量子理论作为现代物理学基石之一,已经不断在量子计算、量子通信、量子网络、量子仿真等领域得到应用,量子技术革命方兴未艾,逐渐成为人类经济社会跨越式发展的重要动力。

　　近些年来,科学家们开始将量子理论与心理学联系在一起,使用量子理论破译人类认知的秘密。来自中科大的认知神经心理学家张效初教授及其团队,探究了借鉴量子理论来更好地预测人类行为决策的可能性,并首次在神经学层面支持了量子认知的观点。

　　用量子理论研究人类行为决策

　　经典心理理论“强化学习(reinforcement learning)”模型认为:人们做决定是为了实现“奖赏”的最大化与“惩罚”的最小化??即人们的决定结果是为了获得更多积极的结果以及更少的消极后果。人们似乎应该始终根据两个选择的客观价值来进行决策。然而在现实生活中,人们的行为决策并不总是如此:人们的主观感受往往会左右他们进行决策的能力。

　　这一现象反映了人类认知行为中的“非理性”倾向,对此,基于经典决策理论的预测往往是失效的。张效初教授认为:“量子概率理论为更好地解释这种现象提供了可能”。

　　爱荷华博弈任务(Iowa Gambling Task)能够检测出人们根据错误经验调整选择策略的能力。张效初教授团队发表于《自然-人类行为》的研究发展了两个针对爱荷华博弈任务的量子强化学习(quantum reinforcement learning)模型。通过与12个传统强化学习(classical reinforcement learning)模型的比较,研究发现量子模型在预测结果的表现上与传统模型中的最佳模型表现相近。同时,该研究还通过对健康人群和吸烟人群fMRI脑成像数据的分析,找到了量子强化学习至关重要的脑区。

　　量子认知??认知心理学研究新方向

　这项研究是量子认知领域一项具有开创性的工作,它不仅证明了量子强化学习模型预测人类行为决策的可行性,更通过脑成像数据第一次在神经学层面找到了量子认知的关键脑区。

　　量子理论的一项中心原则是微观世界的不确定性??当科学家在研究电子的运动时,他们无法确切地确定电子的位置及其动量,只能计算出该电子以某一速率出现在某一位置的可能性。人类的决策过程也存在类似的不确定性??人们的选择并不总遵循客观价值,常常受到了情景变化的影响。

　　将“量子模型”应用于决策中,其核心在于将量子概率(quantum probability)引用到了认知领域。量子理论的不确定性对于“不确定性”决策选择的预测具有极大的潜力。量子强化学习理论还处于初创阶段,仍需要有更多的研究来完善这一理论体系。

　　未来,科学家们希望将量子理论广泛应用于情绪、心理异常、自由意志等认知功能的研究中。通过量子理论,也许科学家们不仅能从宏观上解密人类的认知与行为,更能从个体神经元的水平上阐述这其中复杂的神经生物学机制。