Mänskligt beteende är en gåta som fascinerar många forskare. Och det har varit mycket diskussion om sannolikhetens roll för att förklara hur våra sinnen fungerar.
Sannolikhet är ett matematiskt ramverk utformat för att berätta hur sannolikt en händelse är att inträffa – och fungerar bra för många vardagliga situationer. Till exempel beskriver den resultatet av en myntkastning som ½—eller 50 %—eftersom det är lika troligt att kasta antingen huvuden eller svansen.
Ändå har forskning visat att mänskligt beteende inte helt kan fångas av dessa traditionella eller "klassiska" sannolikhetslagar. Kan det istället förklaras av hur sannolikhet fungerar i kvantmekanikens mer mystiska värld?
Matematisk sannolikhet är också en viktig komponent i kvantmekaniken, den gren av fysiken som beskriver hur naturen beter sig i skalan av atomer eller subatomära partiklar. Men som vi kommer att se, i kvantvärlden följer sannolikheter väldigt olika regler.
Upptäckter under de senaste två decennierna har kastat ljus över en avgörande roll för "kvantitet" i mänsklig kognition – hur den mänskliga hjärnan bearbetar information för att skaffa kunskap eller förståelse. Dessa fynd har också potentiella implikationer för utvecklingen av artificiell intelligens (AI).
Nobelpristagaren Daniel Kahnemann och andra kognitionsforskare har arbetat med vad de beskriver som "irrationaliteten" i mänskligt beteende. När beteendemönster inte strikt följer reglerna för klassisk sannolikhetsteori ur ett matematiskt perspektiv, anses de vara "irrationella."
Till exempel fann en studie att en majoritet av studenter som har godkänts i ett slutprov föredrar att åka på semester efteråt. Likaså vill en majoritet av de som har misslyckats också åka på semester.
Om en elev inte känner till sitt resultat, skulle klassisk sannolikhet förutsäga att de skulle välja semestern eftersom det är det föredragna alternativet oavsett om de har godkänts eller underkänts. Men i experimentet föredrog en majoritet av eleverna att inte åka på semester om de inte visste hur de hade gjort.
Intuitivt är det inte svårt att förstå att studenter kanske inte vill åka på semester om de kommer att oroa sig för sina provresultat hela tiden. Men klassisk sannolikhet fångar inte beteendet korrekt, så det beskrivs som irrationellt. Många liknande brott mot klassiska sannolikhetsregler har observerats inom kognitionsvetenskapen.
Med klassisk sannolikhet, när en sekvens av frågor ställs, beror inte svaren på i vilken ordning frågorna ställs. Däremot, inom kvantfysiken, kan svaren på en rad frågor vara avgörande beroende på i vilken ordning de ställs.
Ett exempel är mätningen av en elektrons spinn i två olika riktningar. Om du först mäter spinn i horisontell riktning och sedan i vertikal riktning, får du ett resultat.
Resultaten kommer i allmänhet att vara annorlunda när ordningen är omvänd, på grund av en välkänd egenskap hos kvantmekaniken. Att helt enkelt mäta en egenskap hos ett kvantsystem kan påverka det som mäts (i det här fallet en elektrons spinn) och därmed resultatet av eventuella efterföljande experiment.
Orderberoende kan också ses i mänskligt beteende. Till exempel, i en studie som publicerades för 20 år sedan om effekterna som frågeordning har på respondenternas svar, tillfrågades försökspersonerna om de trodde att USA:s tidigare president, Bill Clinton, var ärlig. De tillfrågades sedan om hans vicepresident, Al Gore, verkade ärlig.
När frågorna levererades i denna ordning svarade 50 % respektive 60 % av de tillfrågade att de var ärliga. Men när forskarna frågade respondenterna om Gore först och sedan Clinton, svarade 68 % respektive 60 % att de var ärliga.
På ett vardagligt plan kan det verka som att mänskligt beteende inte är konsekvent eftersom det ofta bryter mot reglerna för klassisk sannolikhetsteorin. Detta beteende verkar dock passa med hur sannolikhet fungerar inom kvantmekaniken.
Observationer av detta slag har fått kognitionsforskaren Jerome Busemeyer och många andra att inse att kvantmekaniken på det hela taget kan förklara mänskligt beteende på ett mer konsekvent sätt.
Baserat på denna häpnadsväckande hypotes har ett nytt forskningsfält kallat "kvantkognition" uppstått inom området kognitionsvetenskap.
Hur är det möjligt att tankeprocesser dikteras av kvantregler? Fungerar vår hjärna som en kvantdator? Ingen vet ännu svaren, men empiriska data verkar starkt tyda på att våra tankar följer kvantregler.
Parallellt med denna spännande utveckling har mina medarbetare och jag under de senaste två decennierna utvecklat ett ramverk för att modellera – eller simulera – dynamiken i människors kognitiva beteende när de smälter "bullrig" (det vill säga ofullständig) information från omvärlden.
Vi fann återigen att matematiska tekniker som utvecklats för att modellera kvantvärlden kunde användas för att modellera hur den mänskliga hjärnan bearbetar bullriga data.
Dessa principer kan tillämpas på andra beteenden inom biologin, utöver bara hjärnan. Gröna växter har till exempel den enastående förmågan att extrahera och analysera kemisk och annan information från sina miljöer och att anpassa sig till förändringar.
Min grova uppskattning, baserad på ett nyligen genomfört experiment på vanliga bönväxter, tyder på att de kan bearbeta denna externa information mer effektivt än den bästa datorn vi har idag.
Effektivitet innebär i detta sammanhang att anläggningen genomgående kan minska osäkerheten om sin yttre miljö i största möjliga utsträckning under sina förutsättningar. Detta skulle till exempel kunna innefatta att enkelt upptäcka riktningen som ljuset kommer från, så att plantan kan växa mot den. En organisms effektiva bearbetning av information är också kopplad till energibesparing, vilket är viktigt för dess överlevnad.
Liknande regler kan gälla för den mänskliga hjärnan, särskilt för hur vårt sinnestillstånd förändras när vi upptäcker externa signaler. Allt detta är viktigt för den nuvarande tekniska utvecklingen. Om vårt beteende bäst beskrivs av hur sannolikhet fungerar i kvantmekaniken, så för att exakt replikera mänskligt beteende i maskiner bör AI-system förmodligen följa kvantregler, inte klassiska.
Jag har kallat denna idé för artificiell kvantintelligens (AQI). Det krävs mycket forskning för att utveckla praktiska tillämpningar från en sådan idé.
Men en AQI kan hjälpa oss att nå målet med AI-system som beter sig mer som en riktig person.
Tillhandahålls av The Conversation
Den här artikeln är återpublicerad från The Conversation under en Creative Commons-licens. Läs originalartikeln. 
