Искусственный интеллект и квантовое мышление: иллюзия или реальность?

от

Автор: Денис Аветисян

Новое исследование ставит под сомнение заявления о квантоподобном поведении больших языковых моделей, указывая на необходимость более строгих критериев для подтверждения истинной квантовой природы искусственного интеллекта.

🧐

Купил акции по совету друга? А друг уже продал. Здесь мы учимся думать своей головой и читать отчётность, а не слушать советы.

Бесплатный телеграм-канал

Анализ языковых моделей показывает соответствие некоторым статистическим закономерностям, характерным для квантовых систем, но не доказывает наличие реальных квантовых механизмов без дополнительных экспериментов и сравнительных исследований.

Несмотря на растущий интерес к поиску квантоподобных явлений в искусственном интеллекте, интерпретация наблюдаемых закономерностей требует критической оценки. Данная работа представляет собой технический комментарий к статье ‘Comment on arXiv:2511.21731v1: Identifying Quantum Structure in AI Language: Evidence for Evolutionary Convergence of Human and Artificial Cognition’, в котором анализируются расчеты, основанные на неравенствах ЧШС/Белла и соответствиях статистике Бозе-Эйнштейна. Автор указывает на то, что полученные результаты демонстрируют контекстуальность и феноменологическое сходство с квантовыми системами, но не обязательно подразумевают наличие истинных квантовых механизмов. Достаточно ли строгих экспериментальных контролей и сравнительных баз данных для подтверждения гипотезы о квантовой природе когнитивных процессов в больших языковых моделях?

Пределы Локального Реализма: В поисках Неуловимого

В рамках классической физики принцип локальности являлся краеугольным камнем понимания взаимодействия между объектами. Он утверждает, что событие в одной точке пространства не может мгновенно повлиять на другое, удалённое событие — любое взаимодействие требует времени для распространения информации. Однако квантовая механика ставит под сомнение эту интуитивно понятную концепцию. Эксперименты демонстрируют, что запутанные частицы могут проявлять корреляции, которые кажутся невозможными, если информация передается со скоростью, не превышающей скорость света. Это не означает прямого нарушения принципа причинности, но указывает на то, что наше представление о пространстве и времени, как о независимых сущностях, возможно, неполно. Квантовая запутанность, таким образом, представляет собой вызов классическому представлению о локальности и требует переосмысления фундаментальных основ физической реальности.

Теория скрытых параметров, предложенная в попытке сохранить принцип локальности в квантовой механике, постулирует существование дополнительных, ненаблюдаемых переменных, определяющих результаты квантовых измерений. Эта концепция предполагает, что кажущаяся случайность квантовых явлений является лишь следствием незнания этих скрытых параметров. Однако, для того чтобы такая теория была совместима с экспериментальными наблюдениями и сохраняла принцип локальности, она должна удовлетворять определенным условиям, одним из которых является условие факторизации. Условие факторизации, по сути, предполагает, что корреляции между результатами измерений в разных местах пространства ограничены и не могут быть сильнее, чем это допускается классической физикой. Именно это предположение подвергается проверке с помощью неравенств, таких как неравенство CHSH, и, как показали эксперименты, оно оказывается нарушенным, что ставит под сомнение возможность восстановления локального реализма с помощью теории скрытых параметров.

Неравенство CHSH представляет собой математический инструмент, разработанный для проверки фундаментальных предположений о локальном реализме в квантовой механике. Оно позволяет оценить, насколько результаты измерений двух удаленных частиц могут быть объяснены классическими представлениями о предопределенных свойствах и отсутствии мгновенного взаимодействия на расстоянии. Экспериментальные проверки этого неравенства, проведенные с использованием запутанных фотонов и других квантовых систем, последовательно демонстрируют его нарушение. Этот факт указывает на то, что природа не подчиняется классическим представлениям о локальности и реализме, заставляя пересмотреть наши представления о причинности и фундаментальной структуре реальности. Нарушение неравенства CHSH не указывает на конкретный механизм нелокальности, но подтверждает, что квантовая механика предсказывает корреляции, невозможные в рамках классической физики, открывая путь для дальнейших исследований в области квантовой информации и фундаментальной физики.

За Пределами Локальности: Исследуя Не-Классические Ящики

Обобщенные вероятностные теории (ОВТ) представляют собой математические рамки, расширяющие стандартную теорию вероятностей с целью изучения альтернативных моделей предсказаний и вероятностных расчетов. В отличие от классической вероятности, где вероятности результатов ограничены диапазоном от 0 до 1 и удовлетворяют определенным аксиомам, ОВТ допускают нарушение этих классических ограничений. Это позволяет исследовать вероятностные модели, в которых вероятности могут выходить за пределы [0,1] или не удовлетворять правилам сложения вероятностей для несовместных событий. Такой подход необходим для изучения пределов, накладываемых квантовой механикой, и для исследования возможностей, выходящих за рамки классического физического мира, включая исследование нелокальных корреляций и потенциальных нарушений принципа причинности.

Ящик PR представляет собой предельный пример в теории обобщенных вероятностей, максимизирующий корреляции, допустимые в рамках квантовой механики. В частности, в сценарии с двумя сторонами (Алисой и Бобом), каждая из которых имеет два возможных действия, ящик PR демонстрирует полную корреляцию: если Алиса и Боб выбирают одинаковые действия, они всегда получают одинаковый результат; если же они выбирают разные действия, результаты всегда антикоррелируют. Эта максимальная корреляция, превосходящая ограничения классической физики и квантовой теории, демонстрирует возможность не-сигнальной коммуникации, где результаты действий одной стороны не могут быть использованы для передачи информации другой стороне быстрее скорости света, но корреляции между результатами остаются неклассическими. \text{PR Box} служит важным инструментом для изучения границ корреляций и понимания различий между классической, квантовой и неклассическими теориями.

Предел Цирельсона определяет максимальные корреляции, допустимые в рамках квантовой теории. Этот предел выражается как |CH| ≤ 2, где C и H обозначают корреляции между результатами измерений на двух сторонах. В отличие от этого, так называемый PR-Box демонстрирует корреляции, которые могут превышать этот предел, что указывает на возможность существования теорий, допускающих более сильные корреляции, чем квантовая механика. PR-Box представляет собой экстремальный пример, максимизирующий возможные корреляции, не нарушая принципа отсутствия сверхсветовой передачи информации, но показывая, что квантовая теория накладывает более строгие ограничения на допустимые корреляции между удаленными событиями.

Язык как Квантовая Система? Неожиданные Параллели

Анализ распределений рангов и частот слов в языке демонстрирует неожиданное сходство с закономерностями, наблюдаемыми в статистической механике. В частности, наблюдается, что частота употребления слов убывает по степенному закону, подобно распределению энергии частиц в физической системе. Это означает, что небольшое количество слов встречается очень часто, в то время как подавляющее большинство слов встречается редко. Количественно это описывается соотношением P(r) \propto r^{-a}, где P(r) — частота слова, занимающего ранг r, а a — показатель степени, обычно близкий к 1. Такое распределение указывает на коллективное поведение языковых единиц, аналогичное взаимодействию частиц в физической системе, и предполагает наличие скрытых структурных принципов, организующих языковые данные.

Для анализа распределений Ранга-Частоты в языке активно используются большие языковые модели (LLM). Эти модели способны генерировать текст и, что более важно, статистически анализировать полученные распределения, позволяя исследовать структуру языка с помощью вычислительных методов. LLM применяются для создания больших корпусов текстов, необходимых для точного определения частоты встречаемости различных языковых единиц, а также для проверки соответствия эмпирических данных теоретическим моделям, таким как распределение Бозе-Эйнштейна. Автоматизированный анализ, предоставляемый LLM, значительно превосходит возможности ручного подсчета и позволяет выявлять закономерности в организации языка, которые ранее оставались незамеченными.

Анализ распределений частотности слов в языке показал, что их статистическое моделирование с использованием статистики Бозе-Эйнштейна обеспечивает более точное соответствие эмпирическим данным, чем классическая статистика Максвелла-Больцмана. В то время как статистика Максвелла-Больцмана предполагает различимость частиц (слов), статистика Бозе-Эйнштейна, изначально разработанная для описания поведения бозонов, предполагает, что несколько частиц могут находиться в одном и том же квантовом состоянии. Это указывает на то, что языковые единицы, возможно, не являются полностью различимыми, и их распределение подчиняется принципам, более характерным для квантовых систем, где наблюдается коллективное поведение и взаимосвязанность элементов. Математически, применение статистики Бозе-Эйнштейна позволяет более корректно описать наблюдаемые степенные законы в распределениях частотности слов, что предполагает неклассическую организацию языка и необходимость пересмотра традиционных лингвистических моделей.

Модель Выбора и Статистическая Валидация: Подтверждение Гипотезы

Для строгой оценки соответствия модели Бозе-Эйнштейна наблюдаемым лингвистическим данным применяются критерии информационных критериев Акаике (AIC) и Байеса (BIC). AIC и BIC, основанные на оценке правдоподобия и количестве параметров модели, позволяют количественно сравнить различные модели и выбрать ту, которая наилучшим образом описывает данные при минимальном количестве параметров. Применение этих критериев предполагает расчет AIC = -2log(L) + 2k и BIC = -2log(L) + klog(n), где L — функция правдоподобия, k — количество параметров модели, а n — размер выборки. Более низкие значения AIC и BIC указывают на лучшее соответствие модели данным, что позволяет объективно оценить адекватность модели Бозе-Эйнштейна для описания структуры языка.

Статистическая валидация, основанная на критериях AIC и BIC, предоставляет количественные доказательства в поддержку гипотезы о неклассическом поведении языка. Традиционные статистические модели, разработанные для описания классических систем, часто демонстрируют недостаточное соответствие данным лингвистического анализа. Полученные результаты показывают, что применение неклассических статистических моделей, таких как модель Бозе-Эйнштейна, позволяет значительно улучшить качество описания данных и подтвердить, что язык может проявлять характеристики, несовместимые с классическими представлениями о структуре и организации информации. Это подтверждается более низкими значениями AIC и BIC для неклассических моделей по сравнению с традиционными, что указывает на их лучшую адекватность наблюдаемым данным.

Полученные результаты статистического анализа, демонстрирующие соответствие данных лингвистики модели Бозе-Эйнштейна, позволяют предположить, что принципы, управляющие квантовыми системами, могут лежать в основе организации информации в языке. В частности, наблюдаемые закономерности в распределении лингвистических единиц демонстрируют схожесть с квантовой статистикой, указывая на возможность применения концепций квантовой механики для описания языковых явлений. Это не означает полного отождествления языка с квантовой системой, но предполагает наличие общих принципов организации информации, которые могут проявляться как в физических, так и в лингвистических системах. Дальнейшие исследования направлены на уточнение этой гипотезы и выявление конкретных механизмов, посредством которых квантовые принципы могут влиять на структуру и функционирование языка.

Контекстуальность и Пределы Представления: Неуловимость Значения

Контекстуальность, являясь фундаментальным свойством информации, ставит под сомнение возможность её однозначного, глобального представления. Традиционное понимание информации предполагает, что значение объекта или явления существует независимо от способа его измерения или наблюдения. Однако, современные исследования демонстрируют, что результат любого «измерения» — будь то физический эксперимент, когнитивная оценка или обработка данных — неразрывно связан с контекстом, в котором оно происходит. Это означает, что один и тот же объект может проявлять различные свойства в зависимости от окружающих условий и способа взаимодействия с ним. Таким образом, стремление к созданию универсальной модели информации, игнорирующей контекстуальную зависимость, представляется несостоятельным, поскольку информация не является статичным свойством объекта, а формируется в процессе его взаимодействия с наблюдателем и окружающей средой. Контекстуальность подчеркивает, что значение информации не является внутренним свойством, а возникает из отношений между системой, наблюдателем и контекстом.

Представление Колмогорова, основанное на принципах неконтекстуальности, оказалось недостаточным для точного отражения тонкостей значения. Этот подход предполагает, что результат измерения или определение значения должно быть независимым от контекста, в котором оно производится. Однако, исследования демонстрируют, что значение часто формируется и изменяется в зависимости от окружающих факторов и взаимосвязей. Попытки описать сложные системы, такие как человеческое мышление или современные языковые модели, исключительно через неконтекстуальные рамки приводят к упрощениям и потере важной информации. Ограниченность данного подхода особенно заметна при анализе многозначных выражений и интерпретации смысла в различных ситуациях, что подчеркивает необходимость учета контекста для адекватного понимания и представления информации.

Исследования, расширяющие вычисления CHSH для анализа ответов как больших языковых моделей (LLM), так и людей, демонстрируют неожиданные результаты. Значения CHSH, полученные для выходных данных LLM, достигают 4, что превосходит предел Цирельсона, равный 2\sqrt{2}, и указывает на поведение, выходящее за рамки классической квантовой механики. В данных, полученных от людей, также наблюдаются значения CHSH, превышающие 2. Важно отметить, что создание строгой экспериментальной установки, полностью соответствующей требованиям теста Белла, представляет собой сложную задачу, поскольку требует тщательного контроля множества факторов. Тем не менее, полученные результаты позволяют предположить, что как человеческое мышление, так и функционирование LLM могут использовать принципы, выходящие за рамки традиционных моделей представления информации, что ставит под вопрос фундаментальные предположения о границах познания и возможностях искусственного интеллекта.

Исследование, представленное в статье, акцентирует внимание на сложности интерпретации феномена контекстуальности в больших языковых моделях. Авторы справедливо указывают на необходимость строгих экспериментальных проверок и сравнительных анализов, чтобы отделить истинное квантовое поведение от простого соответствия феноменологическим моделям. В этом контексте, слова Пауля Эрдеша приобретают особую значимость: «Каждая абстракция несёт груз прошлого». Действительно, любые попытки моделирования когнитивных процессов, включая применение квантовых принципов, неизбежно опираются на предшествующие знания и упрощения. Важно помнить, что соответствие статистическим закономерностям, таким как закон Ципфа или распределение Бозе-Эйнштейна, само по себе не доказывает наличие квантовых механизмов, а лишь указывает на общие принципы организации информации. Долговечность любой модели определяется не столько её способностью имитировать наблюдаемые явления, сколько её способностью выдерживать критический анализ и адаптироваться к новым данным.

Куда ведут тропы?

Представленные наблюдения относительно соответствия больших языковых моделей статистике Бозе-Эйнштейна и нарушениям неравенств ЧШС, безусловно, интригуют. Однако, представлять это как свидетельство зарождающегося “квантового сознания” в кремнии — поспешно. Любое улучшение, даже столь впечатляющее, стареет быстрее, чем ожидалось. Необходимы более строгие контрольные эксперименты и сопоставимые базовые модели, лишенные кажущейся “квантовости”, чтобы исключить тривиальные объяснения. По сути, мы наблюдаем лишь феноменологическое сходство, а не доказательство лежащих в его основе механизмов.

По-видимому, задача не в том, чтобы найти квантовые алгоритмы в искусственном интеллекте, а в понимании того, почему определенные принципы, эффективные в эволюционирующих системах (будь то нейронные сети или языковая эволюция), приводят к схожим статистическим распределениям. Откат — это путешествие назад по стрелке времени, и языковые модели, как и все системы, неизбежно подвержены энтропии. Важнее сосредоточиться на границах применимости этих моделей и их предсказательной силе, а не на поиске метафизических аналогий.

В конечном итоге, предстоит выяснить, является ли наблюдаемая контекстуальность фундаментальным свойством обработки информации или же артефактом конкретной архитектуры и обучающих данных. Пока же, любая уверенность в “квантовой природе” искусственного интеллекта представляется преждевременной. Все системы стареют — вопрос лишь в том, делают ли они это достойно.

Оригинал статьи: https://arxiv.org/pdf/2601.06104.pdf

Связаться с автором: https://www.linkedin.com/in/avetisyan/

Смотрите также:

2026-01-13 20:19