量子物理学能否成为解开人类行为秘密的钥匙?
大可数学人生工作室
2024-01-23 08:53:16

原标题:量子物理学能否成为解开人类行为秘密的钥匙?

图片来源:莱斯大学

人类行为是一个让许多科学家着迷的谜。关于概率在解释我们的大脑如何运作方面的作用,已经有很多讨论。

概率是一个数学框架,旨在告诉我们事件发生的可能性有多大,并且适用于许多日常情况。例如,它将抛硬币的结果描述为 1/2(或 50%),因为抛硬币正面或反面的概率相同。

然而,研究表明,这些传统或“经典”概率定律无法完全捕捉人类行为。它能否用概率在更神秘的量子力学世界中的工作方式来解释?

数学概率也是量子力学的重要组成部分,量子力学是物理学的一个分支,描述了自然界在原子或亚原子粒子尺度上的行为。然而,正如我们将看到的,在量子世界中,概率遵循非常不同的规则。

过去二十年的发现揭示了“量子性”在人类认知中的关键作用——人脑如何处理信息以获取知识或理解。这些发现对人工智能(AI)的发展也有潜在的影响。

人类的“非理性”

诺贝尔奖获得者丹尼尔·卡尼曼(Daniel Kahnemann)和其他认知科学家已经对他们所描述的人类行为的“非理性”进行了研究。当行为模式从数学角度不严格遵循经典概率论的规则时,它们被认为是“非理性的”。

例如,一项研究发现,大多数通过期末考试的学生都喜欢在考试结束后去度假。同样,大多数失败的人也想去度假。

如果学生不知道他们的成绩,经典概率会预测他们会选择假期,因为无论他们通过还是失败,这都是首选。然而,在实验中,大多数学生如果不知道自己做得如何,宁愿不去度假。

直观地说,不难理解,如果学生要一直担心考试成绩,他们可能不想去度假。但经典概率不能准确地捕捉到这种行为,因此它被描述为非理性的。在认知科学中已经观察到许多类似的违反经典概率规则的行为。

量子大脑?

在经典概率中,当提出一系列问题时,答案不取决于提出问题的顺序。相比之下,在量子物理学中,一系列问题的答案在很大程度上取决于提问的顺序。

一个例子是测量电子在两个不同方向上的自旋。如果你先在水平方向上测量自旋,然后在垂直方向上测量自旋,你会得到一个结果。

当顺序颠倒时,结果通常会有所不同,因为量子力学的一个众所周知的特征。简单地测量量子系统的特性可以影响被测量的事物(在这种情况下是电子的自旋),从而影响任何后续实验的结果。

在人类行为中也可以看到秩序依赖性。例如,在20年前发表的一项关于问题顺序对受访者答案影响的研究中,受试者被问及他们是否认为美国前总统比尔·克林顿是诚实的。然后他们被问到他的副总统阿尔·戈尔(Al Gore)是否看起来很诚实。

当问题按此顺序提出时,分别有50%和60%的受访者回答说他们是诚实的。但是,当研究人员首先向受访者询问戈尔,然后是克林顿时,分别有68%和60%的人回答说他们是诚实的。

在日常层面上,人类行为似乎并不一致,因为它经常违反经典概率论的规则。然而,这种行为似乎确实符合量子力学中概率的工作方式。

这种观察使认知科学家杰罗姆·布斯迈尔(Jerome Busemeyer)和许多其他人认识到,量子力学总体上可以以更一致的方式解释人类行为。

基于这一惊人的假设,认知科学领域出现了一个名为“量子认知”的新研究领域。

思维过程怎么可能由量子规则决定?我们的大脑像量子计算机一样工作吗?目前还没有人知道答案,但经验数据似乎强烈表明,我们的思想遵循量子规则。

动态行为

在这些激动人心的发展的同时,在过去的二十年里,我和我的合作者开发了一个框架,用于模拟或模拟人们在消化来自外界的“嘈杂”(即不完美)信息时认知行为的动态。

我们再次发现,为模拟量子世界而开发的数学技术可以应用于模拟人脑如何处理噪声数据。

这些原理可以应用于生物学中的其他行为,而不仅仅是大脑。例如,绿色植物具有从环境中提取和分析化学和其他信息并适应变化的非凡能力。

根据最近对普通豆类植物的实验,我的粗略估计表明,它们可以比我们今天拥有的最好的计算机更有效地处理这些外部信息。

在这种情况下,效率意味着工厂能够始终如一地在其环境中最大程度地减少外部环境的不确定性。例如,这可以包括轻松检测光的来源方向,以便植物可以向它生长。生物体对信息的有效处理也与节约能源有关,这对其生存很重要。

类似的规则可能适用于人脑,特别是我们的心理状态在检测到外部信号时如何变化。所有这些都对当前的技术发展轨迹很重要。如果我们的行为最好用量子力学中的概率工作方式来描述,那么为了准确地复制机器中的人类行为,人工智能系统可能应该遵循量子规则,而不是经典规则。

我把这个想法称为人工智能(AQI)。需要大量的研究才能从这个想法中开发实际应用。

但是,AQI可以帮助我们实现人工智能系统的目标,这些系统的行为更像一个真人。

来自:量子梦

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