Есть ли у нас квантовый мозг? «Иррациональное» поведение подчиняется странным правилам

Поведение человека — загадка, которая очаровывает многих ученых. И было много дискуссий о роли вероятности в объяснении того, как работает наш разум.

Вероятность — это математическая основа, созданная для того, чтобы сказать нам, насколько вероятно то или иное событие, и она хорошо работает во многих повседневных ситуациях. Например, он описывает результат подбрасывания монеты как ½ – или 50 процентов – потому что выпадение орла или решки одинаково вероятно.

Однако исследования показали, что человеческое поведение не может быть полностью отражено с помощью этих показателей. традиционные или «классические» законы вероятности. Можно ли вместо этого объяснить то, как работает вероятность в более загадочном мире квантовой механики?

Математическая вероятность также является жизненно важным компонентом квантовой механики, раздела физики, который описывает, как природа ведет себя в масштабе атомы или субатомные частицы. Однако, как мы увидим, в квантовом мире вероятности подчиняются совсем другим правилам.

Открытия, сделанные за последние два десятилетия, пролили свет на решающую роль «квантовости» в человеческом познании – то, как человек мозг обрабатывает информацию для получения знаний или понимания. Эти результаты также могут иметь потенциальное значение для развития искусственного интеллекта (ИИ).

Человеческая «иррациональность»

Нобелевский лауреат Даниэль Канеман и другие ученые-когнитивисты провели работу над тем, что они описывают. как «иррациональность» человеческого поведения. Когда модели поведения не соответствуют строго правилам классической теории вероятностей с математической точки зрения, они считаются «иррациональными».

Например, исследование показало, что большинство студентов, сдавших экзамен После семестрового экзамена лучше пойти в отпуск. Аналогичным образом, большинство тех, кто потерпел неудачу, также хотят поехать на каникулы.

Если учащийся не знает своего результата, классическая вероятность предсказывает, что он выберет каникулы, потому что это предпочтительнее. вариант, прошли они или нет. Тем не менее, в ходе эксперимента большинство студентов предпочитали не идти на каникулы, если они не знали, как они справились.

Интуитивно нетрудно понять, что студенты могут не захотеть идти на каникулы. если они будут все время беспокоиться о результатах экзамена.

Но классическая вероятность не точно отражает поведение, поэтому ее называют иррациональной. Множество подобных нарушений классических правил вероятности наблюдалось в когнитивной науке.

Квантовый мозг?

В классической теории вероятности, когда задается последовательность вопросов, ответы не зависят от порядок постановки вопросов. Напротив, в квантовой физике ответы на ряд вопросов могут существенно зависеть от порядка, в котором они задаются.

Одним из примеров является измерение спина электрона в двух разных направлениях. Если вы сначала измерите спин в горизонтальном направлении, а затем в вертикальном направлении, вы получите один результат.

Результаты обычно будут разными, когда порядок меняется на обратный, из-за хорошо известной особенности квантовых измерений. механика. Простое измерение свойства квантовой системы может повлиять на измеряемый объект (в данном случае на спин электрона) и, следовательно, на результат любых последующих экспериментов.

Зависимость от порядка можно также увидеть в поведении человека. Например, в опубликованном 20 лет назад исследовании о влиянии порядка вопросов на ответы респондентов испытуемых спрашивали, считают ли они, что предыдущий президент США Билл Клинтон был честен. Затем их спросили, кажется ли его вице-президент Эл Гор честным.

Когда вопросы были заданы в таком порядке, 50 и 60 процентов респондентов ответили, что они честны. Но когда исследователи спросили респондентов сначала о Горе, а затем о Клинтоне, 68 и 60 процентов соответственно ответили, что они были честны.

На повседневном уровне может показаться, что человеческое поведение непоследовательно, потому что оно часто нарушает правила классической теории вероятностей. Однако такое поведение, по-видимому, соответствует тому, как работает вероятность в квантовой механике.

Наблюдения такого рода привели ученого-когнитивиста Джерома Буземейера и многих других к признанию, что квантовая механика в целом может объяснить человеческое поведение. поведение более последовательным образом.

На основе этой удивительной гипотезы в области когнитивных наук возникла новая область исследований под названием «квантовое познание».

Как возможно, что мыслительные процессы продиктованы квантовыми правилами? Наш мозг работает как квантовый компьютер? Никто еще не знает ответов, но эмпирические данные убедительно свидетельствуют о том, что наши мысли подчиняются квантовым правилам.

Динамическое поведение

Параллельно с этими захватывающими событиями за последние два десятилетия мы с моими коллегами разработали систему моделирования – или моделирования – динамики когнитивного поведения людей, когда они переваривают «шумную» (то есть несовершенную) информацию из внешнего мира.

Мы снова обнаружили, что математическое методы, разработанные для моделирования квантового мира, могут быть применены к моделированию того, как человеческий мозг обрабатывает зашумленные данные.

Эти принципы можно применить к другим видам поведения в биологии, помимо мозга. Зеленые растения, например, обладают замечательной способностью извлекать и анализировать химическую и другую информацию из окружающей среды и адаптироваться к изменениям.

Мои приблизительные оценки, основанные на недавнем эксперименте с растениями обыкновенной фасоли, показывают, что они могут обрабатывать эту внешнюю информацию более эффективно, чем лучший компьютер, который мы имеем сегодня.

В этом контексте эффективность означает, что предприятие последовательно способно уменьшать неопределенность относительно своей внешней среды в максимально возможной степени в своей работе. обстоятельства. Это может, например, включать в себя легкое определение направления, откуда исходит свет, чтобы растение могло расти в этом направлении.

Эффективная обработка информации организмом также связана с экономией энергии, которая важен для его выживания.

Аналогичные правила могут применяться и к человеческому мозгу, особенно к тому, как меняется наше состояние ума при обнаружении внешних сигналов. Все это важно для текущей траектории технологического развития.

Если наше поведение лучше всего описывается тем, как работает вероятность в квантовой механике, то для точного воспроизведения человеческого поведения в машинах системы искусственного интеллекта, вероятно, должны следовать квантовым принципам. правила, а не классические.

Я назвал эту идею искусственным квантовым интеллектом (AQI). Для разработки практического применения такой идеи требуется большое количество исследований.

Но AQI может помочь нам достичь цели создания систем искусственного интеллекта, которые будут вести себя больше как реальный человек.

Дордже К. Броуди, профессор математики, Университет Суррея

Эта статья переиздана из журнала The Conversation под лицензией Creative Commons. Прочтите оригинал статьи.