[논문 리뷰] Towards a new quantum cognition model

Riccardo Franco|arXiv (Cornell University)|2016. 11. 23.

Personal Information Management and User Behavior참고 문헌 27인용 수 4

한 줄 요약

이 논문은 지식 중심 프레임워크를 통해 양자 상태와 프로젝터를 재정의하는 새로운 양자인지 모델인 QKT(양자 지식 기반 이론)를 소개한다. 이는 이전 모델의 모순을 해결한다. 양자 계산 도구인 게이트와 단계 이동을 통합함으로써 QKT는 인지 레지스터의 유니터리 진동과 얽힘을 통해 의사결정 후 인지적 불일치, 질문 순서 효과, 반복 응답 가능성, 그랜드 역행성 위반을 일관적으로 설명한다.

ABSTRACT

This article presents a new quantum-like model for cognition explicitly based on knowledge. It is shown that this model, called QKT (quantum knowledge-based theory), is able to coherently describe some experimental results that are problematic for the prior quantum-like decision models. In particular, I consider the experimental results relevant to the post-decision cognitive dissonance, the problems relevant to the question order effect and response replicability, and those relevant to the grand-reciprocity equations. A new set of postulates is proposed, which evidence the different meaning given to the projectors and to the quantum states. In the final part, I show that the use of quantum gates can help to better describe and understand the evolution of quantum-like models.

연구 동기 및 목표

• 이전의 양자 유사 의사결정 모델에서 발생하는 모순, 특히 그랜드 역행성 위반과 반복 응답 가능성 위반을 해결하기 위해.
• 모델을 주체의 지식 상태에 기반시켜 주관적 확률과 객관적 확률을 명확히 구분하기 위해.
• 정보 획득과 정신 상태의 진화를 반영하는 데 더 적합한 인지 과정을 반영하기 위해 양자인지의 공리를 재구성하기 위해.
• 양자 계산 개념(예: 양자 게이트와 단계 이동)을 인지 모델링에 통합하여 절차적 및 알고리즘적 해석을 가능하게 하기 위해.
• 유니터리 연산과 얽힌 인지 레지스터에서의 단계 이동을 통해 의사결정 후 인지적 불일치를 일관되게 설명하기 위해.

제안 방법

• 측정 결과뿐 아니라 지식에 기반하여 양자 상태와 프로젝터를 재정의하는 새로운 공리 집합을 제안한다.
• 다중 인지 레지스터(예: 의사결정 및 평가)를 얽힌 큐비트로 모델링하기 위해 복합 양자 시스템을 사용한다.
• 인지 갈등을 조율하거나 해결하는 정신적 운영을 시뮬레이션하기 위해 조건부 양자 게이트(예: 제어 단계 이동 게이트)를 적용한다.
• 단계 이동을 인지적 스트레스 지표로 도입하여, 조정 가능한 단계 매개변수를 가진 유니터리 진동을 통해 불일치를 모델링한다.
• 결정과 평가 간 강한 상관관계를 표현하기 위해 벨 상태와 최대 얽힘 상태를 사용한다.
• 그로버의 검색 알고리즘 유사성을 활용하여 단계 이동을 인지 일관성 최적화로 해석하며, 검색 효율성과 유사하게 기능한다.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 어떻게 양자인지 모델이 의사결정 후 인지적 불일치를 더 잘 설명할 수 있는가? 이는 이전에 가정된 바와 같이 선택이 상태 붕괴를 유도하지 않는다는 점에서다.
• RQ2 왜 이전의 양자 유사 모델들이 반복 응답 가능성과 질문 순서 효과를 일관되게 설명하지 못하는가?
• RQ3 지식 기반 재해석을 통해 양자 상태와 프로젝터를 재정의하면 그랜드 역행성 방정식의 모순을 해결할 수 있는가?
• RQ4 양자 계산 도구인 게이트와 단계 이동을 어떻게 의미 있게 인지 과정 모델링에 적용할 수 있는가?
• RQ5 결정에서의 양자 위상의 인지적 해석은 무엇이며, 정신적 스트레스나 불일치와 어떻게 관련이 있는가?

주요 결과

• QKT 모델은 단계 이동이 포함된 유니터리 진동으로 불일치를 모델링함으로써 의사결정 후 인지적 불일치를 성공적으로 설명한다. 여기서 정신적 불편함은 비영인 단계 매개변수에 해당한다.
• θ = φ₁ = π/4이고 φ₀ = -π/4일 때, 모델은 최대 얽힘 상태를 생성하며, 이는 베팅 결정이 평가에 강한 영향을 미친다는 것을 나타낸다.
• 모델은 인지 시스템을 복합체로 간주함으로써 반복 측정 시 얽힘 상태를 유지하고 조기 붕괴를 방지함으로써 반복 응답 가능성 문제를 해결한다.
• 그랜드 역행성 위반은 주관적 확률(평가)과 객관적 확률(선택)을 구분함으로써 이전의 형식적 오류를 피함으로써 설명된다.
• 조건부 게이트(예: CR(φ₀, φ₁))에서의 단계 이동 연산은 인지적 불일치의 강도와 관련이 있으며, φ₀ = φ₁ = 0일 때는 불일치가 없다는 것을 보여준다.
• 양자 게이트의 사용은 인지 역학의 절차적이고 알고리즘적인 해석을 가능하게 하며, 정신적 과정이 양자 회로로 모델링될 수 있음을 시사한다.