我們有量子大腦嗎?“非理性”行為遵循奇怪的規(guī)則

人類行為是一個讓許多科學(xué)家著迷的謎。關(guān)于概率在解釋我們的大腦如何運(yùn)作方面的作用,已經(jīng)有很多討論。

概率是一個數(shù)學(xué)框架,旨在告訴我們事件發(fā)生的可能性有多大——并且適用于許多日常情況。例如,它將拋硬幣的結(jié)果描述為 1/2 或 50%,因?yàn)閽佊矌耪婊蚍疵娴目赡苄韵嗤?/p>

然而,研究表明人類行為不能被這些傳統(tǒng)或“經(jīng)典”概率定律完全捕捉到。它能否用概率在更神秘的量子力學(xué)世界中的工作方式來解釋?

數(shù)學(xué)概率也是量子力學(xué)的重要組成部分,量子力學(xué)是物理學(xué)的一個分支,描述了自然界在原子或亞原子粒子尺度上的行為。然而,正如我們將看到的,在量子世界中,概率遵循非常不同的規(guī)則。

過去二十年的發(fā)現(xiàn)揭示了“量子性”在人類認(rèn)知中的關(guān)鍵作用——人腦如何處理信息以獲取知識或理解。這些發(fā)現(xiàn)也對人工智能(人工智能)。

人類的“非理性”

諾貝爾獎獲得者丹尼爾·卡尼曼其他認(rèn)知科學(xué)家已經(jīng)對他們所描述的人類行為的“非理性”進(jìn)行了研究。當(dāng)行為模式從數(shù)學(xué)角度來看沒有嚴(yán)格遵循經(jīng)典概率論的規(guī)則時,它們被認(rèn)為是“非理性的”。

例如一項(xiàng)研究發(fā)現(xiàn)大多數(shù)通過期末考試的學(xué)生都喜歡在之后去度假。同樣,大多數(shù)失敗的人也想去度假。

如果學(xué)生不知道他們的成績,經(jīng)典概率會預(yù)測他們會選擇假期,因?yàn)闊o論他們通過還是失敗,這都是首選。然而,在實(shí)驗(yàn)中,大多數(shù)學(xué)生如果不知道自己做得如何,寧愿不去度假。

直觀地說,不難理解,如果學(xué)生要一直擔(dān)心考試成績,他們可能不想去度假。

但經(jīng)典概率并不能準(zhǔn)確地捕捉到這種行為,因此它被描述為非理性的。在認(rèn)知科學(xué)中已經(jīng)觀察到許多類似的違反經(jīng)典概率規(guī)則的行為。

量子大腦?

在經(jīng)典概率中,當(dāng)提出一系列問題時,答案不取決于提出問題的順序。相比之下,在量子物理學(xué)中,一系列問題的答案在很大程度上取決于提問的順序。

一個例子是測量電子的自旋在兩個不同的方向。如果你先在水平方向上測量自旋,然后在垂直方向上測量自旋,你會得到一個結(jié)果。

當(dāng)順序顛倒時,結(jié)果通常會有所不同,因?yàn)榱孔恿W(xué)的一個眾所周知的特征。簡單地測量量子系統(tǒng)的特性可以影響被測量的事物(在這種情況下是電子的自旋),從而影響任何后續(xù)實(shí)驗(yàn)的結(jié)果。

在人類行為中也可以看到秩序依賴性。例如,在20年前發(fā)表的關(guān)于問題順序?qū)κ茉L者答案影響的研究,受試者被問及他們是否認(rèn)為美國前總統(tǒng)比爾·克林頓是誠實(shí)的。然后他們被問到他的副總統(tǒng)阿爾·戈?duì)枺ˋl Gore)是否看起來很誠實(shí)。

當(dāng)問題按這個順序提出時,分別有50%和60%的受訪者回答說他們是誠實(shí)的。但是,當(dāng)研究人員首先詢問受訪者關(guān)于戈?duì)?,然后是克林頓時,分別有68%和60%的人回答說他們是誠實(shí)的。

在日常層面上,人類的行為似乎并不一致,因?yàn)樗?jīng)常違反經(jīng)典概率論的規(guī)則。然而這種行為似乎很合適概率在量子力學(xué)中的工作方式。

這種觀察導(dǎo)致了認(rèn)知科學(xué)家杰羅姆·布斯邁爾以及許多其他人認(rèn)識到,量子力學(xué)總體上可以以更一致的方式解釋人類行為。

基于這一驚人的假設(shè),認(rèn)知科學(xué)領(lǐng)域出現(xiàn)了一個名為“量子認(rèn)知”的新研究領(lǐng)域。

思維過程怎么可能由量子規(guī)則決定?我們的大腦是否像量子計(jì)算機(jī)?目前還沒有人知道答案,但經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)似乎強(qiáng)烈表明,我們的思想遵循量子規(guī)則。

動態(tài)行為

在這些激動人心的發(fā)展的同時,在過去的二十年里,我和我的合作者開發(fā)了一個框架,用于建模或模擬人們認(rèn)知行為的動態(tài)當(dāng)他們消化“嘈雜”時(即不完美)來自外界的信息。

我們再次發(fā)現(xiàn),數(shù)學(xué)技術(shù)發(fā)展為量子世界建模可以應(yīng)用于模擬人腦如何處理嘈雜的數(shù)據(jù)。

這些原理可以應(yīng)用于生物學(xué)中的其他行為,而不僅僅是大腦。綠色植物,例如,將能力卓越從環(huán)境中提取和分析化學(xué)和其他信息,并適應(yīng)變化。

我的粗略估計(jì),基于最近的一個實(shí)驗(yàn)在普通的豆類植物上,表明它們可以處理這些外部信息比我們今天擁有的最好的計(jì)算機(jī)更有效率。

在這種情況下,效率意味著工廠始終能夠降低不確定性在其環(huán)境中最大程度地了解其外部環(huán)境。例如,這可以包括輕松檢測光的來源方向,以便植物可以向它生長。

生物體對信息的有效處理也與節(jié)約能源有關(guān),這對其生存很重要。

類似的規(guī)則可能適用于人腦,特別是當(dāng)我們檢測到外部信號時,我們的心理狀態(tài)如何變化。所有這些都對當(dāng)前的技術(shù)發(fā)展軌跡很重要。

如果我們的行為最好用量子力學(xué)中的概率工作方式來描述,那么為了準(zhǔn)確地復(fù)制機(jī)器中的人類行為,人工智能系統(tǒng)可能應(yīng)該遵循量子規(guī)則,而不是經(jīng)典規(guī)則。

我把這個想法叫做人工量子智能 (AQI).需要大量的研究來從這個想法中開發(fā)實(shí)際應(yīng)用。

但是AQI可以幫助我們實(shí)現(xiàn)人工智能系統(tǒng)的目標(biāo),這些系統(tǒng)的行為更像一個真人。

多杰·布羅迪,數(shù)學(xué)教授,薩里大學(xué)

本文轉(zhuǎn)載自對話根據(jù)知識共享許可。閱讀原文.

寶寶起名 起名

本站所有相關(guān)知識僅供大家參考、學(xué)習(xí)之用,部分來源于互聯(lián)網(wǎng),其版權(quán)均歸原作者及網(wǎng)站所有,如無意侵犯您的權(quán)利,請與小編聯(lián)系,我們將會在第一時間核實(shí)并給予反饋。
相關(guān)期刊推薦
湖北農(nóng)機(jī)化

湖北農(nóng)機(jī)化

農(nóng)業(yè)基礎(chǔ)科學(xué) - 省級期刊

西部素質(zhì)教育

西部素質(zhì)教育

合作期刊 - 省級期刊

電腦編程技巧與維護(hù)

電腦編程技巧與維護(hù)

合作期刊 - 國家級期刊

科教導(dǎo)刊

科教導(dǎo)刊

合作期刊 - 省級期刊

管理觀察

管理觀察

合作期刊 - 國家級期刊

農(nóng)家致富顧問

農(nóng)家致富顧問

農(nóng)業(yè)綜合 - 省級期刊

中國輪胎資源綜合利用

中國輪胎資源綜合利用

合作期刊 - 國家級期刊

產(chǎn)業(yè)與科技論壇

產(chǎn)業(yè)與科技論壇

合作期刊 - 省級期刊

機(jī)電信息

機(jī)電信息

合作期刊 - 省級期刊

家長

家長

合作期刊 - 省級期刊