El comportamiento humano es un enigma que fascina a muchos científicos. Y ha habido mucha discusión sobre el papel de la probabilidad a la hora de explicar cómo funciona nuestra mente.
La probabilidad es un marco matemático diseñado para decirnos la probabilidad de que ocurra un evento y funciona bien en muchas situaciones cotidianas. Por ejemplo, describe el resultado del lanzamiento de una moneda como ½ (o 50 por ciento) porque es igualmente probable que salga cara o cruz.
Sin embargo, las investigaciones han demostrado que el comportamiento humano no puede ser capturado completamente por estas leyes de probabilidad tradicionales o “clásicas”. ¿Podría explicarse, en cambio, por la forma en que funciona la probabilidad en el mundo más misterioso de la mecánica cuántica?
La probabilidad matemática también es un componente vital de la mecánica cuántica, la rama de la física que describe cómo se comporta la naturaleza a escala de átomos o partículas subatómicas. Sin embargo, como veremos, en el mundo cuántico las probabilidades siguen reglas muy diferentes.
Descubrimientos en las últimas dos décadas han arrojado luz sobre un papel crucial de la “cuantidad” en la cognición humana: cómo el cerebro humano procesa la información para adquirir conocimiento o comprensión. Estos hallazgos también tienen implicaciones potenciales para el desarrollo de la inteligencia artificial (IA).
La ‘irracionalidad’ humana
Premio Nobel Daniel Kahnemann y otros científicos cognitivos han llevado a cabo trabajos sobre lo que describen como la “irracionalidad” del comportamiento humano. Cuando los patrones de comportamiento no siguen estrictamente las reglas de la teoría de probabilidad clásica desde una perspectiva matemática, se consideran “irracionales”.
Por ejemplo, un estudio encontró que la mayoría de los estudiantes que han aprobado un examen de fin de semestre prefieren irse de vacaciones después. Asimismo, la mayoría de los que han fracasado también quieren irse de vacaciones.
Si un estudiante no conoce su resultado, la probabilidad clásica predeciría que optaría por las vacaciones porque es la opción preferida tanto si ha aprobado como si no. Sin embargo, en el experimento, la mayoría de los estudiantes prefirieron no irse de vacaciones si no sabían cómo les había ido.
Intuitivamente, no es difícil entender que los estudiantes no quieran irse de vacaciones si van a estar preocupados por los resultados de sus exámenes todo el tiempo.
Pero la probabilidad clásica no capta con precisión el comportamiento, por lo que se describe como irracional. En la ciencia cognitiva se han observado muchas violaciones similares de las reglas de probabilidad clásicas.
¿Cerebro cuántico?
En la probabilidad clásica, cuando se formula una secuencia de preguntas, las respuestas no dependen del orden en que se plantean las preguntas. Por el contrario, en física cuántica, las respuestas a una serie de preguntas pueden depender crucialmente del orden en que se formulan.
Un ejemplo es la medición de la espín de un electrón en dos direcciones diferentes. Si primero mide el giro en dirección horizontal y luego en dirección vertical, obtendrá un resultado.
Los resultados generalmente serán diferentes cuando se invierte el orden, debido a una característica bien conocida de la mecánica cuántica. Simplemente medir una propiedad de un sistema cuántico puede afectar lo que se está midiendo (en este caso, el espín de un electrón) y, por tanto, el resultado de cualquier experimento posterior.
La dependencia del orden también se puede observar en el comportamiento humano. Por ejemplo, en un estudio publicado hace 20 años sobre los efectos que el orden de las preguntas tiene en las respuestas de los encuestados, se preguntó a los sujetos si pensaban que el anterior presidente de Estados Unidos, Bill Clinton, era honesto. Luego se les preguntó si su vicepresidente, Al Gore, parecía honesto.
Cuando las preguntas se formularon en este orden, respectivamente el 50 y el 60 por ciento de los encuestados respondieron que eran honestos. Pero cuando los investigadores preguntaron a los encuestados sobre Gore primero y luego sobre Clinton, un 68 por ciento y un 60 por ciento respectivamente respondieron que eran honestos.
A nivel cotidiano, podría parecer que el comportamiento humano no es consistente porque a menudo viola las reglas de la teoría de la probabilidad clásica. Sin embargo, este comportamiento parece encajar con la forma en que funciona la probabilidad en la mecánica cuántica.
Observaciones de este tipo han llevado a los científicos cognitivos Jerome Busemeyer y muchos otros para reconocer que la mecánica cuántica puede, en general, explicar el comportamiento humano de una manera más consistente.
A partir de esta sorprendente hipótesis, ha surgido un nuevo campo de investigación dentro del área de las ciencias cognitivas llamado “cognición cuántica”.
¿Cómo es posible que los procesos de pensamiento estén dictados por reglas cuánticas? ¿Nuestro cerebro funciona como una computadora cuántica? Nadie conoce todavía las respuestas, pero los datos empíricos parecen sugerir claramente que nuestros pensamientos siguen reglas cuánticas.
Comportamiento dinámico
Paralelamente a estos apasionantes avances, durante las últimas dos décadas mis colaboradores y yo hemos desarrollado un marco para modelar (o simular) la dinámica del comportamiento cognitivo de las personas. mientras digieren “ruidoso” (es decir, imperfecta) información del mundo exterior.
Nuevamente encontramos que las técnicas matemáticas desarrolladas para modelando el mundo cuántico podría aplicarse para modelar cómo el cerebro humano procesa datos ruidosos.
Estos principios se pueden aplicar a otros comportamientos en biología, más allá del cerebro. Plantas verdespor ejemplo, tener la habilidad notable extraer y analizar información química y de otro tipo de su entorno y adaptarse a los cambios.
Mi estimación aproximada, basada en un experimento reciente en plantas de frijol común, sugiere que pueden procesar esta información externa más eficientemente que la mejor computadora que tenemos hoy.
En este contexto, eficiencia significa que la planta es constantemente capaz de reducir la incertidumbre sobre su entorno externo en la mayor medida posible dadas sus circunstancias. Esto podría incluir, por ejemplo, detectar fácilmente de qué dirección proviene la luz, para que la planta pueda crecer hacia ella.
El procesamiento eficiente de la información por parte de un organismo también está vinculado al ahorro de energía, importante para su supervivencia.
Se pueden aplicar reglas similares al cerebro humano, particularmente a cómo cambia nuestro estado mental al detectar señales externas. Todo esto es importante para la trayectoria actual del desarrollo tecnológico.
Si nuestro comportamiento se describe mejor por la forma en que funciona la probabilidad en la mecánica cuántica, entonces, para replicar con precisión el comportamiento humano en las máquinas, los sistemas de IA probablemente deberían seguir reglas cuánticas, no las clásicas.
He llamado a esta idea inteligencia cuántica artificial (ICA). Se necesita una gran cantidad de investigación para desarrollar aplicaciones prácticas a partir de tal idea.
Pero un AQI podría ayudarnos a alcanzar el objetivo de sistemas de IA que se comporten más como una persona real.
Dorje C. BrodyProfesor de Matemáticas, Universidad de Surrey
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