Lượng tử sẽ giúp phá vỡ bí mật của hành vi con người?
Hành vi con người là một bí ẩn thu hút với nhiều nhà khoa học. Và có nhiều thảo luận đã diễn ra về vai trò của xác suất trong việc giải thích trí não chúng ta hoạt động như thế nào.
Xác suất là một khung toán học được thiết kế để nói với chúng ta về khả năng xảy ra một sự kiện – và hiệu quả trong các bối cảnh thông thường. Ví dụ, nó miêu tả kết quả của việc tung một đồng xu là ½ – hoặc 50% – bởi vì việc tung của đồng xu và có được mặt ngửa hay mặt sấp đều có xác suất ngang bằng nhau.
Cũng có nghiên cứu chứng tỏ hành xử con người không thể được nắm bắt một cách đầy đủ bởi những quy luật truyền thống hoặc “cổ điển” của xác suất 1. Vậy chúng ta có thể giải thích bằng cách xác suất vận hành trong một thế giới bí ẩn của cơ học lượng tử được không?
Xác suất toán học cũng là một thành phần quan trọng của cơ học lượng tử, một nhánh của vật lý miêu tả cách tự nhiên hành xử ở quy mô các hạt nguyên tử hoặc hạ nguyên tử. Tuy nhiên như chúng ta thấy, trong thế giới cơ học lượng tử, các xác suất tuân theo rất nhiều quy tắc khác biệt.
Những khám phá trong hai thập kỷ qua đã rọi ánh sáng vào một vai trò trụ cột của “tính lượng tử” trong nhận thức của con người – cách bộ não xử lý thông tin để có được hiểu biết hoặc tri thức 2. Những phát hiện đó có những gợi ý tiềm năng để phát triển trí tuệ nhân tạo (AI).
“Sự phi lý” của con người
Nhà khoa học đoạt giải Nobel Daniel Kahnemann 3 và các nhà khoa học nhận thức đã nghiên cứu về cái mà họ miêu tả là “sự phi lý” của hành vi con người. Khi các mẫu hình hành vi không tuân theo một cách hoàn toàn các quy tắc lý thuyết xác suất cổ điển từ một quan điểm toán học, chúng dường như vẫn “phi lý”.
Ví dụ, một nghiên cứu cho thấy phần lớn sinh viên đã vượt qua kỳ thi cuối kỳ đều có xu hướng đi nghỉ sau đó. Tương tự như vậy, phần lớn những sinh viên không vượt qua kỳ thi cũng muốn đi nghỉ 4.
Nếu một sinh viên không biết kết quả thi cử của mình, xác suất cổ điển có thể dự đoán là họ lựa chọn kỳ nghỉ bởi vì đó là sự lựa chọn hoàn hảo dẫu họ vượt qua kỳ thi hoặc không. Trong thực nghiệm này, phần lớn sinh viên không muốn đi nghỉ nếu như họ không biết rõ họ đạt kết quả như thế nào.
Một cách trực quan, thật không khó để hiểu sinh viên không muốn đi nghỉ nếu như họ đang lo lắng về kết quả kiểm tra của mình. Nhưng xác suất cổ điển không nắm bắt được chính xác hành vi này, vì vậy lựa chọn đó được miêu tả như một sự phi lý. Người ta đã quan sát nhiều vi phạm tương tự các quy tắc của xác suất cổ điển trong khoa học nhận thức.
Não lượng tử?
Trong xác suất cổ điển, khi một chuỗi các câu hỏi được đặt ra, câu trả lời không phụ thuộc vào thứ tự các câu hỏi. Ngược lại, trong vật lý lượng tử, các câu trả lời cho một loạt các câu hỏi có thể phụ thuộc vào trật tự mà câu hỏi được đặt ra.
Một ví dụ có thể kể ra là sự đo đạc spin của một electron trong hai hướng khác nhau. Nếu bạn đầu tiên đo đạc spin theo hướng đường chân trời và sau đó theo hướng thẳng đứng, bạn sẽ nhận được một kết quả 5.
Về cơ bản, các kết quả sẽ khác biệt khi trật tự đảo lộn bởi một đặc điểm đã biết của cơ học lượng tử. Đo đạc một thuộc tính của một hệ lượng tử có thể ảnh hưởng lên thứ được đo đạc (trong trường hợp spin của một electron) và do đó cả kết quả của bất kỳ thực nghiệm tiếp theo nào.
Sự phụ thuộc trật tự có thể được thấy trong hành vi của con người. Ví dụ, trong một nghiên cứu đã công bố 20 năm trước về các tác động của thứ tự câu hỏi lên các câu trả lời của con người, những người tham gia đã được hỏi liệu họ nghĩ cựu tổng thống Mỹ Bill Clinton, có trung thực không 6. Sau đó, họ cũng được hỏi liệu phó tổng thống trong nhiệm kỳ của ông, Al Gore, có vẻ có trung thực không.
Khi các câu hỏi được đưa ra theo đúng thứ tự thì câu trả lời nhận được là 50% và 60% về độ trung thực. Nhưng khi các nhà nghiên cứu hỏi những người tham gia câu đầu tiên là Gore và sau là Clinton, thì câu trả lời là 68% và 60% về độ trung thực.
Ở cấp độ thường nhật, dường như hành vi con người không nhất quán bởi vì nó thường xuyên vi phạm các quy tắc của lý thuyết xác suất cổ điển. Tuy nhiên, hành vi này không xuất hiện để phù hợp với cách xác suất hoạt động trong cơ học lượng tử 7.
Các quan sát loại này đã dẫn nhà khoa học nhận thức Jerome Busemeyer 8 và nhiều nhà khoa học khác ghi nhận cơ học lượng tử có thể, về toàn thể, giải thích hành vi của con người theo một cách nhất quán hơn.
Trên cơ sở giả thuyết kinh ngạc đó, một lĩnh vực nghiên cứu mới gọi là “nhận thức lượng tử” đã xuất hiện trong phạm vi các ngành khoa học nhận thức. Làm thế nào mà các quá trình suy nghĩ có thể do các quy tắc lượng tử điều khiển? Bộ não của chúng ta hoạt động như một máy tính lượng tử ư? Không ai biết được câu trả lời nhưng dữ liệu mang tính kinh nghiệm đã xuất hiện ngày càng nhiều để trả lời là ý nghĩ của chúng ta tuân theo các quy tắc lượng tử.
Hành vi động lực
Song song với những phát triển đầy hấp dẫn đó, trong hai thập kỷ qua các nhà nghiên cứu đã phát triển một khung lý thuyết cho mô hình hóa – hoặc mô phỏng – động lực của hành vi nhận thức của con người khi họ “tiêu hóa” thông tin nhiễu (đó là sự không hoàn hảo) từ thế giới bên ngoài.
Họ một lần nữa phát hiện ra các kỹ thuật toán học được phát triển để mô hình hóa thế giới lượng tử có thể được ứng dụng để mô hình hóa cách bộ não người xử lý dữ liệu nhiễu 9.
Các nguyên tắc đó có thể được ứng dụng cho hành vi khác trong sinh học, vượt ngoài bộ não. Ví dụ, các loại cây xanh có năng lực đáng kinh ngạc để tách chiết và phân tích thông tin hóa học và các loại thông tin khác từ môi trường của chúng và đáp ứng với những thay đổi 10.
Ước tính của họ, trên cơ sở một thực nghiệm gần đây về các loại cây họ đậu, cho thấy chúng có thể xử lý thông tin bên trong một cách hiệu quả hơn nhiều so với máy tính có năng lực tốt nhất mà chúng ta có ngày nay 11.
Trong bối cảnh đó, sự hiệu quả có nghĩa là cây xanh có khả năng bền vững trong việc giảm thiểu sự bất định của môi trường bên ngoài ở mức độ lớn nhất có thể. Điều này có thể bao gồm khả năng dò được hướng ánh sáng đến từ đâu một cách dễ dàng, vì vậy cây có thể phát triển hướng theo đó. Quá trình xử lý thông tin hiệu quả của một sinh vật cũng liên quan đến việc tiết kiệm năng lượng, vốn là yếu tố quan trọng để nó tồn tại.
Các quy tắc tương tự có thể được áp dụng cho não người, cụ thể cho cách trạng thái trí não của chúng ta thay đổi khi dò được các tín hiệu bên ngoài. Điều này quan trọng cho quỹ đạo phát triển công nghệ này hiện nay. Nếu hành vi của chúng ta được miêu tả một cách tốt nhất theo cách xác suất hoạt động trong thế giới cơ học lượng tử, sau đó tái lặp một cách chính xác hành vi con người trong những cỗ máy, các hệ AI có lẽ phải tuân theo các quy tắc lượng tử chứ không phải quy tắc cổ điển.
Ý tưởng này được gọi là trí tuệ lượng tử nhân tạo (AQI) 12. Cần có nghiên cứu để phát triển các ứng dụng thực hành từ một ý tưởng như vậy.
Nhưng một AQI có thể giúp chúng ta đạt được mục tiêu là các hệ lượng tử hành xử giống con người thật nhiều hơn.
Thanh Lan dịch
——————————-
1. https://www.aeaweb.org/articles?id=10.1257/000282803322655392
2.https://jbusemey.pages.iu.edu/quantum/Quantum%20Cognition%20Notes.htm
3. https://en.wikipedia.org/wiki/Daniel_Kahneman
4.https://journals.sagepub.com/doi/abs/10.1111/j.1467-9280.1992.tb00678.x
5.https://en.wikipedia.org/wiki/Spin_(physics)
6.https://academic.oup.com/poq/article-abstract/66/1/80/1866700?login=false
7.https://www.nature.com/articles/s41598-023-43403-4
8.https://en.wikipedia.org/wiki/Jerome_Busemeyer
9.https://iopscience.iop.org/article/10.1088/0305-4470/39/4/008/meta
10.https://royalsocietypublishing.org/doi/10.1098/rspa.2022.0809
11.https://www.nature.com/articles/s41598-020-76588-z
12.https://www.nature.com/articles/s41598-023-43403-4
