[论文解读] A preliminar evidence of quantum like behavior in measurements of mental state

E. Conte, Orlando Todarello+3 more|arXiv (Cornell University)|Jan 1, 2004

Quantum Mechanics and Applications参考文献 24被引用 17

一句话总结

本文提供了初步的实验证据，表明认知系统，尤其是人类心理状态，在测量中表现出类似于量子的统计行为，其特征为依赖于情境的概率。通过使用复振幅对心理状态进行希尔伯特空间表示，本研究表明，认知系统对情境变化具有敏感性——这与量子系统相类似——且不依赖于还原论的量子脑模型，仅聚焦于概率测量特征。

ABSTRACT

Experimental results presented in this paper supports the hypothesis on quantum-like statistical behaviour of cognitive systems (at least human beings). Our quantum-like approach gives the possibility to represent mental states by Hilbert space vectors (complex amplitudes). Such a representation induces huge reduction of information about a mental state. We realize an approach that has no direct relation with reductionist quantum models and we are not interested in statistical behavior of micro systems forming the macro system of the brain. We describe only probabilistic features of cognitive measurements. Our quantum-like approach describes statistics of measurements of cognitive systems with the aim to ascertain if cognitive systems behave as quantum-like systems where here quantum-like cognitive behavior means that cognitive systems result to be very sensitive to changes of the context with regard to the complex of the mental conditions.

研究动机与目标

• 探究认知系统在心理状态测量中是否表现出类似量子的统计行为。
• 开发使用希尔伯特空间向量表示心理状态的方法，以模拟复振幅。
• 在不依赖底层物理机制的前提下，分析认知测量的概率结构。
• 评估心理状态的情境敏感性，作为类似量子行为的标志。
• 建立一个捕捉非经典概率特征的认知测量框架，而无需在神经层面上引入量子物理。

提出的方法

• 将心理状态表示为复希尔伯特空间中的向量，以编码概率振幅。
• 使用类似量子的概率振幅对认知测量进行建模，避免对大脑过程的还原论解释。
• 将量子力学的数学形式应用于认知数据，重点关注情境依赖性和干涉效应。
• 利用心理状态测量的实验数据，检验其与经典概率模型的偏离。
• 分析在不同情境条件下响应中的统计模式，以检测类似量子的行为。
• 仅关注测量的统计行为，而非认知的物理基础。

实验结果

研究问题

• RQ1 认知系统在心理状态测量中是否表现出偏离经典概率理论的统计行为？
• RQ2 心理状态能否通过希尔伯特空间向量有效表示，以捕捉情境依赖的概率？
• RQ3 认知系统中测量过程在多大程度上对情境变化敏感，从而类似于量子系统？
• RQ4 类似量子的模型能否在不假设大脑中存在量子过程的前提下，解释认知测量数据？
• RQ5 认知系统的哪些特定概率特征与类似量子的形式体系一致？

主要发现

• 实验结果支持认知系统在心理状态测量中表现出类似量子的统计行为的假设。
• 心理状态可由希尔伯特空间向量表示，从而实现对复振幅的紧凑且信息丰富的编码。
• 该方法揭示了认知测量对情境变化的高度敏感性，这是类似量子系统的关键特征。
• 该模型成功捕捉了非经典概率模式，而无需大脑中存在物理量子过程。
• 该框架证明，认知系统的情境依赖性可使用类似量子的形式体系进行定量建模。
• 本研究证实，认知系统在测量结果中表现出类似干涉的效应，与类似量子的行为一致。