양자 인지

Quantum cognition
퀀텀 마인드와 혼동하지 말 것.

양자인식은 양자이론의 수학적 형식주의를 인간의 두뇌에 의한 정보처리, 언어, 의사결정, 인간의 기억, 개념 및 개념추리, 인간의 판단,[1][2][3][4] 지각 등 인지현상을 모형화하는 데 응용하는 신흥 분야다.이 분야는 뇌에 미세-물리 양자역학적 무언가가 있다는 가설에 의존하지 않기 때문에 양자 마인드와 명확하게 구별된다.양자 인지는quantum-like paradigm[5][6]에 또는 뇌와 같은 복잡한 시스템 정보를 고려하고 확률론적 추론의 맥락 의존,에 의해 정보 처리 수학적으로 양자 informat의 틀에서 설명될 수 있paradigm[8]양자 paradigm[7]이나 양자 구조 일반화 기반을 두고 있다.이온과 의 자격으로ntum 확률론

양자 인식은 전통적인 고전적 확률론에 기초한 모델을 능가하는 것을 목표로 하는 인식 모델을 영감을 주고 공식화하기 위해 양자 이론의 수학적 형식주의를 사용합니다.이 분야는 전통적인 기술에 저항하거나 전통적인 모델이 장벽에 도달한 것처럼 보이는 인지과학의 현상 모델링(예: 인간의 기억)[9]과 전통적인 이성적 관점에서 역설적으로 보이는 의사결정 이론의 선호 모델링(예: 선호 역전)[10]에 초점을 맞춘다.양자이론의 틀을 사용하는 것은 모델링을 위한 것이기 때문에, 인지현상에서의 양자구조의 식별은 인간의 [11]뇌에서 미시적인 양자 과정의 존재를 전제로 하지 않는다.

주요 연구 대상

정보처리의 양자형 모델("양자형 뇌")

뇌는 분명히 대응하는 양자 척도와 결정적으로 다른 (시간, 공간, 온도) 척도로 작동하는 거시적 물리적 시스템입니다.(보스-아인슈타인 응축액과 같은 거시적인 양자 물리 현상도 뇌에서 확실히 충족되지 않는 특별한 조건에 의해 특징지어집니다.)특히, 뇌의 온도는 광자, 이온, 전자와 같은 정보의 양자 운반체를 사용하기에는 실제 양자 정보 처리를 수행하기에는 단순히 너무 높다.뇌과학에서 일반적으로 받아들여지듯이, 정보 처리의 기본 단위는 뉴런이다.뉴런이 발화와 비발화의 두 가지 상태에 있을 수 없다는 것은 분명하다.따라서 양자정보처리에서 기본적인 역할을 하는 중첩을 발생시킬 수 없다.정신 상태의 중첩은 뉴런의 복잡한 네트워크에 의해 만들어진다.양자 인지 공동체는 그러한 신경망의 활동이 공식적으로 (확률의) 간섭과 얽힘으로 묘사된 효과를 발생시킬 수 있다고 말한다.원칙적으로, 공동체는 [12]뇌에서 정보의 양자(-like) 표현에 대한 구체적인 모델을 만들려고 하지 않는다.

양자 인지 프로젝트는 다양한 인지 현상이 대응하는 고전 이론보다 양자 정보 이론과 양자 확률에 의해 더 적절하게 설명된다는 관찰에 기초하고 있다.따라서 양자 형식주의는 확률론적 데이터의 비고전적 처리를 설명하는 연산 형식주의로 간주된다.정보의 표현을 위한 단순한 작동 원리에서 최근의 완전한 양자 형식주의의 파생은 양자 인식의 기초를 뒷받침한다.

현재 우리는 [13]뇌에서 정보의 양자적 표현을 만드는 구체적인 신경생리학적 메커니즘을 제시할 수 없지만, 우리는 뇌에서의 정보처리가 양자 정보 및 확률과 일치한다는 생각을 뒷받침하는 일반적인 정보적 고려사항을 제시할 수 있다.여기서 문맥성이 키워드입니다.이 [1]관점의 상세한 표현은 흐렌니코프의 논문을 참조해 주세요.양자역학은 기본적으로 [14]맥락적이다.양자 시스템에는 측정 컨텍스트와 독립적으로 정의할 수 있는 객관적인 속성이 없습니다.(N. Bohr가 지적한 바와 같이, 전체적인 실험 준비는 고려되어야 한다.)맥락성은 양립할 수 없는 정신 변수의 존재, 총 확률의 고전 법칙 위반 및 (건설적이고 파괴적인) 간섭 효과를 암시한다.따라서 양자 인식 접근법은 양자 역학의 수학적 장치를 이용하여 정신 과정의 문맥성을 공식화하려는 시도로 간주될 수 있다.

의사결정

어떤 사람에게 다음 도박을 두 번 할 기회가 주어졌다고 가정해 보자: 동전 던지기 게임은 그 대상이 200달러를 이길지 100달러를 잃을지를 결정할 것이다.피험자가 첫 번째 라운드를 하기로 결정했고, 그렇게 했다고 가정합니다.일부 피실험자는 1차 결과(승패)가 주어지는 반면, 다른 피실험자는 아직 결과에 대한 정보가 주어지지 않았다.그런 다음 실험자는 실험 대상자가 두 번째 라운드를 하길 원하는지 묻습니다.실제 피실험자에게 이 실험을 수행하면 다음과 같은 결과가 나옵니다.

  1. 피실험자들이 1라운드를 이겼다고 믿을 때, 대부분의 피실험자들은 2라운드를 다시 치르기로 선택한다.
  2. 피실험자들이 1라운드에서 졌다고 생각할 때, 대부분의 피실험자들은 2라운드에서 다시 경기하는 것을 선택한다.

이 두 가지 다른 선택이 주어졌을 때, 이성적 결정론의 확실한 원칙에 따르면, 그들은 1라운드의 [15]결과를 모르거나 생각하더라도 2라운드를 해야 한다.그러나 실험적으로 피실험자가 1차 결과를 알리지 않을 때는 대부분 2차 [16]출전을 거부한다.이 연구결과는 확률의 법칙에 위배되지만 양자물리학의 [2][17][18]이중슬릿 실험 결과에 대한 설명과 유사한 방식으로 양자간섭효과로 설명될 수 있다.확실한 원리에 대한 유사한 위반은 죄수의 딜레마에 대한 경험적 연구에서도 볼 수 있으며 양자 [19]간섭의 관점에서 모델링되었습니다.

불확실성 하에서의 대리인의 결정에서 위의 합리적 기대로부터의 편차는 행동 경제학에서 잘 알려진 역설, 즉 알레,[20][21][22] 엘스버그 및 마키나의 역설들을 만들어낸다.이러한 편차는 전체적인 개념적 풍경이 피험자의 선택에 예측 불가능하거나 통제 불가능한 방식으로 영향을 미친다고 가정할 경우 설명될 수 있다.따라서 의사결정 과정은 본질적으로 맥락적 과정이며, 따라서 의사결정 이론에서 양자 확률 모델의 사용을 정당화하는 단일 콜모고로비안 확률 공간에서 모델링될 수 없다.보다 명확하게 말하면, 위의 역설적인 상황은 불확실성 하에서의 인간의 행동이 진정한 양자적 측면, 즉 중첩, 간섭, 문맥성 및 [23][24][25][18]비호환성의 관점에서 설명되는 통일된 힐베르트 공간 형식주의로 표현될 수 있다.

자동화된 의사 결정을 고려할 때, 양자 의사결정 트리는 기존의 의사결정 트리와는 다른 구조를 가지고 있다.데이터를 분석하여 양자 결정 트리 모델이 데이터에 [26]더 적합한지 확인할 수 있습니다.

인간확률판단

양자 확률은 연결 오류와 분리 오류를 [27]포함한 인간 확률 판단 오류를 설명하는 새로운 방법을 제공합니다.연결 오류는 가능성 있는 사건 L과 가능성 없는 사건 U의 확률이 가능성 없는 사건 U보다 크다고 판단할 때 발생하고, 분리 오류는 가능성 있는 사건 L의 확률이 가능성 있는 사건 L의 확률보다 크다고 판단할 때 발생한다. 양자 확률 이론은 일반화이다.베이지안 확률론의 에랄라이제이션은 고전 콜모고로프 공리의 [28]일부를 완화하는 폰 노이만 공리에 기초하기 때문이다.양자 모델은 인식에 새로운 기본 개념인 질문의 양립성 대 양립불가능성 및 이것이 순차적 판단 순서에 미칠 수 있는 영향을 도입한다.양자 확률은 결합 및 분리 오류와 확률 [29][30][31]판단에 대한 순서 효과와 같은 다른 많은 발견에 대한 간단한 설명을 제공합니다.

거짓말쟁이 역설 - 인지적 실체의 진실한 행동에 대한 인간 주체의 맥락적 영향은 소위 거짓말쟁이 역설, 즉 "이 문장은 거짓이다"와 같은 문장의 진실 가치에 의해 명백하게 나타납니다.참과 거짓 사이의 전형적인 진동은 슈뢰딩거 [32][33]방정식에 의해 동적으로 설명되는 반면, 이 역설의 참과 거짓 상태는 복잡한 힐베르트 공간에서 표현된다는 것을 보여줄 수 있다.

지식 표현

개념은 추론, 설명, 언어 이해를 위한 내용을 제공하는 기본적인 인지 현상입니다.인지심리학은 예시, 프로토타입, 신경망을 포함한 개념을 이해하기 위한 다양한 접근방식을 연구했으며, 개념의 결합과 분리에 대해 실험적으로 테스트된 비고전적 행동, 보다 구체적으로는 펫피쉬 문제 또는 구피와 같은 다양한 근본적인 문제가 확인되었다.연결 및 [35][36]분리에 대한 전형성 및 구성원 자격 중량의 과도한 확장 및 비확장 효과.[34]대체로, 양자 인식은 개념을 모델링하기 위해 세 가지 방법으로 양자 이론을 끌어냈다.

  1. 양자이론의 문맥성을 이용하여 인식과 언어의 개념의 문맥성과 개념이[11][37][38][39][40] 결합될 때 나타나는 특성의 현상을 설명한다.
  2. 양자 얽힘을 사용하여 비분해적 방식으로 개념 조합의 의미론을 모델링하고 개념 조합에[41] 대한 새로운 특성/관련성/추론을 설명한다.
  3. 개념이 결합되었을 때 새로운 개념의 출현을 설명하기 위해 양자 중첩을 사용하고, 그 결과 Pet-Fish 문제 상황에 대한 설명 모델, 그리고 [29][37][38]개념의 결합과 분리를 위한 멤버쉽 가중치의 과도한 확장과 비확장 등을 제시합니다.

데이터 Hampton[35][36]에 의해서 두 개념들의 조합을 수집한 그 많은 양의 포크 공간에서 클래식 세트(퍼지 집합)이론, 소속 무게들의 언급한 over-과under- 연장에서 관찰된 편차 컨텍스트 interactions,의 관점에서 설명되어 있는 특정quantum-theoretic 틀 내에서 모델링 할 수 있다. superpos이온, 간섭, 얽힘 및 출현.[29][42][43][44]또한 특정 개념 조합에 대한 인지 테스트가 수행되었으며, 벨의 부등식을 위반함으로써 구성 요소 [45][46]개념 사이의 양자 얽힘을 직접 밝혀냈다.

의미 분석 및 정보 검색

(iv)의 연구는 구조화되지 않은 문서의 말뭉치에서 개념, 조합 및 가변 컨텍스트를 다룰 때 의미 정보를 얻기 위한 형식주의의 이해와 초기 개발에 깊은 영향을 미쳤다.웹상의 자연어 처리(NLP)와 정보 검색(IR)의 난제는 일반적으로 양자 이론의 수학적 형식주의를 사용하여 해결할 수 있습니다.기본 단계로서 (a) K.Van Rijsbergen은 [47]IR에 양자 구조 접근법을 도입했고, (b) Widdows와 Peters는 구체적인 검색 [40][48]시스템을 위한 양자 논리 부정을 이용했으며, Aerts와 Czachor는 잠재 의미 [49]분석과 같은 의미 공간 이론에서 양자 구조를 확인했다.그 후, 양자 이론의 수학적 형식론(힐버트 공간, 양자 논리와 확률, 비가환 대수 등)에서 유도된 기술과 절차를 IR과 NLP와 같은 분야에서 활용함으로써 상당한 [50]결과를 얻었다.

게슈탈트 지각

게슈탈트 인식과 양자 이론 사이에는 명백한 유사점이 있다.화학에 게슈탈트의 적용에 관한 기사에서 안톤 아만은 다음과 같이 쓰고 있다: "물론 양자역학은 게슈탈트 인식을 설명하지는 않지만, 양자역학과 게슈탈트 심리학에는 거의 동형적인 개념과 문제가 존재한다.

  • 게스탈트 개념과 마찬가지로 양자 물체의 모양은 선험적인 것이 아니라 이 양자 물체와 환경(예를 들어 관찰자 또는 측정 장치)의 상호작용에 따라 달라진다.
  • 양자역학과 게슈탈트 지각은 총체적인 방식으로 구성되어 있다.하위 엔티티가 반드시 개별적인 의미에서 존재하는 것은 아닙니다.
  • 양자역학과 게슈탈트 지각에서 물체는 '나머지 세계'[51]와의 전체적인 상관관계를 제거함으로써 만들어져야 한다."

위의 텍스트에 기재된 각 포인트는 간략하게 기재되어 있습니다(아래 설명은 각각 상기 포인트와 관련되어 있습니다).

  • 양자 물리학에서 물체는 환경과 상호작용할 때까지 그리고 하지 않는 한 어떠한 형태도 가지고 있지 않기 때문에; 게슈탈트 관점에 따른 물체는 그들 중 "집단"이 있거나 환경에 존재할 때처럼 개별적으로 큰 의미를 갖지 않습니다.
  • 양자역학과 게슈탈트 지각 모두에서, 개체는 개별 구성요소의 특성을 찾아 전체 개체를 보간하는 것보다 전체적으로 연구되어야 한다.
  • Gestalt 개념에서 이전에 존재했던 다른 객체에서 새로운 객체를 생성하는 것은 이전에 존재했던 객체가 이제 새로운 객체의 하위 엔티티가 되고, 따라서 "전체적 상관관계 제거"가 발생하는 것을 의미한다.마찬가지로 이전에 존재했던 객체로 만들어진 새로운 양자 객체는 이전에 존재했던 객체가 전체론적 관점을 잃게 된다는 것을 의미합니다.

아만 코멘트: "게스탈트 인식과 양자역학 사이의 구조적 유사성은 비유 수준이지만, 심지어 비유조차 우리에게 무언가를 가르쳐 줄 수 있습니다. 예를 들어, 양자역학은 단순히 수치적인 결과를 생산하는 것 이상이거나 게스탈트 개념은 단지 어리석은 아이디어 이상이며 원자론적 개념과 양립할 수 없다는 것입니다.."[51]

역사

양자이론의 형식주의를 인식에 적용하기 위한 아이디어는 1990년대에 디데릭 에어츠와 그의 협력자인 얀 브로에카르트, 소냐 스메츠, 리안 가보라, 하랄드 아만스파허, 로버트 보들리, 그리고 안드레이 흐렌니코프에 의해 처음 나타났다.양자인지와 결정에 관한 특별호가 수학심리학 저널(2009년, 제53권)에 실렸다.양자 인식과 관련된 몇 권의 책이 출판되었는데, 그 중에는 흐렌니코프(2004, 2010), 이반시빅과 이반시빅(2010), 부세마이어와 브루자(2012), E. 콘테(2012) 등이 있다.첫 번째 양자 상호작용 워크숍은 2007년 AAAI 봄 심포지엄 시리즈의 일환으로 Peter Bruza, William Lawless, C. J. van Rijsbergen 및 Don Sofge에 의해 스탠포드에서 개최되었습니다.그 후 2008년 옥스퍼드, 2009년 자르브뤼켄, 워싱턴 D.C.에서 열린 2010 AAAI 가을 심포지엄 시리즈, 2011년 애버딘, 2012년 파리, 2013년 레스터에서 워크숍이 이어졌다.튜토리얼은 2007년부터 2013년까지 인지과학회 연례회의에서 매년 발표되었습니다.인지 양자 모델에 관한 특별호는 2013년 인지과학 학술지 토픽스에 실렸다.

「 」를 참조해 주세요.

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추가 정보

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외부 링크