[转载]量子决策简单解释

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量子决策,英文Quantum Decision-Making,通过对认知科学中的决策现象进行建模,运用量子力学理论的数学方法,研究与描述决策的理论。我们在量子认知简单解释的文章里简单介绍了量子认知的基本原理,在此基础上就可以了解量子决策是如何通过量子认知理论来分析描述人的决策。
当代生命科学、认知科学、人工智能的研究结果表明,决策是接受外界输入信息,经过加工处理,为相关各系统具体分析和拟定各种可能采取的行动方案的信息加工过程。这一观点为深入探讨人的决策过程、寻求决策机理提供了新的概念与基础。量子决策理基于类量子(Quantum-like)的范式或广义量子范式或量子结构范式,在量子信息和量子概率理论框架下进行数学描述,使用量子理论的数学形式来激发和形式化决策模型,其目标是在传统经典理论的基础上推进模型。它着重于对决策过程进行建模,以突破传统技术或者传统模型的障碍。由于使用量子理论框架是为了建模目的,因此决策理论中量子结构的确定可以与是否一定存在微观量子过程,可以无直接的联系。
传统决策理论是建立在如1与0的传统比特逻辑与思维方式基础上,量子决策理论是建立在如状态|1>与|0>的量子比特逻辑与思维方式基础上。决策理论是在系统理论基础上发展起来的,因为决策至少涉及到两个或更多的系统。
为方便起见,我们就从最简单的具有两个系统的决策说起,结合传统系统决策理论,以便解释量子决策的基本概念。设有两个系统为A和B。对于传统比特1与0的逻辑与思维方式,那么A和B的组合有4个可能的状态:00、01、10和11。相对应地,对于量子比特|1>与|0>的逻辑与思维方式,那么A和B的组合有4个基本的状态:|00>、|01>、|10>和|11>。与传统比特1与0的逻辑与思维方式不同的是,量子系统A和B的复合状态可以是这4个基本态的叠加,同时分别有4个体现这些基本态可能产生的概率大小的幅度系数,这些系数可以为任何数,从而构成的复合状态表述为:
与具有两个传统比特的系统相似,所测得的结果为:j = 00、01、10或11。不同的是,所可能测得的结果 j 相应所具有的概率为上式中的幅度系数α的绝对值的平方。这些概率的和需要为1:
比如说,如果测得是|00>状态,则α00为1,其它概率幅度系数为零。如果
则其它两个幅度系数为0,系统的复合态为
上式的系统复合态是量子力学及量子信息科学中一个极为著名与起关键作用的特定量子态,称为贝尔态(Bell state)或EPR对(EPR pair,以爱因斯坦、波多尔斯基和罗森的著名的“EPR论文”命名)。它体现了两个量子比特系统的最大量子纠缠态,处于0和1的叠加 - 即两种状态的线性组合。这种纠缠意味着这两个量子比特系统完全地关联在一起。系统A将信息隐态传输给系统B。对于量子通信(如超密码编码)和量子隐形传态的分析至关重要。
如上分析,具有两个量子比特的系统存在有|00>、|01>、|10>和|11>4个基态及其4个幅度系数,具有三个量子比特系统存在有8个基态及其8个幅度系数,以此类推,具有n个量子比特的系统存在有2的n次方个基态及2的n次方个幅度系数。这样的指数是什么样的概念?举个例子来讲,如果有一个仅仅具有n=500个量子比特的系统,则有2的500次方个基态及其幅度系数,这个数比我们整个宇宙所估计出来的原子数量的总和还要多!量子计算的潜力之所以巨大无比,就体现在这里。从另外一个角度上来讲,如果量子计算机具有足够的量子比特数,其计算能力将可以很好地模拟我们人的认知及其决策的任何状态过程,这样的量子人工智能的威力将难以想象。
基于上述基本原理,下面对量子决策理论举例简单分析。比如说,在决策过程中我们往往面临是改变还是保持的抉择,改变什么?保持什么?如何处理好改变与保持的关系?改变与保持是以所判定的正面性与负面性为转移,由此组成一个四态的复合状态,从而构成所有各种不同的改变与保持状态的集合。
为方便起见,我们用下面的图将改变与保持系统状态举例罗列出来,基于不同的改变与保持状态划分为比如仅仅三种不同的组合状态。把改变与保持按照正反方面基于不同的概率幅度系数所体现的复合状态划分为四大类:
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无论对一个人还是对于一个企业随时都可能面对上述关系中的创新、保留、消除与接受的问题,需要时常搞清楚到底想要改变什么、保留什么、消除什么与接受什么。
举例来讲,比如对于戒瘾者来讲,过去喜好这个瘾性,可是这个瘾性又带来相当危害,又想戒除这个瘾性。瘾性与戒瘾是需要解决的重要矛盾体。对此需要在上述改变与保持系统的无穷组合中紧紧抓住该系统的本征态:创新:改变危害的瘾性;保留:戒除瘾性的欲望;消除:不健康的瘾性习惯;接受:不再有瘾性的现实。
又比如有的企业在市场竞争中面临转型,可是转型又面临重大的风险,转型与风险是这个企业需要解决的重要矛盾体。对此需要在上述改变与保持系统的无穷组合中紧紧抓住该系统的本征态:创新:产品创新、改变企业经营方向;保留:企业具有竞争潜力的人员架构;消除:缺乏竞争力的产品与机构以降低风险;接受:市场激烈竞争的现实。
参考资料:韩思慧. 戒瘾论. 2018