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Il comportamento umano è un enigma che affascina molti scienziati. E si è discusso molto sul ruolo della probabilità nello spiegare come funziona la nostra mente.
La probabilità è un quadro matematico progettato per dirci quanto è probabile che si verifichi un evento e funziona bene per molte situazioni quotidiane. Ad esempio, descrive il risultato del lancio di una moneta come ½ – o 50% – perché lanciare testa o croce è ugualmente probabile.
Eppure la ricerca lo ha dimostrato che il comportamento umano non può essere pienamente catturato da queste leggi tradizionali o “classiche” della probabilità. Potrebbe invece essere spiegato dal modo in cui funziona la probabilità nel mondo più misterioso della meccanica quantistica?
La probabilità matematica è anche una componente vitale della meccanica quantistica, il ramo della fisica che descrive come si comporta la natura su scala atomica o particelle subatomiche. Tuttavia, come vedremo, nel mondo quantistico le probabilità seguono regole molto diverse.
Scoperte negli ultimi due decenni hanno fatto luce sul ruolo cruciale della “quantità” nella cognizione umana: il modo in cui il cervello umano elabora le informazioni per acquisire conoscenza o comprensione. Questi risultati hanno anche potenziali implicazioni per lo sviluppo dell’intelligenza artificiale (AI).
L'"irrazionalità" umana
vincitore del premio Nobel Daniel Kahnemann e altri scienziati cognitivi hanno svolto lavori su quella che descrivono come “irrazionalità” del comportamento umano. Quando i modelli comportamentali non seguono rigorosamente le regole della teoria classica della probabilità da un punto di vista matematico, sono considerati “irrazionali”.
Per esempio, uno studio trovato che la maggioranza degli studenti che hanno superato un esame di fine trimestre preferiscono andare in vacanza dopo. Allo stesso modo, anche la maggior parte di coloro che hanno fallito vogliono andare in vacanza.
Se uno studente non conosce il proprio risultato, la probabilità classica prevede che opterebbe per la vacanza perché è l'opzione preferita sia che abbia superato o meno. Eppure nell'esperimento, la maggioranza degli studenti preferiva non andare in vacanza se non sapevano come avevano fatto.
Intuitivamente, non è difficile capire che gli studenti potrebbero non voler andare in vacanza se si preoccupano continuamente dei risultati degli esami. Ma la probabilità classica non cattura accuratamente il comportamento, quindi viene descritto come irrazionale. Molte violazioni simili delle regole classiche della probabilità sono state osservate nelle scienze cognitive.
Cervello quantistico?
Nella probabilità classica, quando viene posta una sequenza di domande, le risposte non dipendono dall'ordine in cui vengono poste le domande. Nella fisica quantistica, invece, le risposte a una serie di domande possono dipendere in modo cruciale dall’ordine in cui vengono poste.
Un esempio è la misurazione del spin di un elettrone in due direzioni diverse. Se misuri prima la rotazione in direzione orizzontale e poi in direzione verticale, otterrai un risultato.
I risultati saranno generalmente diversi quando l’ordine viene invertito, a causa di una caratteristica ben nota della meccanica quantistica. La semplice misurazione di una proprietà di un sistema quantistico può influenzare l'oggetto che viene misurato (in questo caso lo spin di un elettrone) e quindi il risultato di eventuali esperimenti successivi.
La dipendenza dall'ordine può essere vista anche nel comportamento umano. Ad esempio, nell'a studio pubblicato 20 anni fa sugli effetti che l'ordine delle domande ha sulle risposte degli intervistatiAi soggetti è stato chiesto se pensavano che il precedente presidente degli Stati Uniti, Bill Clinton, fosse onesto. È stato poi chiesto loro se il suo vicepresidente, Al Gore, sembrasse onesto.
Quando le domande sono state consegnate in questo ordine, rispettivamente il 50% e il 60% degli intervistati hanno risposto di essere onesti. Ma quando i ricercatori hanno chiesto agli intervistati prima di Gore e poi di Clinton, rispettivamente il 68% e il 60% hanno risposto di essere onesti.
A livello quotidiano, potrebbe sembrare che il comportamento umano non sia coerente perché spesso viola le regole della teoria classica della probabilità. Tuttavia, questo comportamento sembra adattarsi con il modo in cui funziona la probabilità nella meccanica quantistica.
Osservazioni di questo tipo hanno portato gli scienziati cognitivi Girolamo Busemeyer e molti altri a riconoscere che la meccanica quantistica può, nel complesso, spiegare il comportamento umano in modo più coerente.
Sulla base di questa sorprendente ipotesi, nell’ambito delle scienze cognitive è sorto un nuovo campo di ricerca chiamato “cognizione quantistica”.
Com'è possibile che i processi mentali siano dettati da regole quantistiche? Il nostro cervello funziona come un computer quantistico? Nessuno conosce ancora le risposte, ma i dati empirici sembrano suggerire fortemente che i nostri pensieri seguano le regole quantistiche.
Comportamento dinamico
Parallelamente a questi entusiasmanti sviluppi, negli ultimi due decenni io e i miei collaboratori abbiamo sviluppato un quadro per modellare – o simulare – le dinamiche del comportamento cognitivo delle persone mentre digeriscono il “rumoroso” (cioè imperfette) informazioni dal mondo esterno.
Abbiamo nuovamente scoperto che le tecniche matematiche si sono sviluppate per modellare il mondo quantistico potrebbe essere applicato alla modellizzazione del modo in cui il cervello umano elabora i dati rumorosi.
Questi principi possono essere applicati ad altri comportamenti in biologia, oltre al semplice cervello. Piante verdi, ad esempio, avere il notevole capacità per estrarre e analizzare informazioni chimiche e di altro tipo dai loro ambienti e per adattarsi ai cambiamenti.
La mia stima approssimativa, basata su un esperimento recente sulle piante di fagioli comuni, suggerisce che possono farlo elaborare queste informazioni esterne in modo più efficiente del miglior computer che abbiamo oggi.
In questo contesto, efficienza significa che l'impianto è costantemente in grado di farlo ridurre l’incertezza sull’ambiente esterno nella misura più ampia possibile date le circostanze. Ciò potrebbe, ad esempio, comprendere il rilevamento semplice della direzione da cui proviene la luce, in modo che la pianta possa crescere verso quella direzione. L'efficiente elaborazione delle informazioni da parte di un organismo è legata anche al risparmio energetico, importante per la sua sopravvivenza.
Regole simili possono applicarsi al cervello umano, in particolare al modo in cui il nostro stato mentale cambia quando rileva segnali esterni. Tutto ciò è importante per l’attuale traiettoria dello sviluppo tecnologico. Se il nostro comportamento è meglio descritto dal modo in cui funziona la probabilità nella meccanica quantistica, allora per replicare accuratamente il comportamento umano nelle macchine, i sistemi di intelligenza artificiale dovrebbero probabilmente seguire le regole quantistiche, non quelle classiche.
Ho chiamato questa idea intelligenza quantistica artificiale (AQI). È necessaria una grande quantità di ricerca per sviluppare applicazioni pratiche da tale idea.
Ma un AQI potrebbe aiutarci a raggiungere l’obiettivo di sistemi di intelligenza artificiale che si comportano più come una persona reale.
Dorje C. Brody, professore di matematica, Università di Surrey
Questo articolo è ripubblicato da The Conversation sotto una licenza Creative Commons. Leggi il articolo originale.
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