Kunne kvantefysik være nøglen, der låser op for hemmeligheder bag menneskelig adfærd?

Menneskelig adfærd er en gåde, der fascinerer mange videnskabsmænd. Og der har været megen diskussion om sandsynlighedens rolle i at forklare, hvordan vores sind fungerer.

Sandsynlighed er en matematisk ramme designet til at fortælle os, hvor sandsynligt en hændelse er, og den fungerer godt i mange hverdagssituationer. For eksempel beskriver den resultatet af et møntkast som ½—eller 50 %—fordi det er lige så sandsynligt at kaste med hoveder eller haler.

Alligevel har forskning vist, at menneskelig adfærd ikke fuldt ud kan fanges af disse traditionelle eller "klassiske" sandsynlighedslove. Kan det i stedet forklares med den måde, sandsynlighed fungerer på i kvantemekanikkens mere mystiske verden?

Matematisk sandsynlighed er også en vital komponent i kvantemekanikken, den gren af ​​fysikken, der beskriver, hvordan naturen opfører sig på skalaen af ​​atomer eller subatomare partikler. Men som vi vil se, følger sandsynligheder i kvanteverdenen meget forskellige regler.

Opdagelser i løbet af de sidste to årtier har kastet lys over en afgørende rolle for "kvantelighed" i menneskelig kognition - hvordan den menneskelige hjerne behandler information for at erhverve viden eller forståelse. Disse resultater har også potentielle implikationer for udviklingen af ​​kunstig intelligens (AI).

Menneskelig 'irrationalitet'

Nobelpristageren Daniel Kahnemann og andre kognitive videnskabsmænd har udført arbejde med det, de beskriver som "irrationaliteten" af menneskelig adfærd. Når adfærdsmønstre ikke strengt følger reglerne for klassisk sandsynlighedsteori ud fra et matematisk perspektiv, anses de for "irrationelle."

For eksempel viste en undersøgelse, at et flertal af elever, der har bestået en afsluttende eksamen, foretrækker at holde ferie bagefter. Ligeledes vil et flertal af dem, der har fejlet, også tage på ferie.

Hvis en studerende ikke kender deres resultat, ville klassisk sandsynlighed forudsige, at de ville vælge ferien, fordi det er den foretrukne mulighed, uanset om de har bestået eller ikke bestået. Men i eksperimentet foretrak et flertal af eleverne ikke at tage på ferie, hvis de ikke vidste, hvordan de havde gjort det.

Intuitivt er det ikke svært at forstå, at studerende måske ikke ønsker at tage på ferie, hvis de hele tiden skal bekymre sig om deres eksamensresultater. Men klassisk sandsynlighed fanger ikke adfærden nøjagtigt, så den beskrives som irrationel. Mange lignende overtrædelser af klassiske sandsynlighedsregler er blevet observeret i kognitiv videnskab.

Kvantehjerne?

I klassisk sandsynlighed, når en række spørgsmål stilles, så afhænger svarene ikke af den rækkefølge, spørgsmålene stilles i. I modsætning hertil kan svarene på en række spørgsmål i kvantefysikken afhænge afgørende af den rækkefølge, de bliver stillet i.

Et eksempel er måling af en elektrons spin i to forskellige retninger. Hvis du først måler spindet i vandret retning og derefter i lodret retning, får du ét resultat.

Resultaterne vil generelt være anderledes, når rækkefølgen er omvendt, på grund af et velkendt træk ved kvantemekanikken. Blot at måle en egenskab ved et kvantesystem kan påvirke den ting, der bliver målt (i dette tilfælde en elektrons spin) og dermed resultatet af eventuelle efterfølgende eksperimenter.

Ordreafhængighed kan også ses i menneskelig adfærd. For eksempel blev forsøgspersonerne i en undersøgelse offentliggjort for 20 år siden om de virkninger, som rækkefølgen af ​​spørgsmål har på respondenternes svar, spurgt, om de mente, at den tidligere amerikanske præsident, Bill Clinton, var ærlig. De blev derefter spurgt, om hans vicepræsident, Al Gore, virkede ærlig.

Da spørgsmålene blev leveret i denne rækkefølge, svarede henholdsvis 50 % og 60 % af de adspurgte, at de var ærlige. Men da forskerne spurgte respondenterne om Gore først og derefter Clinton, svarede henholdsvis 68 % og 60 %, at de var ærlige.

På det daglige plan kan det se ud til, at menneskelig adfærd ikke er konsistent, fordi den ofte overtræder reglerne for klassisk sandsynlighedsteori. Denne adfærd ser dog ud til at passe med den måde, sandsynlighed fungerer på i kvantemekanik.

Observationer af denne art har fået kognitiv videnskabsmand Jerome Busemeyer og mange andre til at erkende, at kvantemekanik i det hele taget kan forklare menneskelig adfærd på en mere konsekvent måde.

Baseret på denne forbløffende hypotese er der opstået et nyt forskningsfelt kaldet "kvantekognition" inden for kognitiv videnskab.

Hvordan er det muligt, at tankeprocesser er dikteret af kvanteregler? Fungerer vores hjerne som en kvantecomputer? Ingen kender endnu svarene, men de empiriske data tyder stærkt på, at vores tanker følger kvanteregler.

Dynamisk adfærd

Parallelt med disse spændende udviklinger har mine samarbejdspartnere og jeg i løbet af de sidste to årtier udviklet en ramme til modellering – eller simulering af – dynamikken i folks kognitive adfærd, når de fordøjer "støjende" (det vil sige uperfekte) informationer fra omverdenen.

Vi fandt igen ud af, at matematiske teknikker udviklet til modellering af kvanteverdenen kunne anvendes til at modellere, hvordan den menneskelige hjerne behandler støjende data.

Disse principper kan anvendes på anden adfærd i biologien, ud over blot hjernen. Grønne planter har for eksempel den bemærkelsesværdige evne til at udtrække og analysere kemisk og anden information fra deres omgivelser og tilpasse sig ændringer.

Mit grove skøn, baseret på et nyligt eksperiment på almindelige bønneplanter, tyder på, at de kan behandle denne eksterne information mere effektivt end den bedste computer, vi har i dag.

Effektivitet betyder i denne sammenhæng, at anlægget konsekvent er i stand til at reducere usikkerheden om sit ydre miljø i videst muligt omfang under sine forhold. Dette kunne for eksempel omfatte let detektering af den retning, lyset kommer fra, så planten kan vokse hen imod den. En organismes effektive behandling af information er også forbundet med energibesparelser, hvilket er vigtigt for dens overlevelse.

Lignende regler kan gælde for den menneskelige hjerne, især for hvordan vores sindstilstand ændrer sig, når vi registrerer udefrakommende signaler. Alt dette er vigtigt for den nuværende teknologiske udviklingsbane. Hvis vores adfærd bedst beskrives ved den måde, sandsynlighed fungerer på i kvantemekanik, så for nøjagtigt at replikere menneskelig adfærd i maskiner, bør AI-systemer sandsynligvis følge kvanteregler, ikke klassiske.

Jeg har kaldt denne idé kunstig kvanteintelligens (AQI). Der kræves en del forskning for at udvikle praktiske anvendelser fra en sådan idé.

Men en AQI kunne hjælpe os med at nå målet med AI-systemer, der opfører sig mere som en rigtig person.

Leveret af The Conversation

Denne artikel er genudgivet fra The Conversation under en Creative Commons-licens. Læs den originale artikel.