FİZİK

Kuantum Bilişim: İnsan Davranışını Belirlemeye Yarayan Bir Fizik Kuramı

Bazı bilim insanları kuantum mekaniğinin karar verme mekanizmalarını açıklamaya yardımcı olabileceğini düşünüyor.

Kuantum fiziği ve insan psikolojisi birbirinden ilgisiz alanlarmış gibi görünebilir, ancak bazı bilim insanları iki alanın ilginç bir şekilde örtüştüğünü düşünüyor.

Her iki disiplin de kuralsız sistemlerin gelecekte nasıl davranacağını tahmin etmeye çalışıyor. Aradaki fark, birincinin temel parçacıkların doğasını, ikincinin ise hatası günahıyla insan doğasını açıklamaya çalışması.

Klasik karar verme kuramları kişinin belirli parametreler verildiğinde hangi seçimi yapacağını tahmin etmeye çalışır, ancak insanlar her zaman beklendiği gibi davranmaz. Son araştırmalar, mantıktaki bu eksikliklerin kuantum olasılık teorisi ile gayet iyi bir şekilde açıklanabileceğini ileri sürüyor.

Kuantum Bilişim Fikrini Destekleyen İlk Çalışma

Hefei’deki Çin Bilim ve Teknoloji Üniversitesi’nde biyofizikçi ve sinirbilimci olarak çalışan Xiaochu Zhang, henüz tam olarak kabul görmemiş bir bilim dalı olan kuantum bilişimin savunucularından biri.

Yakın zamanda yayınlanan bir çalışmada, o ve meslektaşları kuantum mekaniğinden alınan kavramların insan karar verme mekanizmalarını daha iyi tahmin etmeye nasıl yardımcı olabileceğini araştırdılar.

Ekip, insanların verilen bir görevde aldıkları kararları kaydederken, katılımcıların beyin aktivitesini de izlediler. Taramalar, kuantum-benzeri düşünce süreçlerinde yer alabilecek beyin bölgelerini vurguladı.

İyi ama bu gerçekten ne anlama geliyor?

Belirsizlik

Kuantum mekaniği, evrendeki tüm maddeleri oluşturan çok küçük zerrelerin, yani atomların ve atom altı parçacıkların davranışını tanımlar. Teorinin temel ilkesi, çok küçük olan bu dünyada daha büyük ölçeklerde görülmeyen büyük bir belirsizlik olduğunu söylemektedir.

Örneğin, makroskopik dünyada bir trenin rotasında tam olarak nerede olduğunu ve ne kadar hızla hareket ettiğini bilebilir ve bu verileri göz önüne alarak o trenin bir sonraki istasyona ne zaman varacağını tahmin edilebilirsiniz.

Şimdi, treni bir elektronla değiştirdiğinizde tahmin gücünüz bir anda yok olacaktır. Belirli bir elektronun tam yerini ve hızını aynı anda kesin olarak bilemezsiniz. Ancak parçacığın belirli bir konumda görülme olasılığını hesaplayabilirsiniz. Bu şekilde, elektronun ne yapabileceği konusunda çok net olmasa da bir fikir edinebilirsiniz.

Belirsizlik atom altı dünyaya hükmettiği gibi, bizlerin karar verme mekanizmalarına da sızar. Hangi diziyi izleyelim ya da cumhurbaşkanlığı seçiminde kime oy verelim gibi kararlarımızda da bir miktar payı vardır.

İşte bu noktada Kuantum Mekaniği devreye giriyor. Klasik karar verme teorilerinin aksine, kuantum kuramı bir dereceye kadar belirsizliğe yer açar.

Klasik psikoloji, insanların karar verirken “ödülü” en üst düzeye çıkarmaya ve “cezayı” en az düzeye indirmeye çalıştıklarını farz eder.  Diğer bir deyişle, eylemlerimizin olumsuz sonuçlardan ziyade olumlu sonuçlarla doğru yönlendirmeye çalışırız.

Pekiştirici öğrenme olarak bilinen bu mantık, insanların geçmiş deneyimlere dayalı eylemlerinin sonuçlarını tahmin etmeyi öğrendikleri klasik Pavlov koşullanması ile uyumludur.

Bu düşünce tarzı gerçekten doğru olsaydı, karar veren yapan insanlar önce tüm seçeneklerin nesnel değerini tutarlı bir şekilde tartarlardı. Ama gerçekte, insanlar hiç de böyle yapmıyorlar. Öznel duyguları, nesnel kararlar verme yeteneklerini zayıflatıyor.

Hem Yazı Hem de Tura

para atma

Fırlatılan bir paranın yazı mı yoksa tura mı geleceğine dair bahis oynadığınızı düşünün. Tura size 200 TL kazandırıyor, yazı gelirse de 100 TL kaybediyorsunuz.

Parayı iki kez atmayı seçebilirsiniz. 1992’de yayınlanan bir araştırmaya göre, bu oyunu oynayan deneklerin çoğu ilk atışta kazanmış ya da kaybetmiş olmasına bakmaksızın, genellikle bahsi iki kez oynamayı tercih ediyor.

Muhtemelen, kazananlar ikinci kez kazanmak istiyor, kaybedenler hem kayıplarını telafi edip hem de kâra geçmeyi amaçlıyor. Ancak, oyuncuların ilk elde kazanıp kazanmadıklarını bilmelerine izin verilmezse, nadiren ikinci kez oynuyorlar.

Bu çelişki, nesnel seçimlerin daima aynı olması gerektiğini söyleyen klasik pekiştirici öğrenme kuramına uymamaktadır. Aksine, kuantum mekaniği belirsizliği de işin içine dâhil ettiği için bu garip sonucu öngörebilmektedir.

Kuantum temelli karar verme modelinin, biliş alanında kuantum olasılığına yer verdiği söylenebilir,” diyor Kuantum Toplum Bilimleri ders kitabının ortak yazarları olan Emmanuel Haven ve Andrei Khrennikov.

Bir elektronun belirli bir anda şurada veya orada olabilmesi gibi, kuantum mekaniği ilk para atışının aynı anda hem kazanma hem de kayıpla sonuçlandığını varsayar.

Başka bir deyişle, ünlü düşünce deneyinde Schrödinger’in kedisi hem canlı hem de ölü olması gibi. “Süperpozisyon” olarak bilinen bu durumda bireyin nihai seçimi bilinemez ve öngörülemez.

Kuantum mekaniği aynı zamanda insanların verilen bir kararın —iyi ya da kötü olabilen— sonucuna ilişkin inançlarının seçimlerine yansıdığını kabul eder. Bu şekilde, insanların inançları eylemlerini etkiler veya —kuantum terimleriyle ifade edersek— “dolanık” hâle gelir.

Kuantum Dolanıklık

Atomaltı parçacıklar da benzer şekilde birbiriyle dolanık hâle gelebilir ve aralarında büyük mesafeler olsa bile birbirlerinin davranışlarını etkileyebilir. Örneğin, Japonya’da bulunan bir parçacık üzerinde yapılan bir ölçüm, ABD’deki dolanık eşinin davranışını değiştirecektir.

Psikolojide, inançlar ve davranışlar arasında böyle bir paralellik kurulabilir. Haven ve Khrennikov, “Ölçüm sonucunu etkileyen işte bu etkileşimdir ya da dolanıklık hâlidir,” diyorlar. Ölçüm sonucu, bu durumda, bir bireyin en son seçimini ifade eder. “Bu durum tam olarak kuantum olasılığı yardımıyla ifade edilebilir.”

Bilim insanları, 2007 tarihli bir raporda gösterildiği gibi, aralarında büyük mesafeler olan iki parçacığın birbirlerini etkilediği süperpozisyon durumunu matematiksel olarak modelleyebilirler.

İlginç biçimde bulunan formül, yazı tura oyunundaki çelişkili sonucu doğru bir şekilde tahmin edebilmektedir.

Kuantum Bahis

Zhang ve meslektaşları, yeni çalışmalarında, hangisinin daha iyi tahminde bulunduğunu öğrenmek için 12 klasik psikoloji modeline karşı iki kuantum tabanlı karar verme modeli test ettiler. 

Iowa Kumar Görevi olarak bilinen deney, insanların geçmiş hatalarından ders alma ve stratejilerini buna göre ayarlama yeteneklerini değerlendirmek için tasarlanmış. Deneyde, katılımcılar önlerindeki dört desteden kart seçiyorlar. Her kart oyuncuya ya para kazandırıyor ya da kaybettiriyor.

Oyunun amacı mümkün olduğunca fazla para kazanmak. Bir deste oyuncuya kısa vadede büyük miktarlarda para kazandırıyor ancak oyunun sonunda zarar ettiriyor. Diğer bir deste ise kısa vadede az kazandırıyor ama toplamda zarar ettirmiyor.

Oyunun sonucunda kazananlar çoğunlukla “yavaş ve istikrarlı” destelerden kart çekmeyi öğrenirken, kaybedenler “hızlı ve cezalı” desteyi seçiyorlar.

Bugüne kadar yapılan deneyler uyuşturucu bağımlıları ile beyin hasarı olanların Iowa Kumar Deneyinde sağlıklı katılımcılara göre daha kötü performans sergilediğini ortaya koymuştur.

2014 yılında yayımlanan bir raporda, bu tür kişilerin fiziksel yetersizliklerinin, karar verme mekanizmalarını etkilediği vurgulanmıştır. 60 sağlıklı ve 40 nikotin bağımlısı deneğin katıldığı Zhang’ın deneyinde aynı sonuç alınmıştır.

Yazarlar, iki kuantum modelinin de klasik modeller arasında en doğru sonuç verenlerle benzer tahminlerde bulunduğunu belirtiyorlar.  Araştırmacılar,  kuantum modellerinin henüz klasik modelleri ezip geçmediğini, kuantum takviyeli öğrenme modelinin hâlâ başlangıç aşamasında olduğunu ve kuşkusuz ek çalışmaları hak ettiğini de sözlerine ekliyorlar.

Çalışmalarının geçerliliğini arttırmak isteyen ekip, Iowa Kumar Deneyi tamamladıkları sırada katılımcılara beyin taramasını yaptı. Böylece katılımcıların oyun stratejilerini ayarladıkları sırada beyinlerinde neler olduğunu görmek istedi.

Kuantum modelinin verdiği sonuçların oldukça doğru tahminler olduğu ortaya çıktı. Yazarlar, tarama sırasında bazı beyin bölgelerinde görülen parlak noktalar ile modelin tahminleri arasında anlamlı bir korelasyon bulduklarını söylüyor.

Taramalar, oyun sırasında sağlıklı katılımcılarda karar vermede rol oynadığı bilinen frontal lob içindeki birkaç kıvrım dâhil, bir dizi beyin alanının aktifleştiğini ortaya çıkardı. Bununla birlikte, nikotin bağımlısı grupta parlak noktalar kuantum modeli tarafından yapılan tahminlere bağlı görünmüyordu.

Model, katılımcıların hatalardan öğrenme yeteneğini yansıttığından, sonuçların sigara içen grupta karar verme bozuklukları olduğuna işaret edebilir.

Ancak, beyinde keşfedilen aktifleşme farkının gerçekte neyi gösterdiğini anlamak için daha fazla araştırma yapılması gerekiyor.

Haven ve Khrennikov, “Kuantum modellerin beyindeki nörofizyolojik süreçlerle ilişkilendirilmesi çok karmaşık bir sorundur,” diyorlar. “Bu çalışma, çözüme doğru ilk adım olarak büyük önem taşıyor.” 

Zhang, klasik takviyeli öğrenme modellerinin duygulanım bozuklukları, psikiyatrik bozukluklar, sosyal davranış bozuklukları, özgür irade ve diğer bilişsel işlev sorunlarını açıklamada “büyük başarı” gösterdiklerini söylüyor. “Kuantum modellerin bu alanlara ışık tutacağını ve yeni bir anlayış sağlayacağını umuyoruz.”

Belki de kuantum mekaniği insan mantığındaki kusurları ve bu yanılgının nöronlar düzeyinde nasıl ortaya çıktığını açıklamaya yardımcı olacaktır…

Kaynak: What is quantum cognition? Physics theory could predict human behavior, https://www.livescience.com/quantum-like-model-of-decision-making-proposed.html

Matematiksel

SİNAN İPEK

Yazar, çizer, düşünür, öğrenir ve öğretmeye çalışır. Temel ilgi alanı Bilimkurgu yazarlığıdır. Bunun dışında Matematik, bilim, teknoloji, Astronomi, Fizik, Suluboya Resim, sanat, Edebiyat gibi konulara ilgisi vardır. Ara sıra sentezlediklerini yazı halinde evrene yollar. ODTÜ Matematik Bölümü mezunudur ve aşağıdaki başarılarıyla gurur duyar:TBD Bilimkurgu Öykü yarışmasında iki kez birincilik, 2. Engelliler Öykü yarışmasında birincilik, Ya Sonra Öykü Yarışması'nda finalist, Mimarlık Öyküleri Yarışması'nda finalist, 44. Antalya Altın Portakal Belgesel Film Yarışmasında finalist. Ithaki yayınları Pangea serisinin 5. üyesi "Beyin Kırıcı" adlı bir romanı var. https://www.ilknokta.com/sinan-ipek/beyin-kirici.htm

Bir cevap yazın

E-posta hesabınız yayımlanmayacak. Gerekli alanlar * ile işaretlenmişlerdir

Başa dön tuşu
Kapalı