Квантна спознаја представља ново поље које примењује математички формализам квантне теорије тако да моделује когнитивне појаве као што је обрада информација од стране људског мозга, језика, одлучивања, људског памћења, концепата и концептуалног образложења, људског суда и перцепције.Khrennikov, A. "Ubiquitous Quantum Structure: from Psychology to Finances". Springer, 2010., Cambridge.Pothos, E. M., & Busemeyer, J. R. (2013). Can quantum probability provide a new direction for cognitive modeling. Behavioral and Brain Sciences,36,255–274. Поље се јасно разликује од квантног ума јер се не ослања на хипотезу да постоји нешто микро-физичко квантно механичко око мозга. Квантна сазнања се заснивају на квантној-парадигмиKhrennikov, A. 2006. Quantum-like brain: , Khrennikov, A. Information Dynamics in Cognitive, Psychological, Social, and Anomalous Phenomena (Fundamental Theories of Physics) (Volume 138), Kluwer. или генерализованој квантној парадигми или парадигми квантне структуреAerts, D. & Aerts, S. (1994) Applications of quantum statistics in psychological studies of decision processes. да се обрада информација од стране сложених система као што је мозак, узимајући у обзир контекстуалну зависност информација и пробабилистичког расуђивања, може се математички описати у оквиру квантне информације и квантне теорије вероватноће.
Квантна спознаја користи математички формализам квантне теорије да инспирише и формализује моделе сазнања које имају за циљ напредовање у односу на моделе засноване на традиционалној класичној теорији вероватноће. Ова област се фокусира на феномене моделовања у когнитивној науци који су се супротстављали традиционалним техникама или где су традиционални модели, како изгледа, постигли баријеру (нпр. Људску меморију), и преференције у моделирању у теорији одлучивања која су парадоксална са традиционалног рационалног становишта(нпр. преокрет приоритетаLambert Mogiliansky, A., Zamir, S., & Zwirn, H. (2009). Type indeterminacy: A model of the KT (Kahneman–Tversky)-man. .). Пошто је употреба квантно-теоријског оквира намењена моделирању, идентификација квантних структура у когнитивним феноменима не претпоставља постојање микроскопских квантних процеса у људском мозгу.
Главни субјекти истраживања
Квантни модели обраде информација ("квантни мозак") Мозак је дефинитивно макроскопски физички систем који делује на вагу (времена, простора, температуре) који се битно разликују од одговарајућих квантних скала. Макроскопски квантни физички феномени као што је нпр. Бозе-Ајнштајнов кондензат такође карактеришу посебни услови који дефинитивно нису испуњени у мозгу. Посебно, мозак је једноставно превише врућ да би могао да обави стварну квантну обраду информација, тј. да користе квантне носаче информација попут фотона, јона, електрона. Као што је уобичајено прихваћено у науци мозга, основна јединица обраде информација је неурон. Јасно је да неурон не може бити у суперпозицији два стања: пуцање и не пуцање. Стога, не може произвести суперпозицију која игра основну улогу у обради квантне информације. Суперпосиције менталних стања стварају комплексне неуронске мреже неурона (а то су класичне неуронске мреже). Квантна заједница за когницију наводи да активност таквих неуронских мрежа може произвести ефекте који се формално описују као сметње (вероватноћа) и заплета. У начелу, заједница не покушава да створи конкретне моделе квантне представе информација у мозгу .
Пројекат квантне спознаје заснован је на запажању да су различити когнитивни феномени адекватније описани квантном теоријом информација и квантном вероватноћом него одговарајућим класичним теоријама, види примере испод. Тако се квантни формализам сматра оперативним формализмом који описује некласичку обраду пробабилистичких података. Недавне деривације комплетног квантног формализма од једноставних оперативних принципа за представљање информација подржавају темеље квантне когнитивности. Субјективни поглед на квантну вероватноћу, коју је развио Ц. Фуцхс и сарадници , такође подржава приступ квантног сазнања, посебно коришћење квантних вероватноћа за опис процеса доношења одлука.
Иако у овом тренутку не можемо представити конкретне неурофизиолошке механизме стварања квантно-приказане информације у мозгу, можемо представити опште информативне смернице које подржавају идеју да се обрада информација у мозгу поклапа са квантним информацијама и вјероватноћом. Овде, контекстуалност је кључна реч, погледајте монографију Хренникова за детаљно представљање ове тачке гледишта. Квантна механика је фундаментално контекстуалнаKhrennikov, A., "Contextual Approach to Quantum Formalism" (Fundamental Theories of Physics 160), Springer, 2009.. Квантни системи немају објективне карактеристике које се могу дефинисати независно од контекста мерења. (Као што је нагласио Н. Бохр, мора се узети у обзир читав експериментални аранжман.) Контекстуалност подразумијева постојање некомпатибилних менталних варијабли, кршење класичног закона укупне вјероватноће и (конструктивних и деструктивних) ефеката интерференције. Тако се приступ квантне когнитивности може сматрати покушајем да се формализује контекстуалност менталних процеса коришћењем математичког апарата квантне механике.
Доношење одлука Претпоставимо да је особа добила прилику да игра два круга следеће игре: кованица одређује да ли ће субјект освојити 200 долара или изгубити 100 долара. Претпоставимо да је субјект одлучио да игра први круг и то чини. Неким субјектима се даје резултат (победа или губљење) првог круга, док други субјекти још увек не добијају никакве информације о резултатима. Затим човек који врши експеримент пита да ли субјект жели да игра други круг. Извођење овог експеримента са стварним субјектима даје следеће резултате: Када субјекти верују да су освојили први круг, већина испитаника бира да поново игра у другом кругу. Када субјекти верују да су изгубили први круг, већина испитаника бира да се поново игра у другом кругу.
С обзиром на ова два одвојена избора, наравно у складу са начелом теорије рационалног одлучивања, они би такође требало да играју други круг чак и ако не знају или не размишљају о исходу првог круга.. John Wiley & Sons. Али, експериментом је показано, када субјектима није речен резултат првог круга, већина њих одбија да игра други круг. Овај акључак крши закон тоталне вероватноће, али се то може објаснити као ефекат квантне интерференције на начин сличан објашњењу резултата двоструког експеримента у квантној физици. Pothos, E. M., & Busemeyer, J. R. (2009). , 276(1665), ..
Горње одступања од класичних рационалних очекивања у одлукама извршиоца произлазе из познатих парадокса у економији понашања, то јест, парадоксима Аллаис, Еллсберг и Мацхина. Ова одступања се могу објаснити ако се претпостави да укупни концептуални предео који утиче на избор субјекта, нити је предвидив и нити се може контролисати.. In Quantum Interaction 2012, Busemeyer, J., Dubois, F., Lambert-Mogilansky, A., editors, 48–59, LNCS 7620 (Springer, Berlin)..
Људске процене вероватноће Квантна вероватноћа даје нови начин да се објасне грешке при човековом расуђивању вероватноће, укључујући грешке конјукције и дисјункције. Грешка конјукције се јавља када особа процењује вероватноћу вероватног догађаја Л и вјероватноћу неизвесног догађаја У, тако да вероватноћа догађаја Л буде већа од неизвесног догађаја У; грешка дисјункције се јавља када особа процени вероватноћу да је вероватни догађај Л већи од вероватноће извесног догађаја Л или неизвесног догађаја У. Теорија квантне вероватноће је генерализација теорије Бајесове вероватноће јер се заснива на скупу фон Нојманових аксиома које слабе неке од класичних аксиома Колмогорова. Квантни модел уводи нови фундаментални концепт спознаје - компатибилност насупрот некомпатибилности питања и ефекат који може имати на секвенцијални редослед пресуда. Квантна вероватноћа даје једноставан приказ грешака везивања и дисјункције, као и многе друге закључке као што су ефекти редоследа процене вероватноће.Aerts D. (2009a). Quantum structure in cognition. Journal of Mathematical Psychology 53, Парадокс лажљивца – Додатни утицај људског субјекта на истинитосно понашање когнитивног ентитета експлицитно је изложен Парадокс лажљивца, односно истинској вриједности реченице попут "ова реченица је лажна". Можемо показати да је истинито-лажно стање овог парадокса представљено у сложеном Хилбертовом простору, док су типичне осцилације између истинског и лажног описане динамички помоћу Шредингерове диференцијалне једначине .
Представљање знања
Концепти су основни когнитивни феномени који пружају садржај за закључивање, објашњење и разумевање језика. Когнитивна психологија је истраживала различите приступе за разумевање концепата укључујући примере, прототипе и неуронске мреже, и идентификовани су различити основни проблеми, као што је експериментално тестирано не класично понашање за конјукцију и дисјункцију концепата, конкретније Љубимац-Риба проблем или guppy ефекат, и продужавање и смањење тежине чланства за конјункцију и дисјункцију концепата.Hampton, J. A. (1988a). Overextension of conjunctive concepts: Evidence for a unitary model for concept typicality and class inclusion. Journal of Experimental Psychology: Learning, Memory, and Cognition 14, 12–32Hampton, J. A. (1988b). Disjunction of natural concepts. Memory & Cognition 16, Све у свему, квантна сазнања поделила су квантну теорију на три основна концепта: Искористити контекстуалност квантне теорије како би објаснила контекстуалност концепата у когницији и језику и појаву насталих особина када се концепти комбинујуAerts, D., Gabora, L. (2005). (1&2), .. Користите квантно спрезање како бисте моделирали семантику концепцијских комбинација на не-декомпозиционистички начин, и узети у обзир настајуће особине/ сараднике / закључке у односу на концепцијске комбинације Користите квантну суперпозицију како бисте објаснили појаву новог концепта када се концепти комбинују, и као последица тога представљамо модел који образлаже ситуацију Љубимац-Риба, и продужавање и смањење тежине чланства за конјункцију и дисјункцију концепата.
Велика количина података које је прикупио Хамптон о комбинацији два концепта може се моделирати у специфичном квантно-теоријском оквиру у Фоковом простору где посматрана одступања од теорије класичног скупа (fuzzy set) те горе поменуто прекомерно и недовољно повећање тежине чланства објашњавају се у контекстуалним интеракцијама, суперпозицији, интерференцији, спрезању и појављивањуAerts, D. (2009b). Quantum particles as conceptual entities: A possible explanatory framework for quantum theory. Foundations of Science 14, Aerts, D., Gabora, L., Sozzo, S. . In: print. ''ArXiv: 1206.1069v1 [cs.AI]. . Шта више, спроведен је когнитивни тест на одређеној концептуалној комбинацији која директно открива, кроз кршење Белових неједнакости, квантно спрезање међу концепте компоненти.. In Quantum Interaction 2011, Song, D., Melucci, M., Frommholz, I., editors, 118–1299, LNCS 7052 (Springer, Berlin)..
Људска меморија
Хипотеза да можда постоји нешто квантно у умној функцији човека је изнесена заједно са формулом квантног спрезања, чији покушај да моделира ефекат да када је асоцијативна мрежа речи активирана током проучавања у меморијском експерименту, она се понаша као квантно-спрегнут систем. Моделе когнитивних чинилаца и меморије засноване на квантним колективама предложио је Как Субхаш().Kak, S. The three languages of the brain: quantum, reorganizational, and associative. In Learning as Self-Organization, Karl Pribram and J. King (editors). Lawrence Erlbaum Associates, Mahwah, NJ, Али он такође указује на специфичне проблеме ограничења посматрања и контроле ових сећања због основних логичких разлога .
Семантичка анализа и проналажење информација