從量子出發，還是從認知出發

Posted 2022-12-25 量子

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從量子出發，還是從認知出發

轉自：量子認知
哲學園鳴謝
量子認知理論，英文Quantum Cognition，是當代認知科學中的一個新型的邊緣學科，通過對認知科學中的現象進行建模，運用量子力學理論的數學方法，研究與描述人的認知及其決策的交叉科學。
人們自然會問，量子認知的具體研究方法是什麼？該通過什麼樣的途徑來具體地研究量子認知？簡單地來說，量子認知通過兩種不同的途徑來研究：一個途徑是從量子理論的角度出發來研究認知的量子特性；另一個途徑是從當代認知科學的角度出發來研究認知的量子特性。前者稱為量子派，後者稱為認知派。這正如人工智慧領域的計算主義學派與聯結主義學派的區分，前者從計算機科學的數學理論出發研究人工智慧，後者從人的心理或行為現象模型的顯現模型——學習網路出發研究人工智慧。
將量子力學理論應用於認知的想法最初出現在20世紀90年代
。2009年美國《數學心理學雜誌》刊出量子認知與決策的第一個特刊，標誌量子認知正式進入科學界的視野。2013年世界認知科學學會年會上認知科學專題中刊發量子認知模型的特刊，標誌量子認知正式作為認知科學的一個分支學科。以後，一些與量子認知相關的書籍與專著陸續出版。
當前關於量子認知的主流研究方法與途徑基本上屬於量子學派。具有代表性的如著名物理學家、數學家羅傑·彭羅斯（Roger Penrose）的微管模型及其Orch-OR理論（orchestrated objective reduction的縮寫，譯為「協同客觀崩現」），著名凝聚態物理學家馬修·費希爾（Matthew Fisher）的人的認知產生於大腦內原子核自旋的相互糾纏，由量子認知理論家布色眉和布魯扎（Busemeyer and Bruza）所著的量子認知理論代表作《認知與決策的量子模型》（Quantum Models of Cognition and Decision）。
由於是從量子力學理論及其數學形式出發來研究人的認知，與當代認知科學並未直接地聯繫起來，所以其研究成果在實際中難以達到具體有效的應用。
我國旅美科學家韓思慧在國際上獨創性地提出，量子認知的研究途徑與方法首先需要的是從當代認知科學的角度出發，從人的認知的實驗基礎出發，來研究與探索認知的量子特性。正如量子力學理論的產生是在實驗基礎上建立起來的一樣，量子認知理論需要從認知科學的實驗基礎上建立起來。
人們可能會問，量子認知的實驗如何做？量子實驗，包括量子認知實驗，並不是所想像的一定是高深難測的實驗。舉例來講，量子力學的最為基本與核心的實驗——雙縫實驗，所體現出來的量子波粒二象性、波的疊加與干涉等現象，是我們看得見、摸得著的。
雙縫實驗看起來簡單，可是它的涵義遠非簡單。著名量子力學家費曼認為，雙縫實驗所展示出的量子現象不可能用任何經典的方式來解釋，它是量子力學的核心，包含了量子世界的奧秘，這個奧秘至今無人能懂。
如果僅僅以量子力學為出發點來研究人的認知，那麼量子世界的如此謎團就如同一道至今無人尚能解答的數學題，卻用來解答人的認知這一方程，自然難以得到具體有效的結果。
人的認知現象可以說是宇宙間最為奧妙的雙縫實驗。人的天生的左右兩個半腦及其雙眼，是宇宙間最為複雜的「雙縫」。光通過這兩道「雙縫」在人的認知層面上影射出種種波粒二象性、波的疊加與干涉等量子特性，從而給人帶來信息與知識。無論在人的心理、社會、還是經濟等領域中，這方面的實驗數據很多很多。這些實驗數據，單單靠量子力學理論解釋不了，傳統的認知科學又不能說明。
量子認知理論的認知派認為，需要從探索人的認知、思維、情緒、慾望等心理現象的量子波動性的本徵態特性開始。在此基礎之上，挖掘認知波動本徵態特性後面的狀態疊加、干涉、糾纏、振蕩等微觀量子態屬性，運用量子理論及其數學方法建立模型與演算法，從而以此來描述現有的認知科學難以描述的認知特性。
由於首先是從認知科學的角度來研究量子認知，自然地就與當代認知科學、當代生命科學領域等有機地聯繫在一起，所建立起來的量子認知理論就可以較快地得到實際有效的應用、檢驗與改善。
任何事物都有微觀、介觀（mesoscopic）與宏觀之分，人的認知也是如此。介觀指的是介乎於微觀和宏觀之間的尺度。在微觀能保持量子的相干性，目前在某些介觀可以觀察到量子相干性，宏觀的尺度遠大於相干尺度而完全退相干。
量子認知的量子派與認知派，從兩個不同的方向研究量子認知。量子派從微觀到介觀到宏觀的方向上研究量子認知的相干屬性，認知派從宏觀到介觀到微觀的方向上反演量子認知的相干屬性。
量子認知的研究才剛剛開始，還有很多很多需要研究的地方。量子認知理論的研究，是從量子理論途徑出發還是從當代認知科學途徑出發，只能由時間來考驗、由實踐來驗證。
無論採用什麼樣的研究途徑，量子認知理論的建立是科技發展的必然。人工智慧是在認知科學的基礎上發展起來的。同樣地，在不久的將來，量子人工智慧的建立與發展，需要量子認知科學所建立起來的模型與演算法的支撐。
量子與認知，這兩者在過去一直相隔甚遠。這兩個領域在近幾十年來面對各自獨特的問題與挑戰，迄今為止在很大程度上獨立地進行研究與探索。然而，過去看起來互不往來的這兩個領域，近年來正在越來越相互關注、相互靠近。在可預見的將來，這兩者將會交合在一起。當量子理論真正地、有效地與人的認知交會在一起的時候，也就是量子認知科學形成與大放光彩之時。