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量子类脑心智计算(Quantum-Brain-Mind inspired Computing, QBMC)理论是受量子信息、神经系统和认知系统启发的类脑心智计算(BMC)新范式。量子类脑心智计算(QBMC)通过仿真神经系统的大脑结构,模仿认知系统的心智功能,模拟自然智能的量子行为机制和具身智能的交互特性,旨在探索大脑心智和小脑控制形成高效的自然智能系统的机理、模型和理论。(https://www.zhihu.com/column/c_1609525480918523904)
在方法论上,量子类脑心智计算(QBMC)从功能(Function)、行为(Behavior)与结构(Structure)三层次(FBS)展开研究:微观层面探索基于神经递质量子机制的脉冲神经感知;宏观层面研究基于量子贝叶斯的概率认知推理;介观层面关注具身环境中的智能交互行为。QBMC 通过整合FBS设计思想,构建系列量子类脑心智启发式算法,为发展新一代高能效复杂智能系统提供全新路径。
长期以来,人们一直在争论量子干涉、量子叠加和量子纠缠等非平凡量子效应是否会在神经信息处理(如突触传递)以及认知功能实现(如感知或决策)中发挥作用。这一问题正是量子信息科学与神经认知科学交汇的核心问题。加利福尼亚大学圣巴巴拉分校的马修·费舍尔(Matthew Fisher)提出,磷酸钙形成的波斯纳(Posner)分子或集群可能利用量子效应进行信息处理,其中磷原子的核自旋充当大脑的“量子比特”(qubits)。物理学家罗杰·彭罗斯(Roger Penrose)与麻醉学家斯图尔特·哈默罗夫(Stuart Hameroff)提出神经元微管的“调和客观还原”(Orchestrated Objective Reduction, Orch-OR)理论,认为意识源于神经细胞骨架中蛋白质的量子引力效应。卡尔顿·凯夫斯(Carlton Caves)、克里斯托弗·福克斯(Christopher Fuchs)和吕迪格·沙克(Rüdiger Schack)提出量子贝叶斯(Quantum Bayesianism, QBism)理论,将概率视为主体主观信念而非客观属性的量子力学诠释。与之呼应,贝叶斯脑假说认为大脑并非被动接收信息的“黑箱”,而是一台主动的“预测机器”,通过层级式的贝叶斯推理不断整合先验信念与感官输入。卡尔·弗里斯顿(Karl Friston)进一步指出,大脑功能的核心是最小化预测误差(即实际感觉与预期之间的偏差),并借助自由能原理,在感知层面更新信念、在行动层面改变环境,从而实现认知与行动的统一。在酶催化、呼吸作用、光合作用、鸟类磁感知、嗅觉和麻醉等生物过程中的量子生物信息学的发现表明,这些假说并非空穴来风。
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GMT+8, 2026-4-6 18:56
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