量子认知的研究方法:从量子出发,还是从认知出发?

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量子认知的研究方法:从量子出发,还是从认知出发?

转自:量子认知
哲学园鸣谢
量子认知理论,英文Quantum Cognition,是当代认知科学中的一个新型的边缘学科,通过对认知科学中的现象进行建模,运用量子力学理论的数学方法,研究与描述人的认知及其决策的交叉科学。
人们自然会问,量子认知的具体研究方法是什么?该通过什么样的途径来具体地研究量子认知?简单地来说,量子认知通过两种不同的途径来研究:一个途径是从量子理论的角度出发来研究认知的量子特性;另一个途径是从当代认知科学的角度出发来研究认知的量子特性。前者称为量子派,后者称为认知派。这正如人工智慧领域的计算主义学派与联结主义学派的区分,前者从计算机科学的数学理论出发研究人工智慧,后者从人的心理或行为现象模型的显现模型——学习网路出发研究人工智慧。
将量子力学理论应用于认知的想法最初出现在20世纪90年代
。2009年美国《数学心理学杂誌》刊出量子认知与决策的第一个特刊,标誌量子认知正式进入科学界的视野。2013年世界认知科学学会年会上认知科学专题中刊发量子认知模型的特刊,标誌量子认知正式作为认知科学的一个分支学科。以后,一些与量子认知相关的书籍与专着陆续出版。
当前关于量子认知的主流研究方法与途径基本上属于量子学派。具有代表性的如着名物理学家、数学家罗杰·彭罗斯(Roger Penrose)的微管模型及其Orch-OR理论(orchestrated objective reduction的缩写,译为「协同客观崩现」),着名凝聚态物理学家马修·费希尔(Matthew Fisher)的人的认知产生于大脑内原子核自旋的相互纠缠,由量子认知理论家布色眉和布鲁扎(Busemeyer and Bruza)所着的量子认知理论代表作《认知与决策的量子模型》(Quantum Models of Cognition and Decision)。
由于是从量子力学理论及其数学形式出发来研究人的认知,与当代认知科学并未直接地联繫起来,所以其研究成果在实际中难以达到具体有效的应用。
我国旅美科学家韩思慧在国际上独创性地提出,量子认知的研究途径与方法首先需要的是从当代认知科学的角度出发,从人的认知的实验基础出发,来研究与探索认知的量子特性。正如量子力学理论的产生是在实验基础上建立起来的一样,量子认知理论需要从认知科学的实验基础上建立起来。
人们可能会问,量子认知的实验如何做?量子实验,包括量子认知实验,并不是所想像的一定是高深难测的实验。举例来讲,量子力学的最为基本与核心的实验——双缝实验,所体现出来的量子波粒二象性、波的叠加与干涉等现象,是我们看得见、摸得着的。
双缝实验看起来简单,可是它的涵义远非简单。着名量子力学家费曼认为,双缝实验所展示出的量子现象不可能用任何经典的方式来解释,它是量子力学的核心,包含了量子世界的奥秘,这个奥秘至今无人能懂。
如果仅仅以量子力学为出发点来研究人的认知,那么量子世界的如此谜团就如同一道至今无人尚能解答的数学题,却用来解答人的认知这一方程,自然难以得到具体有效的结果。
人的认知现象可以说是宇宙间最为奥妙的双缝实验。人的天生的左右两个半脑及其双眼,是宇宙间最为複杂的「双缝」。光通过这两道「双缝」在人的认知层面上影射出种种波粒二象性、波的叠加与干涉等量子特性,从而给人带来信息与知识。无论在人的心理、社会、还是经济等领域中,这方面的实验数据很多很多。这些实验数据,单单靠量子力学理论解释不了,传统的认知科学又不能说明。
量子认知理论的认知派认为,需要从探索人的认知、思维、情绪、慾望等心理现象的量子波动性的本徵态特性开始。在此基础之上,挖掘认知波动本徵态特性后面的状态叠加、干涉、纠缠、振蕩等微观量子态属性,运用量子理论及其数学方法建立模型与演算法,从而以此来描述现有的认知科学难以描述的认知特性。
由于首先是从认知科学的角度来研究量子认知,自然地就与当代认知科学、当代生命科学领域等有机地联繫在一起,所建立起来的量子认知理论就可以较快地得到实际有效的应用、检验与改善。
任何事物都有微观、介观(mesoscopic)与宏观之分,人的认知也是如此。介观指的是介乎于微观和宏观之间的尺度。在微观能保持量子的相干性,目前在某些介观可以观察到量子相干性,宏观的尺度远大于相干尺度而完全退相干。
量子认知的量子派与认知派,从两个不同的方向研究量子认知。量子派从微观到介观到宏观的方向上研究量子认知的相干属性,认知派从宏观到介观到微观的方向上反演量子认知的相干属性。
量子认知的研究才刚刚开始,还有很多很多需要研究的地方。量子认知理论的研究,是从量子理论途径出发还是从当代认知科学途径出发,只能由时间来考验、由实践来验证。
无论採用什么样的研究途径,量子认知理论的建立是科技发展的必然。人工智慧是在认知科学的基础上发展起来的。同样地,在不久的将来,量子人工智慧的建立与发展,需要量子认知科学所建立起来的模型与演算法的支撑。
量子与认知,这两者在过去一直相隔甚远。这两个领域在近几十年来面对各自独特的问题与挑战,迄今为止在很大程度上独立地进行研究与探索。然而,过去看起来互不往来的这两个领域,近年来正在越来越相互关注、相互靠近。在可预见的将来,这两者将会交合在一起。当量子理论真正地、有效地与人的认知交会在一起的时候,也就是量子认知科学形成与大放光彩之时。

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