[論文レビュー] Brain-Computer Interfaces and Quantum Robots

Eliano Pessa, Paola Zizzi|ArXiv.org|Sep 8, 2009

EEG and Brain-Computer Interfaces参考文献 21被引用数 4

ひとこと要約

本論文は、人間の思考が量子メタ言語を通じて量子場理論モデルにおける一般化コherent状態を用いて、量子ロボットを制御する量子強化型脳・コンピュータインターフェース（BCI）フレームワークを提案する。主な貢献は、精神的プロセスにおける安定した量子コherenceを可能にする理論的モデルであり、量子計算の原則を用いて意図に基づく人工量子系の制御を可能にする。

ABSTRACT

The actual (classical) Brain-Computer Interface attempts to use brain signals to drive suitable actuators performing the actions corresponding to subject's intention. However this goal is not fully reached, and when BCI works, it does only in particular situations. The reason of this unsatisfactory result is that intention cannot be conceived simply as a set of classical input-output relationships. It is therefore necessary to resort to quantum theory, allowing the occurrence of stable coherence phenomena, in turn underlying high-level mental processes such as intentions and strategies. More precisely, within the context of a dissipative Quantum Field Theory of brain operation it is possible to introduce generalized coherent states associated, within the framework of logic, to the assertions of a quantum metalanguage. The latter controls the quantum-mechanical computing corresponding to standard mental operation. It thus become possible to conceive a Quantum Cyborg in which a human mind controls, through a quantum metalanguage, the operation of an artificial quantum computer.

研究の動機と目的

• 古典的BCIが脳の意図を行動に信頼性高く変換する能力に制限を抱える問題に対処すること。
• 意図や戦略といった高レベルの精神的プロセスを安定した量子コherence現象としてモデル化する量子理論的フレームワークを提唱すること。
• 量子メタ言語を介して人間の認知と人工量子コンピューティングを統合すること。
• 人間の思考が量子計算を通じて量子ロボットを制御する新しい種類の人間・機械システム「量子サイボーグ」を可能にすること。
• 量子場理論フレームワーク内での量子メタ言語における論理的アサーションを用いて、量子ロボットの制御を形式化すること。

提案手法

• 精神的プロセスにおける安定した量子コherenceを支援するために、脳を散逸的量子場理論系としてモデル化すること。
• 量子メタ言語における精神的アサーションを表すために、一般化コherent状態を導入すること。
• 論理的文を意図や戦略に対応させるために、量子メタ言語を用いて論理的文を符号化すること。
• メタ言語の論理的構造を量子コンピュータにおける量子操作にマッピングすること。
• 人間の思考の量子的精神状態によって駆動される量子計算を用いて、人工量子ロボットの制御を形式化すること。
• 意図に裏付けられる量子的精神的プロセスの強靱性とコherenceを保証するために、量子場理論を適用すること。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 脳における量子コherence現象が、意図のような高レベルの精神的プロセスの安定的表現を可能にするか。
• RQ2 意図や戦略に関する論理的アサーションを表すために、どのように量子メタ言語を構築できるか。
• RQ3 散逸的量子場理論が安定した量子的精神状態を可能にする役割は何か。
• RQ4 人間の思考が量子計算を通じて人工量子ロボットを制御する方法は何か。
• RQ5 人間の認知と量子機械の動作を統合するための形式的フレームワークは何か。

主な発見

• 本論文は、意図を完全に古典的入出力マッピングとしてモデル化することは不可能であり、量子理論的アプローチが不可欠であると確立した。
• 散逸的量子場理論フレームワーク内での一般化コherent状態は、意図のような安定した精神的プロセスを表すことができる。
• 論理的アサーションを対応する認知的演算として形式化するための量子メタ言語が導入された。
• 量子メタ言語は、精神的プロセスを通じた量子コンピュータの制御を可能にし、『量子サイボーグ』の基盤を形成する。
• 本モデルは、古典的BCIの制限を超えて、人間による量子ロボットの制御を量子計算を介して可能にする理論的基盤を提供する。
• このフレームワークは、戦略的計画のような複雑な認知機能が、脳における量子コherenceに裏付けられている可能性を示唆する。