¿Qué es la cognición cuántica? Por Nicoletta Lanese

¿Qué es la cognición cuántica?

Algunos científicos piensan que la mecánica cuántica puede ayudar a explicar la toma de decisiones humanas.

La misma plataforma fundamental que permite que el gato de Schrödinger esté vivo y muerto, y también significa que dos partículas pueden «hablar entre sí» incluso a la distancia de una galaxia, podría ayudar a explicar quizás el fenómeno más misterioso: el comportamiento humano.

La física cuántica  y la psicología humana pueden parecer completamente ajenas, pero algunos científicos piensan que los dos campos se superponen de maneras interesantes. Ambas disciplinas intentan predecir cómo podrían comportarse los sistemas rebeldes en el futuro. La diferencia es que un campo tiene como objetivo comprender la naturaleza fundamental de las partículas físicas, mientras que el otro intenta explicar  la  naturaleza humana , junto con sus falacias inherentes.

«Los científicos cognitivos descubrieron que hay muchos comportamientos humanos ‘irracionales'», dijo a Live Science en un correo electrónico Xiaochu Zhang, biofísico y neurocientífico de la Universidad de Ciencia y Tecnología de China en Hefei. Las teorías clásicas de la toma de decisiones intentan predecir qué elección tomará una persona dados ciertos parámetros, pero los humanos falibles no siempre se comportan como se espera. Investigaciones recientes sugieren que estos fallos en la lógica «pueden explicarse bien por la teoría de la probabilidad cuántica», dijo Zhang.

Zhang se encuentra entre los defensores de la llamada cognición cuántica. En un nuevo estudio publicado el 20 de enero en la revista  Nature Human Behavior , él y sus colegas investigaron cómo los conceptos tomados de la mecánica cuántica pueden ayudar a los psicólogos a predecir mejor la toma de decisiones en humanos. Mientras registraba las decisiones que las personas tomaban en una tarea psicológica conocida, el equipo también supervisó la actividad cerebral de los participantes. Los escaneos destacaron regiones cerebrales específicas que pueden estar involucradas en procesos de pensamiento de tipo cuántico.

El estudio es «el primero en apoyar la idea de la cognición cuántica a nivel neural», dijo Zhang.

Genial, ¿qué significa eso realmente?

Incertidumbre

La mecánica cuántica describe el comportamiento de las pequeñas partículas que forman toda la materia en el universo, es decir, los  átomos  y sus componentes subatómicos. Un principio central de la teoría sugiere una gran incertidumbre en este mundo de lo muy pequeño, algo que no se ve a mayor escala. Por ejemplo, en el gran mundo, uno puede saber dónde está un tren en su ruta y qué tan rápido viaja, y dada esta información, uno podría predecir cuándo ese tren debería llegar a la próxima estación.

Ahora, cambie el tren por un  electrón , y su poder predictivo desaparece: no puede saber la ubicación exacta y el  momento  de un electrón dado, pero podría calcular la probabilidad de que la partícula pueda aparecer en un determinado lugar, viajando en un tasa particular De esta manera, podría obtener una idea confusa de lo que el electrón podría estar haciendo.

Del mismo modo que la incertidumbre impregna el mundo subatómico, también se filtra en nuestro proceso de toma de decisiones, ya sea que estemos debatiendo qué nuevas series mirar de manera compulsiva o emitiendo nuestro voto en una elección presidencial. Aquí es donde entra en juego la mecánica cuántica. A diferencia de las teorías clásicas de toma de decisiones, el mundo cuántico deja espacio para un cierto grado de … incertidumbre.

Las teorías de la psicología clásica se basan en la idea de que las personas toman decisiones con el fin de maximizar las «recompensas» y minimizar los «castigos», en otras palabras, para garantizar que sus acciones produzcan más resultados positivos que negativos. Esta lógica, conocida como «aprendizaje de refuerzo», coincide con el condicionamiento pavloniano, en el que las personas aprenden a predecir las consecuencias de sus acciones basándose en experiencias pasadas, según un informe de 2009 en el  Journal of Mathematical Psychology .

Si este marco realmente los limita, los humanos sopesarían constantemente los valores objetivos de dos opciones antes de elegir entre ellas. Pero en realidad, las personas no siempre trabajan de esa manera; Sus sentimientos subjetivos sobre una situación socavan su capacidad de tomar decisiones objetivas.

Cara y cruz (al mismo tiempo)

Considere un ejemplo:

Imagine que está haciendo apuestas sobre si una moneda lanzada caerá en cara o cruz. Las caras te dan $ 200, las colas te cuestan $ 100 y puedes elegir lanzar la moneda dos veces. Cuando se coloca en este escenario, la mayoría de las personas elige apostar dos veces, independientemente de si el lanzamiento inicial resulta en una victoria o una pérdida, según un estudio publicado en 1992 en la revista  Cognitive Psychology . Presumiblemente, los ganadores apuestan por segunda vez porque pueden ganar dinero sin importar qué, mientras que los perdedores apuestan en un intento por recuperar sus pérdidas, y algo más. Sin embargo, si a los jugadores no se les permite saber el resultado del primer lanzamiento de moneda, rara vez hacen la segunda apuesta.

Cuando se conoce, el primer cambio no influye en la elección que sigue, pero cuando se desconoce, hace toda la diferencia. Esta paradoja no encaja en el marco del aprendizaje clásico de refuerzo, que predice que la elección objetiva siempre debe ser la misma. Por el contrario, la mecánica cuántica tiene en cuenta la incertidumbre y en realidad predice este extraño resultado.

«Se podría decir que el modelo de toma de decisiones ‘basado en la cuántica’ se refiere esencialmente al uso de la probabilidad cuántica en el área de la cognición», Emmanuel Haven y Andrei Khrennikov, coautores del libro de texto » Quantum Social Science » (Cambridge University Press, 2013), le dijo a Live Science en un correo electrónico.

Así como un electrón en particular podría estar aquí o allá en un momento dado, la mecánica cuántica supone que el primer lanzamiento de la moneda resultó en una ganancia y una pérdida, simultáneamente. (En otras palabras, en el famoso experimento mental,  el gato de Schrödinger  está vivo y muerto.) Mientras está atrapado en este estado ambiguo, conocido como «superposición», la elección final de un individuo es desconocida e impredecible. La mecánica cuántica también reconoce que las creencias de las personas sobre el resultado de una decisión dada, ya sea buena o mala, a menudo reflejan cuál es su elección final. De esta manera, las creencias de las personas interactúan o se » enredan » con su acción eventual.

Las partículas subatómicas también pueden enredarse e influir en el comportamiento del otro, incluso cuando están separadas por grandes distancias. Por ejemplo, medir el comportamiento de una partícula ubicada en Japón alteraría el comportamiento de su socio enredado en los Estados Unidos. En psicología, se puede establecer una analogía similar entre creencias y comportamientos. «Es precisamente esta interacción» o estado de enredo «lo que influye en el resultado de la medición», dijeron Haven y Khrennikov. El resultado de la medición, en este caso, se refiere a la elección final que hace un individuo. «Esto puede formularse con precisión con la ayuda de la probabilidad cuántica».

Los científicos pueden modelar matemáticamente este estado de superposición enredado, en el que dos partículas se afectan entre sí, incluso si están separadas por una gran distancia, como se demostró en un informe de 2007 publicado por la  Asociación para el Avance de la Inteligencia Artificial . Y notablemente, la fórmula final predice con precisión el resultado paradójico del paradigma del lanzamiento de la moneda. «El lapso en la lógica puede explicarse mejor utilizando el enfoque basado en la cuántica», señalaron Haven y Khrennikov.

Apostando por el cuanto

En su nuevo estudio, Zhang y sus colegas enfrentaron dos modelos cuánticos de toma de decisiones contra 12 modelos de psicología clásica para ver cuál predecía mejor el comportamiento humano durante una tarea psicológica. El experimento, conocido como  Iowa Gambling Task , está diseñado para evaluar la capacidad de las personas para aprender de los errores y ajustar su estrategia de toma de decisiones con el tiempo.

En la tarea, los participantes sacan de cuatro barajas de cartas. Cada carta gana dinero para el jugador o le cuesta dinero, y el objetivo del juego es ganar la mayor cantidad de dinero posible. El problema radica en cómo se apila cada baraja de cartas. Sacar de un mazo puede ganarle a un jugador grandes sumas de dinero a corto plazo, pero al final del juego le costará mucho más efectivo. Otras cubiertas ofrecen sumas de dinero más pequeñas a corto plazo, pero menos penalizaciones en general. A través del juego, los ganadores aprenden a dibujar principalmente de los mazos «lentos y constantes», mientras que los perdedores sacan de los mazos que les permiten ganar dinero rápido y fuertes penalizaciones.

Históricamente, las personas con adicciones a las drogas o daño cerebral tienen un desempeño peor en Iowa Gambling Task que los participantes sanos, lo que sugiere que su condición de alguna manera perjudica las habilidades de toma de decisiones, como se destaca en un estudio publicado en 2014 en la revista  Applied Neuropsychology: Child . Este patrón se mantuvo en el experimento de Zhang, que incluyó a unos 60 participantes sanos y 40 que eran adictos a la nicotina.

Los dos modelos cuánticos hicieron predicciones similares a las más precisas entre los modelos clásicos, señalaron los autores. «Aunque los modelos [cuánticos] no superaron abrumadoramente a los [clásicos] … uno debe ser consciente de que el marco [de aprendizaje de refuerzo cuántico] todavía está en su infancia y, sin duda, merece estudios adicionales», agregaron.

Para reforzar el valor de su estudio, el equipo tomó escáneres cerebrales de cada participante mientras completaban la Tarea de juego de Iowa. Al hacerlo, los autores intentaron echar un vistazo a lo que sucedía dentro del cerebro a medida que los participantes aprendían y ajustaban su estrategia de juego con el tiempo. Los resultados generados por el modelo cuántico predijeron cómo se desarrollaría este proceso de aprendizaje y, por lo tanto, los autores teorizaron que los puntos críticos de actividad cerebral podrían de alguna manera correlacionarse con las predicciones de los modelos.

Las exploraciones revelaron una serie de áreas cerebrales activas en los participantes sanos durante el juego, incluida la activación de varios pliegues grandes dentro del lóbulo frontal que se sabe que participan en la toma de decisiones. Sin embargo, en el grupo de fumadores, ningún punto de actividad cerebral parecía estar vinculado a las predicciones hechas por el modelo cuántico. Como el modelo refleja la capacidad de los participantes para aprender de los errores, los resultados pueden ilustrar las deficiencias en la toma de decisiones en el grupo de fumadores, anotaron los autores.

Sin embargo, «se justifica una mayor investigación» para determinar qué reflejan realmente estas diferencias de actividad cerebral en fumadores y no fumadores, agregaron. «El acoplamiento de los modelos de tipo cuántico con procesos neurofisiológicos en el cerebro … es un problema muy complejo», dijeron Haven y Khrennikov. «Este estudio es de gran importancia como el primer paso hacia su solución».

Los modelos de aprendizaje de refuerzo clásico han mostrado «gran éxito» en estudios de emoción, trastornos psiquiátricos, comportamiento social, libre albedrío y muchas otras funciones cognitivas, dijo Zhang. «Esperamos que el aprendizaje de refuerzo cuántico también arroje luz sobre [estos campos], proporcionando ideas únicas».

Con el tiempo, quizás la mecánica cuántica ayudará a explicar los defectos generalizados en la lógica humana, así como también cómo se manifiesta esa falibilidad a nivel de las neuronas individuales.


Este artículo fue publicado rigurosamente en  Live Science .

https://www.scienceandnonduality.com/article/what-is-quantum-cognition

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