الإدراك الكمومي

الإدراك الكمومي - مشهد تخيلي مولد باستخدام الذكاء الصنعي.

الإدراك الكمومي هو ميدان حديث يعتمد على مفاهيم نظرية الكم لشرح الظواهر المعرفية، مثل معالجة المعلومات الدماغية واللغة واتخاذ القرار والذاكرة والمفاهيم والتفكير المفاهيمي والحكم والإدراك الحسي.

يميز هذا الميدان نفسه عن العقل الكمومي، لأنه لا يفرض وجود ميكانيكا كمومية دقيقة في الدماغ. يعتمد الإدراك الكمي بدلاً من ذلك على نماذج شبيهة بالكم أو نماذج كمومية عامة أو نماذج البنية الكمومية والتي يمكن وصفها رياضياً باستخدام المعلومات الكمومية ونظرية الاحتمالات الكمومية.

يسعى الإدراك الكمومي إلى استلهام وإضفاء الطابع الرسمي على نماذج الإدراك باستخدام الشكليات الرياضية لنظرية الكم، وذلك بهدف تجاوز حدود النماذج القائمة على نظرية الاحتمالات.

يركز المجال على نمذجة الظواهر المعرفية التي لا تستجيب للتقنيات التقليدية، أو التي يبدو أن النماذج التقليدية قد بلغت حدودها فيها(مثل الذاكرة البشرية) ونمذجة التفضيلات في نظرية القرار والتي تبدو متناقضة من وجهة نظر عقلانية تقليدية (انعكاسات التفضيل على سبيل المثال).

يركز المجال على نمذجة الظواهر في العلوم المعرفية التي قاومت التقنيات التقليدية أو حيث يبدو أن النماذج التقليدية قد وصلت إلى حاجز (على سبيل المثال ، الذاكرة البشرية)، ونمذجة التفضيلات في نظرية القرار التي تبدو متناقضة من وجهة نظر عقلانية تقليدية (على سبيل المثال ، انعكاسات التفضيل).

نظرًا لأن استخدام الإطار النظري الكمومي كان لأغراض النمذجة، فإن تحديد الهياكل الكمومية في الظواهر المعرفية لا يعني بالضرورة وجود عمليات كمومية مجهرية في الدماغ البشري.

الموضوعات الرئيسة للبحث

النماذج الكمومية الشبيهة لمعالجة المعلومات ("الدماغ الكمومي الشبيه")

الدماغ عبارة نظام فيزيائي عياني، يعمل على مقاييس زمان ومكان وبدرجة حرارة تختلف اختلافًا جوهريًا عن المقاييس الكمومية المقابلة. ولعل أبرز ما يميّز الظواهر الفيزيائية الكمومية العيانية مثل "تكاثف بوز-أينشتاين" هو أنها تتطلب شروطًا خاصة لا تتوفر في الدماغ.

ومن أبرز هذه الشروط درجة الحرارة، التي تكون في الدماغ أعلى بكثير مما هو مطلوب لإجراء معالجة معلومات كمومية حقيقية، باستخدام الناقلات الكمومية للمعلومات مثل الفوتونات أو الأيونات أو الإلكترونات.

تُعدّ الخلية العصبية في علوم الدماغ الوحدة الأساسية لمعالجة المعلومات. ولا يمكن للخلية العصبية أن تكون في وضع تراكب حالتين في آنٍ واحد معا، هما: إطلاق النار وعدم إطلاق النار. ولذلك لا يمكنها أن تنتج تراكبًا يلعب دورا اساسيا في معالجة المعلومات الكمومية.

تبنى تراكبات الحالات العقلية بواسطة شبكات معقدة من الخلايا العصبية (الشبكات العصبية الكلاسيكية). ويذهب مجتمع الإدراك الكمومي إلى أن نشاط هذه الشبكات العصبية يمكن أن ينتج تأثيرات تُوصف رسميًا بالتداخل (الاحتمالات) والتشابك. ومع ذلك لا يحاول هذا المجتمع من حيث المبدأ إنشاء نماذج ملموسة للتمثيل "الشبيه بالكم" للمعلومات في الدماغ.

يقوم مشروع الإدراك الكمومي على فكرة أن الظواهر المعرفية المختلفة يمكن وصفها وصفًا أكثر ملاءمة باستخدام نظرية المعلومات الكمومية والاحتمال الكمومي بدلاً من النظريات الكلاسيكية(أنظر الأمثلة أدناه).

وبناءً عليه، فإن الشكلية الكمومية هي شكلية تشغيلية تصف المعالجة غير الكلاسيكية للبيانات الاحتمالية. كما أن الاشتقاقات الحديثة للشكلية الكمومية الكاملة من المبادئ التشغيلية البسيطة لتمثيل المعلومات تدعم أسس الإدراك الكمومي.

ومع أنّنا لم نتمكن حتى الآن من تقديم الآليات العصبية الفيزيولوجية المحددة التي تُنشئ تمثيلًا كموميًا للمعلومات في الدماغ، فإنّنا نستطيع تقديم اعتبارات إعلامية عامة تدعم فكرة أنّ معالجة المعلومات في الدماغ تتم وفقًا للمعلومات الكمومية والظواهر الإحصائية. السياق هو جوهر المسألة هنا (يمكن الرجوع إلى دراسة خريننيكوف لمزيد من التفاصيل حول هذه الرؤية).

ميكانيكا الكم نظرية سياقية، فالخصائص الكمومية للأنظمة ليست مستقلة عن سياق القياس. كما قال نيلز بور، يجب أن يؤخذ الترتيب التجريبي بأكمله في الاعتبار عند قياس خصائص نظام كمومي.

تتضمن هذه السياقية وجود متغيرات عقلية غير متوافقة، وانتهاكا للقانون الكلاسيكي للاحتمال الكلي، وتأثيرات التدخل البناء أو المدمر. وبناءً عليه، يمكن اعتبار نهج الإدراك الكمومي محاولة لصياغة سياق العمليات العقلية باستخدام رياضيات ميكانيكا الكم لإضفاء طابع رسمي عليه.

اتخاذ القرار

افترض أن شخصًا ما يُسمح له بلعب جولتين من المقامرة، حيث يحدد رمي العملة ما إذا كان سيفوز بمبلغ 200 دولار أو يخسر 100 دولار.

لنفترض أن هذا الشخص قد قرر بالفعل اللعب في الجولة الأولى، وقام بذلك. ثم نشارك نتيجة الجولة الأولى (الفوز أو الخسارة) مع بعض المشاركين، بينما نحتفظ بهذه المعلومات سرية عن المشاركين الآخرين.

ومن ثم يسأل المُجرِب الشخص عما إذا كان يرغب في لعب الجولة الثانية. أظهرت نتائج هذه التجربة، التي أجريت مع أشخاص حقيقيين، ما يلي:

1. الفوز في الجولة الأولى يشجع غالبية المشاركين على تكرار التجربة في الجولة الثانية.
2. الخسارة في الجولة الأولى لا تثني غالبية المشاركين عن تكرار التجربة في الجولة الثانية.

بالنظر إلى هذين الخيارين المنفصلين، وفقا لمبدأ الشيء المؤكد لنظرية القرار العقلاني، يجب عليهم أيضا لعب الجولة الثانية، حتى لو لم يكونوا على دراية بنتيجة الجولة الأولى، أو لم يفكروا فيها. ولكن ومن الناحية التجريبية، يحجم معظمهم عن خوض جولة ثانية إذا لم يبلغوا بنتائج الجولة الأولى. يتعارض هذا الاكتشاف مع قانون الاحتمال الكلي، ومع ذلك يمكن تفسيره على أنه تأثير تداخل كمومي، مثلما يحدث في تجربة الشق المزدوج في فيزياء الكم. تُظهر الدراسات التجريبية لمعضلة السجينين تعارضات مماثلة لمبدأ الشيء المؤكد، والتي نُمذجت أيضًا من حيث التداخل الكمومي.