生命生態系統，本質上是複雜的開放巨系統，馮·諾依曼認為，複雜系統由人造系統和生命生態等自然系統組成，人造系統會隨時間變化不斷降級，而生命系統則能不斷進化，或許變得越來越高階。他判斷，複雜系統存在閾值，如果複雜度沒有超過閾值，系統便會在熱力學第二定律的作用下不斷降級瓦解，反之則有可能超越這個定律不斷升級。

複雜系統從簡到繁的演化過程，能從混沌無序走向聚集有序，為了存續必須開放自身所形成的新陳代謝網路，進而升級出像生命一樣的自我複製能力。實現層級躍遷後的新個體，進入下一個複雜迴圈階段。有研究認為，複雜系統最基礎的現象便是湧現，即許多相互作用的個體，可以展現出宏觀模式，當這一模式不具備其所有組成部分的屬性時稱湧現，也就是從不同尺度觀察一個系統，可能得到不同的資訊，如大氣環流和蟻群等。人可以為信念而犧牲，螞蟻可以為整個蟻群而犧牲，這都表明有個更高層級的整體發出了因果之力。複雜系統可同時在因果與尺度和層級間的作用，這意味著在時空描述方式之外，還存在一種尺度描述。事實上的很多事物特性，只有透過尺度縮放才能發現，有時忽略細節，整體規律便會顯現，從宏觀角度分析問題，矛盾會更加清晰，這也是因果湧現的核心思想，即站在不同的層級，可抽象出不同的因果。微觀世界遵循微觀因果機制，但在微觀層面上存在著大量的隨機性或混沌特性，其因果特性非常弱。為了獲得更確定的因果描述，把微觀態對映成宏觀態，就是用大尺度來描述，以獲得較強的確定性。從隨機態到確定態，其實都是由自己到自己的變化描述。系統一旦具備自複製能力，就意味著能夠自動升級演進。

一個複雜系統要想具有意識能力，必須是整體性的存在，因為意識體中的任意部分都與其它部分存在強因果聯絡。人們對於意識的一般認知有三個層次，一是無意識加工，即可以接受外部資訊，但做出反應的運算量很低。二是總體可用，即唯一性關注。三是自我監控和自我感知，即我思故我在。亞里士多德認為，感性實體都具備質料、形式、動力和目的四因，而大尺度的複雜思考，正是理性動物自我意識的體現。