Menselijk gedrag is een raadsel dat veel wetenschappers fascineert. En er is veel discussie geweest over de rol van waarschijnlijkheid bij het verklaren van hoe onze geest werkt.

Waarschijnlijkheid is een wiskundig raamwerk dat is ontworpen om ons te vertellen hoe waarschijnlijk het is dat een gebeurtenis zal plaatsvinden – en werkt goed voor veel alledaagse situaties. Het beschrijft bijvoorbeeld de uitkomst van een toss als ½ (of 50%), omdat het gooien van zowel kop als munt even waarschijnlijk is.

Toch heeft onderzoek aangetoond dat menselijk gedrag niet volledig kan worden vastgelegd in deze traditionele of 'klassieke' waarschijnlijkheidswetten. Zou het in plaats daarvan verklaard kunnen worden door de manier waarop waarschijnlijkheid werkt in de meer mysterieuze wereld van de kwantummechanica?

Wiskundige waarschijnlijkheid is ook een essentieel onderdeel van de kwantummechanica, de tak van de natuurkunde die beschrijft hoe de natuur zich gedraagt ​​op de schaal van atomen of subatomaire deeltjes. Maar zoals we zullen zien, volgen kansen in de kwantumwereld heel andere regels.

Ontdekkingen van de afgelopen twintig jaar hebben licht geworpen op een cruciale rol voor 'kwantumness' in de menselijke cognitie:hoe het menselijk brein informatie verwerkt om kennis of begrip te verwerven. Deze bevindingen hebben ook potentiële implicaties voor de ontwikkeling van kunstmatige intelligentie (AI).

Menselijke 'irrationaliteit'

Nobelprijswinnaar Daniel Kahnemann en andere cognitieve wetenschappers hebben onderzoek gedaan naar wat zij omschrijven als de ‘irrationaliteit’ van menselijk gedrag. Wanneer gedragspatronen vanuit wiskundig perspectief niet strikt de regels van de klassieke waarschijnlijkheidstheorie volgen, worden ze als 'irrationeel' beschouwd.

Uit een onderzoek is bijvoorbeeld gebleken dat een meerderheid van de studenten die geslaagd zijn voor een eindexamen er de voorkeur aan geven om daarna op vakantie te gaan. Op dezelfde manier wil een meerderheid van degenen die gefaald hebben ook op vakantie gaan.

Als een leerling zijn resultaat niet kent, zou de klassieke waarschijnlijkheid voorspellen dat hij voor de vakantie zou kiezen, omdat dit de voorkeursoptie is, of hij nu wel of niet geslaagd is. Toch ging in het experiment een meerderheid van de studenten liever niet op vakantie als ze niet wisten hoe ze het hadden gedaan.

Intuïtief is het niet moeilijk te begrijpen dat studenten misschien niet op vakantie willen als ze zich de hele tijd zorgen moeten maken over hun examenresultaten. Maar klassieke waarschijnlijkheid geeft het gedrag niet nauwkeurig weer, dus wordt het als irrationeel beschreven. In de cognitieve wetenschap zijn veel vergelijkbare schendingen van klassieke waarschijnlijkheidsregels waargenomen.

Kwantumbrein?

Wanneer bij klassieke waarschijnlijkheid een reeks vragen wordt gesteld, zijn de antwoorden niet afhankelijk van de volgorde waarin de vragen worden gesteld. In de kwantumfysica kunnen de antwoorden op een reeks vragen daarentegen cruciaal afhangen van de volgorde waarin ze worden gesteld.

Een voorbeeld is het meten van de spin van een elektron in twee verschillende richtingen. Als je eerst de spin in horizontale richting en vervolgens in verticale richting meet, krijg je één uitkomst.

De uitkomsten zullen over het algemeen anders zijn als de volgorde wordt omgekeerd, vanwege een bekend kenmerk van de kwantummechanica. Het eenvoudigweg meten van een eigenschap van een kwantumsysteem kan van invloed zijn op het ding dat wordt gemeten (in dit geval de spin van een elektron) en daarmee op de uitkomst van eventuele volgende experimenten.

Ordeafhankelijkheid is ook terug te zien in menselijk gedrag. In een onderzoek dat twintig jaar geleden werd gepubliceerd over de effecten van de vraagvolgorde op de antwoorden van respondenten, werd aan proefpersonen bijvoorbeeld gevraagd of zij dachten dat de vorige Amerikaanse president, Bill Clinton, eerlijk was. Vervolgens werd hen gevraagd of zijn vice-president, Al Gore, eerlijk leek.

Toen de vragen in deze volgorde werden gesteld, antwoordde respectievelijk 50% en 60% van de respondenten dat ze eerlijk waren. Maar toen de onderzoekers de respondenten eerst naar Gore vroegen en daarna naar Clinton, antwoordde respectievelijk 68% en 60% dat ze eerlijk waren.

Op een alledaags niveau lijkt het erop dat menselijk gedrag niet consistent is, omdat het vaak de regels van de klassieke waarschijnlijkheidstheorie schendt. Dit gedrag lijkt echter te passen bij de manier waarop waarschijnlijkheid werkt in de kwantummechanica.

Dit soort observaties hebben cognitieve wetenschapper Jerome Busemeyer en vele anderen ertoe gebracht te erkennen dat de kwantummechanica over het geheel genomen menselijk gedrag op een meer consistente manier kan verklaren.

Gebaseerd op deze verbazingwekkende hypothese is er binnen de cognitieve wetenschappen een nieuw onderzoeksveld ontstaan, genaamd 'kwantumcognitie'.

Hoe is het mogelijk dat denkprocessen worden gedicteerd door kwantumregels? Werken onze hersenen als een kwantumcomputer? Niemand kent de antwoorden nog, maar de empirische gegevens lijken er sterk op te wijzen dat onze gedachten kwantumregels volgen.

Dynamisch gedrag

Parallel aan deze opwindende ontwikkelingen hebben mijn medewerkers en ik de afgelopen twintig jaar een raamwerk ontwikkeld voor het modelleren (of simuleren) van de dynamiek van het cognitieve gedrag van mensen terwijl ze 'luidruchtige' (dat wil zeggen onvolmaakte) informatie uit de buitenwereld verwerken.

We ontdekten opnieuw dat wiskundige technieken die zijn ontwikkeld voor het modelleren van de kwantumwereld kunnen worden toegepast op het modelleren van de manier waarop het menselijk brein luidruchtige gegevens verwerkt.

Deze principes kunnen worden toegepast op ander gedrag in de biologie, buiten alleen de hersenen. Groene planten hebben bijvoorbeeld het opmerkelijke vermogen om chemische en andere informatie uit hun omgeving te extraheren en te analyseren en zich aan te passen aan veranderingen.

Mijn ruwe schatting, gebaseerd op een recent experiment met gewone bonenplanten, suggereert dat ze deze externe informatie efficiënter kunnen verwerken dan de beste computer die we vandaag de dag hebben.

In deze context betekent efficiëntie dat de fabriek consequent in staat is de onzekerheid over de externe omgeving zoveel mogelijk te verminderen onder de gegeven omstandigheden. Denk hierbij bijvoorbeeld aan het eenvoudig detecteren van de richting waar het licht vandaan komt, zodat de plant daar naartoe kan groeien. De efficiënte verwerking van informatie door een organisme houdt ook verband met het besparen van energie, wat belangrijk is voor zijn voortbestaan.

Soortgelijke regels kunnen van toepassing zijn op het menselijk brein, vooral op de manier waarop onze gemoedstoestand verandert bij het detecteren van signalen van buitenaf. Dit alles is belangrijk voor het huidige traject van technologische ontwikkeling. Als ons gedrag het beste kan worden beschreven door de manier waarop waarschijnlijkheid werkt in de kwantummechanica, dan moeten AI-systemen, om menselijk gedrag in machines nauwkeurig te repliceren, waarschijnlijk kwantumregels volgen, en niet klassieke regels.

Ik heb dit idee kunstmatige kwantumintelligentie (AQI) genoemd. Er is veel onderzoek nodig om praktische toepassingen van een dergelijk idee te ontwikkelen.

Maar een AQI zou ons kunnen helpen het doel te bereiken:AI-systemen die zich meer als een echte persoon gedragen.

Aangeboden door The Conversation

Dit artikel is opnieuw gepubliceerd vanuit The Conversation onder een Creative Commons-licentie. Lees het originele artikel.