Temos cérebros quânticos? Comportamento 'irracional' segue regras estranhas: WebCuriosos

O comportamento humano é um enigma que fascina muitos cientistas. E tem havido muita discussão sobre o papel da probabilidade na explicação de como funciona a nossa mente.

A probabilidade é uma estrutura matemática projetada para nos dizer a probabilidade de ocorrência de um evento – e funciona bem para muitas situações cotidianas. Por exemplo, descreve o resultado do lançamento de uma moeda como ½ – ou 50 por cento – porque lançar cara ou coroa é igualmente provável.

No entanto, a pesquisa mostrou que o comportamento humano não pode ser totalmente capturado por essas leis de probabilidade tradicionais ou “clássicas”. Poderia, em vez disso, ser explicado pela forma como a probabilidade funciona no mundo mais misterioso da mecânica quântica?

A probabilidade matemática também é um componente vital da mecânica quântica, o ramo da física que descreve como a natureza se comporta na escala dos átomos ou partículas subatômicas. Contudo, como veremos, no mundo quântico, as probabilidades seguem regras muito diferentes.

Descobertas nas últimas duas décadas lançaram luz sobre um papel crucial da “quantidade” na cognição humana – como o cérebro humano processa informações para adquirir conhecimento ou compreensão. Estas descobertas também têm implicações potenciais para o desenvolvimento da inteligência artificial (IA).

'irracionalidade' humana

Prêmio Nobel Daniel Kahneman e outros cientistas cognitivos realizaram trabalhos sobre o que descrevem como a “irracionalidade” do comportamento humano. Quando os padrões comportamentais não seguem estritamente as regras da teoria clássica das probabilidades de uma perspectiva matemática, eles são considerados “irracionais”.

Por exemplo, um estudo encontrado que a maioria dos estudantes que passaram num exame de fim de semestre prefere ir de férias depois. Da mesma forma, a maioria dos que fracassaram também quer tirar férias.

Se um aluno não souber o seu resultado, a probabilidade clássica preveria que ele optaria pelas férias porque é a opção preferida, quer tenha passado ou reprovado. No entanto, na experiência, a maioria dos estudantes preferiu não sair de férias se não soubessem como se tinham saído.

Intuitivamente, não é difícil entender que os alunos podem não querer sair de férias se ficarem preocupados o tempo todo com os resultados dos exames.

Mas a probabilidade clássica não capta com precisão o comportamento, por isso é descrita como irracional. Muitas violações semelhantes das regras clássicas de probabilidade foram observadas na ciência cognitiva.

Cérebro quântico?

Na probabilidade clássica, quando uma sequência de perguntas é feita, as respostas não dependem da ordem em que as perguntas são colocadas. Em contraste, na física quântica, as respostas a uma série de questões podem depender crucialmente da ordem em que são colocadas.

Um exemplo é a medição do spin de um elétron em duas direções diferentes. Se você medir primeiro o giro na direção horizontal e depois na direção vertical, obterá um resultado.

Os resultados geralmente serão diferentes quando a ordem for invertida, devido a uma característica bem conhecida da mecânica quântica. A simples medição de uma propriedade de um sistema quântico pode afetar aquilo que está sendo medido (neste caso, o spin de um elétron) e, portanto, o resultado de quaisquer experimentos subsequentes.

A dependência da ordem também pode ser vista no comportamento humano. Por exemplo, em um estudo publicado há 20 anos sobre os efeitos que a ordem das perguntas tem nas respostas dos entrevistadosperguntou-se aos participantes se achavam que o anterior presidente dos EUA, Bill Clinton, era honesto. Eles foram então questionados se seu vice-presidente, Al Gore, parecia honesto.

Quando as perguntas foram entregues nesta ordem, 50% e 60% dos entrevistados responderam que foram honestos. Mas quando os pesquisadores perguntaram primeiro aos entrevistados sobre Gore e depois sobre Clinton, respectivamente 68% e 60% responderam que eram honestos.

No dia a dia, pode parecer que o comportamento humano não é consistente porque muitas vezes viola as regras da teoria clássica das probabilidades. No entanto, esse comportamento parece se encaixar com a forma como a probabilidade funciona na mecânica quântica.

Observações deste tipo levaram os cientistas cognitivos Jerome Busemeyer e muitos outros a reconhecer que a mecânica quântica pode, em geral, explicar o comportamento humano de uma forma mais consistente.

Com base nesta hipótese surpreendente, surgiu um novo campo de pesquisa denominado “cognição quântica” na área das ciências cognitivas.

Como é possível que os processos de pensamento sejam ditados por regras quânticas? Nosso cérebro está funcionando como um computador quântico? Ninguém ainda sabe as respostas, mas os dados empíricos parecem sugerir fortemente que os nossos pensamentos seguem regras quânticas.

Comportamento dinâmico

Paralelamente a estes desenvolvimentos emocionantes, ao longo das últimas duas décadas, os meus colaboradores e eu desenvolvemos uma estrutura para modelar – ou simular – a dinâmica do comportamento cognitivo das pessoas. enquanto eles digerem “barulhento” (isto é, imperfeitas) informações do mundo exterior.

Descobrimos novamente que as técnicas matemáticas desenvolvidas para modelando o mundo quântico poderia ser aplicado à modelagem de como o cérebro humano processa dados ruidosos.

Esses princípios podem ser aplicados a outros comportamentos na biologia, além do cérebro. Plantas verdespor exemplo, tem o habilidade notável extrair e analisar informações químicas e outras informações de seus ambientes e se adaptar às mudanças.

Minha estimativa aproximada, baseada em um experimento recente em plantas de feijão comum, sugere que elas podem processar essas informações externas mais eficientemente do que o melhor computador que temos hoje.

Neste contexto, eficiência significa que a planta é consistentemente capaz de reduzir a incerteza sobre seu ambiente externo na maior medida possível em suas circunstâncias. Isto poderia, por exemplo, abranger a detecção fácil da direção de onde vem a luz, para que a planta possa crescer nessa direção.

O processamento eficiente da informação por um organismo também está ligado à poupança de energia, o que é importante para a sua sobrevivência.

Regras semelhantes podem aplicar-se ao cérebro humano, particularmente à forma como o nosso estado de espírito muda quando detectamos sinais externos. Tudo isso é importante para a atual trajetória de desenvolvimento tecnológico.

Se o nosso comportamento for melhor descrito pela forma como a probabilidade funciona na mecânica quântica, então, para replicar com precisão o comportamento humano nas máquinas, os sistemas de IA provavelmente deveriam seguir regras quânticas, e não as clássicas.

Eu chamei essa ideia inteligência quântica artificial (AQI). É necessária muita pesquisa para desenvolver aplicações práticas a partir de tal ideia.

Mas um AQI poderia ajudar-nos a atingir o objetivo de sistemas de IA que se comportem mais como uma pessoa real.

Dorje C. BrodyProfessor de Matemática, Universidade de Surrey

Este artigo foi republicado de A conversa sob uma licença Creative Commons. Leia o artigo original.