از ویکیپدیا، دانشنامه آزاد

نباید با ذهن کوانتومی اشتباه شود .

شناخت کوانتومی یک رشته نوظهور است که فرمالیسم ریاضی نظریه کوانتومی را برای مدل سازی پدیده های شناختی مانند پردازش اطلاعات توسط مغز انسان ، زبان ، تصمیم گیری ، حافظه انسانی ، مفاهیم و استدلال مفهومی، قضاوت و ادراک انسان به کار می گیرد . [1] [2] [3] [4] این میدان به وضوح خود را از ذهن کوانتومی متمایز می‌کند ، زیرا بر این فرضیه متکی نیست که چیزی میکروفیزیکی کوانتومی-مکانیکی در مورد مغز وجود دارد. شناخت کوانتومی مبتنی بر پارادایم کوانتومی [5] [6] یا پارادایم کوانتومی تعمیم یافته [7] یا پارادایم ساختار کوانتومی [8] است که پردازش اطلاعات توسط سیستم های پیچیده ای مانند مغز، با در نظر گرفتن وابستگی متنی اطلاعات و احتمالات استدلال را می توان به صورت ریاضی در چارچوب اطلاعات کوانتومی و نظریه احتمالات کوانتومی توصیف کرد.

شناخت کوانتومی از فرمالیسم ریاضی نظریه کوانتومی برای الهام بخشیدن و رسمیت بخشیدن به مدل‌های شناختی استفاده می‌کند که هدفشان پیشرفت نسبت به مدل‌های مبتنی بر نظریه احتمال است . این رشته بر روی مدل‌سازی پدیده‌هایی در علوم شناختی تمرکز دارد که در برابر تکنیک‌های سنتی مقاومت کرده‌اند یا به نظر می‌رسد مدل‌های سنتی به مانعی رسیده‌اند (مثلاً حافظه انسانی)، [9] و ترجیحات مدل‌سازی در نظریه تصمیم‌گیری که از دیدگاه عقلانی سنتی متناقض به نظر می‌رسند. (به عنوان مثال، معکوس ترجیحات). [10] از آنجایی که استفاده از چارچوب نظری کوانتومی برای اهداف مدل‌سازی است، شناسایی ساختارهای کوانتومی در پدیده‌های شناختی وجود فرآیندهای کوانتومی میکروسکوپی در مغز انسان را پیش‌فرض نمی‌گیرد. [11]

موضوعات اصلی تحقیق [ ویرایش ]

مدل‌های کوانتومی پردازش اطلاعات ("مغز کوانتومی") [ ویرایش ]

مغز قطعاً یک سیستم فیزیکی ماکروسکوپی است که در مقیاس‌های زمان، مکان و دما کار می‌کند که - از دیدگاه جریان اصلی - به‌شدت با مقیاس‌های کوانتومی مربوطه متفاوت است. پدیده‌های فیزیکی کوانتومی ماکروسکوپی، مانند میعانات بوز-اینشتین ، نیز با شرایط خاصی مشخص می‌شوند که قطعاً در مغز برآورده نمی‌شوند. به ویژه، دمای مغز به سادگی بیش از حد بالا است که قادر به انجام پردازش اطلاعات کوانتومی واقعی نیست، به عنوان مثال، برای استفاده از حامل های کوانتومی اطلاعات مانند فوتون ها، یون ها یا الکترون ها. همانطور که معمولاً در علم مغز پذیرفته شده است، واحد اصلی پردازش اطلاعات یک نورون است. واضح است که یک نورون نمی تواند در برهم نهی دو حالت باشد: شلیک و غیر شلیک. از این رو، نمی تواند برهم نهی ایجاد کند که نقش اساسی را در پردازش اطلاعات کوانتومی ایفا می کند. برهم نهی حالت های ذهنی توسط شبکه های پیچیده ای از نورون ها (شبکه های عصبی کلاسیک) ایجاد می شود. جامعه شناخت کوانتومی بیان می کند که فعالیت چنین شبکه های عصبی می تواند اثراتی ایجاد کند که به طور رسمی به عنوان تداخل (احتمالات) و درهم تنیدگی توصیف می شود . با این حال، در اصل، جامعه سعی نمی‌کند مدل‌های مشخصی از نمایش اطلاعات «کوانتومی» در مغز ایجاد کند. [12]

پروژه شناخت کوانتومی مبتنی بر این مشاهدات است که پدیده‌های شناختی مختلف توسط نظریه اطلاعات کوانتومی و احتمال کوانتومی به اندازه کافی بیشتر از نظریه‌های کلاسیک مربوطه توصیف می‌شوند (نمونه‌های زیر را ببینید). بنابراین، فرمالیسم کوانتومی یک فرمالیسم عملیاتی در نظر گرفته می شود که پردازش غیر کلاسیک داده های احتمالی را توصیف می کند. اشتقاقات اخیر فرمالیسم کامل کوانتومی از اصول عملیاتی ساده برای نمایش اطلاعات، پایه های شناخت کوانتومی را پشتیبانی می کند.

اگرچه، در حال حاضر، ما نمی‌توانیم مکانیسم‌های عصبی فیزیولوژیکی مشخص ایجاد نمایش کوانتومی اطلاعات در مغز را ارائه کنیم، [13] می‌توانیم ملاحظات اطلاعاتی کلی را ارائه کنیم که از این ایده حمایت می‌کند که پردازش اطلاعات در مغز با اطلاعات کوانتومی مطابقت دارد و احتمال در اینجا، زمینه گرایی کلمه کلیدی است (برای نمایش دقیق این دیدگاه به تک نگاری خرنیکوف مراجعه کنید). [1] مکانیک کوانتومی اساساً زمینه ای است. [14] سیستم‌های کوانتومی ویژگی‌های عینی ندارند که بتوان آن را مستقل از زمینه اندازه‌گیری تعریف کرد. همانطور که توسط نیلز بور اشاره شده است ، کل آرایش تجربی باید در نظر گرفته شود. زمینه سازی به معنای وجود متغیرهای ذهنی ناسازگار، نقض قانون کلاسیک احتمال کل، و اثرات تداخل سازنده یا مخرب است. بنابراین، رویکرد شناخت کوانتومی را می‌توان تلاشی برای رسمی‌سازی زمینه‌ای فرآیندهای ذهنی، با استفاده از دستگاه ریاضی مکانیک کوانتومی در نظر گرفت.

تصمیم گیری [ ویرایش ]

فرض کنید به فردی فرصت داده می شود تا دو دور از قمار زیر را بازی کند: با پرتاب سکه مشخص می شود که آیا سوژه 200 دلار برنده می شود یا 100 دلار می بازد. فرض کنید سوژه تصمیم گرفته است که در دور اول بازی کند و این کار را انجام دهد. سپس به برخی از آزمودنی ها نتیجه (برد یا باخت) دور اول داده می شود، در حالی که به سایر افراد هنوز هیچ اطلاعاتی در مورد نتایج داده نمی شود. سپس آزمایشگر می پرسد که آیا آزمودنی مایل به بازی در دور دوم است یا خیر. انجام این آزمایش با افراد واقعی نتایج زیر را به همراه دارد:

1. هنگامی که آزمودنی ها معتقدند که در دور اول پیروز شده اند، اکثریت آزمودنی ها دوباره در دور دوم بازی می کنند.
2. وقتی آزمودنی‌ها معتقدند که در دور اول شکست خورده‌اند، اکثریت آزمودنی‌ها دوباره در دور دوم بازی می‌کنند.

با توجه به این دو انتخاب جداگانه، طبق اصل چیز مطمئن تئوری تصمیم منطقی، آنها باید دور دوم را نیز بازی کنند حتی اگر نتیجه دور اول را ندانند یا به آن فکر کنند. [15] اما، از نظر تجربی، زمانی که به آزمودنی‌ها نتایج دور اول گفته نمی‌شود، اکثریت آنها از بازی در دور دوم خودداری می‌کنند. [16] این یافته قانون احتمال کل را نقض می کند، اما می توان آن را به عنوان یک اثر تداخل کوانتومی به روشی مشابه با توضیح نتایج آزمایش دو شکاف در فیزیک کوانتوم توضیح داد. [2] [17] [18] نقض‌های مشابهی از اصل امر مطمئن در مطالعات تجربی معمای زندانی دیده می‌شود و به همین ترتیب از نظر تداخل کوانتومی مدل‌سازی شده‌اند. [19]

انحرافات فوق از انتظارات منطقی کلاسیک در تصمیم گیری های عامل ها تحت عدم قطعیت، پارادوکس های شناخته شده ای را در اقتصاد رفتاری ایجاد می کند، یعنی پارادوکس های آلایس ، السبرگ و ماچینا. [20] [21] [22] این انحرافات را می توان توضیح داد اگر فرض کنیم که چشم انداز مفهومی کلی بر انتخاب سوژه به روشی نه قابل پیش بینی و نه قابل کنترل تأثیر می گذارد. بنابراین یک فرآیند تصمیم گیری یک فرآیند ذاتا زمینه ای است، از این رو نمی توان آن را در یک فضای احتمال کلموگوروویی مدل کرد، که استفاده از مدل های احتمال کوانتومی را در نظریه تصمیم توجیه می کند. به‌طور واضح‌تر، موقعیت‌های متناقض بالا را می‌توان در فرمالیسم فضایی هیلبرت یکپارچه نشان داد که در آن رفتار انسان در شرایط عدم قطعیت بر اساس جنبه‌های کوانتومی واقعی، یعنی برهم‌نهی، تداخل، زمینه‌سازی و ناسازگاری توضیح داده می‌شود. [23] [24] [25] [18]

با در نظر گرفتن تصمیم گیری خودکار، درخت های تصمیم کوانتومی ساختار متفاوتی در مقایسه با درخت های تصمیم گیری کلاسیک دارند. داده ها را می توان تجزیه و تحلیل کرد تا ببیند آیا یک مدل درخت تصمیم کوانتومی با داده ها مطابقت دارد یا خیر. [26]

قضاوت احتمالی انسان [ ویرایش ]

احتمال کوانتومی راه جدیدی برای توضیح خطاهای قضاوت احتمالی انسانی از جمله خطاهای ربط و تفکیک ارائه می دهد. [27] یک خطای ربط زمانی رخ می دهد که شخصی احتمال یک رویداد محتمل L و یک رویداد بعید U را بزرگتر از رویداد بعید U قضاوت کند. یک خطای تفکیک زمانی رخ می دهد که شخصی احتمال یک رویداد محتمل L را بزرگتر از احتمال رویداد محتمل L یا یک رویداد بعید U را قضاوت کند. نظریه احتمال کوانتومی تعمیم نظریه احتمال بیزی است ، زیرا مبتنی بر مجموعه ای از بدیهیات فون نویمان که برخی از بدیهیات کلاسیک کولموگروف را آرام می کند . [28] مدل کوانتومی یک مفهوم بنیادی جدید را برای شناخت معرفی می‌کند - سازگاری در مقابل ناسازگاری سؤال‌ها و تأثیری که می‌تواند بر ترتیب ترتیبی قضاوت‌ها داشته باشد. احتمال کوانتومی گزارش ساده ای از خطاهای ربط و تفکیک و همچنین بسیاری از یافته های دیگر مانند اثرات ترتیب بر قضاوت های احتمالی ارائه می دهد. [29] [30] [31]

پارادوکس دروغگو - تأثیر متنی سوژه انسانی بر رفتار حقیقت یک موجود شناختی به صراحت توسط به اصطلاح پارادوکس دروغگو نشان داده می شود ، یعنی ارزش صدق جمله ای مانند "این جمله نادرست است". می توان نشان داد که حالت درست-کاذب این پارادوکس در فضای پیچیده هیلبرت نشان داده می شود، در حالی که نوسانات معمولی بین درست و نادرست به صورت دینامیکی توسط معادله شرودینگر توصیف می شوند. [