上。嚴格地說，泛心論是無意義的，因為這一主張沒有給出清晰的概念。 意識不可能像一層薄薄的果醬一樣鋪滿整個宇宙——它以一個一個單元的形式存在，但泛心論無法明確解釋這種單元。
對腦科學研究所來說，包括意識在內的一切認知都只是一種計算的觀點：代表了當代主流的錯誤觀念，即認知不過是一種算法，一種睿智的破解程序。除非人工智能能夠獲得產生意識所需的正確的結構特徵，否則它們至多只能是「深層假象」。
然而，「我們被包圍沉浸」於意識之中，這個想法讓某些科學家完全樂意接受。他們相信「意識是生命體的基本屬性。它不可能來自其他任何東西」。但這不意味著意識均勻地散佈在每個角落。儘管許多事物都可以擁有意識這種屬性，但高度的意識只能存在於特定的事物，尤其是人腦（更確切地說，是人腦的特定部位）中。
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