量子认知

量子认知是一个新兴的领域，它应用量子理论的数学形式主义对诸如人类大脑的信息处理、语言、决策、人类记忆、概念和概念推理、人类判断以及感知等认知现象进行建模。该场清楚地将自己与量子头脑区分开来，因为它不依赖于大脑周围存在某种微物理量子力学的假设。量子认知基于类量子范式或广义量子范式或量子结构范式，可以在量子信息和量子概率论的框架内以数学方式描述复杂系统（例如大脑）的信息处理，并考虑到信息的上下文相关性和概率推理。

量子认知利用量子理论的数学形式主义来启发和形式化认知模型，旨在超越传统的古典概率理论的模型。该领域的重点是在认知科学中抵制传统技术或传统模型似乎已达到障碍的现象的建模（例如，人类记忆），以及在决策理论中建模偏好的建模，从传统理性的观点看，这似乎是自相矛盾的。 （例如，偏好逆转）。由于使用量子理论框架是出于建模目的，因此识别现象中的量子结构并不以人脑中存在微观量子过程为前提。

大脑xxx是一个在尺度（时间、空间、温度）上运行的宏观物理系统，该尺度与相应的量子尺度有很大的不同。（诸如玻色-爱因斯坦凝聚物之类的宏观量子物理现象还具有大脑xxx无法满足的特殊条件。）特别是，大脑太热而无法进行真正的量子信息处理，即使用信息的量子载体，例如光子、离子、电子。正如脑科学中普遍接受的那样，信息处理的基本单位是神经元。显然，神经元不能处于两种状态的叠加：发射和不发射。因此，它不能产生在量子信息处理中起基本作用的叠加。精神状态的叠加是由复杂的神经元网络（这是经典的神经网络）创建的。量子认知团体指出，这种神经网络的活动会产生影响，这些影响被正式描述为干扰和纠缠。原则上，社区不会尝试创建大脑中信息的量子（类）表示的具体模型。

量子认知计划基于以下观察：与相应的经典理论相比，量子信息理论和量子概率对各种认知现象的描述更为充分，请参见以下示例。因此，量子形式主义被认为是一种操作形式主义，描述了概率数据的非经典处理。完整的量子形式主义从信息表示的简单操作原理的最新派生支持了量子认知的基础。C. Fuchs和合作者提出的关于量子概率的主观概率观点也支持量子认知方法，特别是使用量子概率来描述决策过程。

尽管目前我们尚不能介绍在大脑中创建信息的类量子表示的具体神经生理机制，但是我们可以提出一般的信息注意事项，以支持大脑中信息处理与量子信息和概率相匹配的观点。这里，上下文是关键字，有关此观点的详细表示。量子力学从根本上是与上下文相关的。量子系统不具有可以独立于测量环境定义的客观特性。（正如N. Bohr所指出的，必须考虑整个实验安排。）语境意味着存在不相容的心理变量，违反了总概率的经典定律以及（建设性和破坏性）干扰效应。因此，量子认知方法可以被认为是通过使用量子力学的数学装置来使心理过程的语境形式化的尝试。

量子概率提供了一种新的方式来解释人类概率判断误差，包括合取和析取误差。当一个人判断出可能发生的事件L 和不太可能发生的事件U的可能性大于不可能发生的事件U 的可能性时，就会发生合相错误。当人们判断可能事件L的概率大于可能事件L 或不太可能事件U 的概率时，将发生析取错误。量子概率理论是贝叶斯概率理论的泛化，因为它基于一组冯·诺伊曼（von Neumann）公理使一些经典的Kolmogorov公理放松。量子模型为认知引入了一个新的基本概念：问题的相容性与不相容性及其对判断顺序的影响。量子概率提供了合取和析取误差以及许多其他发现（例如对概率​​判断的阶数效应）的简单说明。

说谎者悖论-所谓的说谎者悖论明确地表现出人类主体对认知实体的真实行为的情境影响，即“这句话是假的”这样的句子的真实值。可以证明，这一悖论的真假状态在一个复杂的希尔伯特空间中表示，而真假之间的典型振荡是通过薛定ding方程动态描述的。

概念是基本的认知现象，为推理，解释和语言理解提供内容。认知心理学研究了各种理解概念的方法，包括示例，原型和神经网络，并且已经发现了不同的基本问题，例如通过实验测试的非经典行为来进行概念的结合和分离，更具体地说是Pet-Fish问题或孔雀鱼效应，以及连接与分离的典型性和隶属度过高和过低。总体而言，量子认知以三种方式对量子模型进行了建模。

1. 利用量子理论的语境性来解释概念在认知和语言中的语境性以及概念合并时出现的现象
2. 使用量子纠缠以非分解的方式对概念组合的语义建模，并考虑与概念组合有关的紧急属性/关联/推论
3. 结合概念时，使用量子叠加来解释一个新概念的出现，从而为Pet-Fish问题情况，概念权重和分离的隶属权重的过度扩展和不足扩展提供了一种解释模型。

由汉普顿收集的有关这两个概念的大量数据可以在Fock空间中的特定量子理论框架中建模，在该框架中，观察到的与经典集（模糊集）理论的偏差，成员权重的过度和不足扩展都通过上下文交互、叠加、干扰、纠缠和出现进行了解释。而且，已经对特定概念组合进行了认知测试，通过违反贝尔不等式，直接揭示了组件概念之间的量子纠缠。

量子纠缠公式提出了关于人类心理功能可能存在某种量子似的假说，该公式试图对记忆实验中单词的联想网络被激活时其行为类似于量子纠缠的效果进行系统建模。Subhash Kak提出了基于量子集体的认知智能和记忆模型。但他也指出了由于基本逻辑原因而限制对这些记忆的观察和控制的具体问题。

（iv）中的研究对形式主义的理解和初步发展产生了深远的影响，这种形式主义是在处理非结构化文档集中的概念，它们的组合和可变上下文时获取语义信息的。可以使用量子理论的数学形式论来解决网络上自然语言处理（NLP）和信息检索（IR）以及整个数据库的难题。作为基本步骤，（a）K. Van Rijsbergen 开创性的书《信息检索的几何学》介绍了一种用于IR的量子结构方法，（b）Widdows和Peters将量子逻辑求反用于具体的搜索系统，Aerts和Czachor在语义空间理论（例如潜在语义分析）中确定了量子结构。从那时起，在诸如IR和NLP的领域中，从量子理论的数学形式主义（希尔伯特空间，量子逻辑和概率，非交换代数等）中引入的技术和程序就产生了显著成果。

在感知领域，双稳态感知现象是一个有趣的话题。如果刺激具有不明确的解释（例如Necker多维数据集），则解释会随着时间的推移而波动。已经开发出量子模型来预测振荡之间的时间周期以及这些周期如何随测量频率变化。埃里奥·孔戴（Elio Conte）已开发了量子理论和适当的模型，以解决通过测量歧义图形获得的干扰效应。

与格式塔概念类似，量子对象的形状也不存在先验条件，而是取决于该量子对象与环境（例如：观察者或测量设备）的相互作用。格式塔感知和量子理论之间存在明显的相似之处。安东·阿曼（Anton Amann）在一篇文章中讨论了格式塔在化学中的应用：“量子力学当然不能解释格式塔的感知，但是在量子力学和格式塔心理学中，几乎存在同构概念和问题：

• 量子力学和格式塔感知是以整体方式组织的。子实体就没有必要在一个独特的，个人感觉存在。
• 在量子力学和格式塔感知中，必须通过消除与“世界其余部分”的整体相关性来创建对象。”

上文中以简化方式提及的每个要点（以下解释分别与上述要点相关）：

• 作为量子物理学中的一个物体，除非与环境相互作用，否则它不会有任何形状。按照格式塔的观点，对象并没有太大的意义，就像对象有一个“组”或存在于环境中时一样。
• 在量子力学和格式塔感知方面，必须将对象作为一个整体进行研究，而不是寻找单个组件的属性并对整个对象进行插值。
• 在格式塔概念中，从另一个先前存在的对象创建新对象意味着该先前存在的对象现在成为该新对象的子实体，因此发生“整体相关性的消除”。类似地，由先前存在的物体制成的新量子物体意味着先前存在的物体失去了整体视图。

阿曼评论说：“格式塔感知和量子力学之间的结构相似性处于一个比喻的水平，但是即使是比喻也可以告诉我们一些东西，例如，量子力学不仅仅是产生数值结果，或者格式塔概念更重要。不仅仅是一个愚蠢的想法，与原子主义的观念不相容。”