Модель когнитивной активности человеческого мозга на основе математического аппарата квантовой механики
- Авторы: Петухов А.Ю.1,2, Петухов Ю.В.3
-
Учреждения:
- Институт прикладной математики им. М.В. Келдыша Российской академии наук
- Нижегородский государственный университет им. Н.И. Лобачевского
- Институт прикладной физики Российской академии наук
- Выпуск: Том 18, № 4 (2023)
- Страницы: 637-639
- Раздел: Материалы конференции
- URL: https://ogarev-online.ru/2313-1829/article/view/256291
- DOI: https://doi.org/10.17816/gc623392
- ID: 256291
Цитировать
Открытый доступ
Доступ предоставлен
Только для подписчиков
Аннотация
Проблема описания процессов передачи и обработки информации индивидом является фундаментальной для современной когнитивной науки. В своё время появились уникальные естественнонаучные модели передачи информации от индивида к индивиду [1], моделирования когнитивной активности [2] и другие. Однако многие из представленных моделей либо слабо масштабируемы, либо недостаточно формализованы и поэтому не позволяют фундаментально объяснить процессы передачи информации и её искажения в результате взаимодействия с внешней коммуникативной средой.
Также одним из аспектов когнитивной деятельности человека является тот факт, что человек мыслит не на основе кода (подобного в ЭВМ), а на основе взаимодействующих многочисленных образов. Данные образы хотя и имеют вполне конкретную материальную структуру в основе своего функционирования (а именно: электрическая и химическая активность в головном мозге человека), их описание затруднено по ряду причин с точки зрения обычных математических моделей [3].
Поэтому в данной работе предлагаются новые методы описания активности информационных образов/репрезентаций (которые, в свою очередь, моделируют когнитивную активность индивида) на основе математического аппарата автоколебательной и обычной квантовой физики (потенциальных ям и виртуальных частиц, используемых в физике для описания фундаментальных взаимодействий [4]). Авторы не рассматривают когнитивные системы как квантовые и исходят исключительно из феноменологического подхода.
Цель работы. Разработка модели когнитивной активности человеческого мозга на основании математического аппарата автоколебательной квантовой механики с точки зрения теории информационных образов/репрезентации.
Методы. Кратко даётся описание предлагаемой теории [5], обсуждается сходство характерных свойств информационных образов/репрезентаций (ИО) с некоторыми элементарными частицами, в частности с виртуальными феймановскими частицами. Демонстрируется представление человеческого разума в виде одномерной потенциальной ямы с конечными стенками разного размера и внутренним потенциальным барьером, моделирующим границу между сознанием/подсознанием. Авторами поведена параметризация с учётом предлагаемой теории.
В результате предлагаются основы математического аппарата, сначала на основе классической квантовой механики, затем с использованием математического аппарата автоколебательной квантовой механики. Данный аппарат не является общепризнанным (что для нас не принципиально, так как мы его модифицируем и применяем не к квантовой системе), однако с его помощью представляется возможным прогнозирование частных когнитивных функций человеческого мозга. Получено уравнение функции состояния для информационного образа, участвующего в когнитивной активности индивида.
Таким образом, в рамках проведённого исследования были сделаны первичные расчёты для функций состояния информационных образов/репрезентаций на основе компьютерной модели, а также выведены закономерности движения информационного образа внутри и снаружи.
Полный текст
Проблема описания процессов передачи и обработки информации индивидом является фундаментальной для современной когнитивной науки. В своё время появились уникальные естественнонаучные модели передачи информации от индивида к индивиду [1], моделирования когнитивной активности [2] и другие. Однако многие из представленных моделей либо слабо масштабируемы, либо недостаточно формализованы и поэтому не позволяют фундаментально объяснить процессы передачи информации и её искажения в результате взаимодействия с внешней коммуникативной средой.
Также одним из аспектов когнитивной деятельности человека является тот факт, что человек мыслит не на основе кода (подобного в ЭВМ), а на основе взаимодействующих многочисленных образов. Данные образы хотя и имеют вполне конкретную материальную структуру в основе своего функционирования (а именно: электрическая и химическая активность в головном мозге человека), их описание затруднено по ряду причин с точки зрения обычных математических моделей [3].
Поэтому в данной работе предлагаются новые методы описания активности информационных образов/репрезентаций (которые, в свою очередь, моделируют когнитивную активность индивида) на основе математического аппарата автоколебательной и обычной квантовой физики (потенциальных ям и виртуальных частиц, используемых в физике для описания фундаментальных взаимодействий [4]). Авторы не рассматривают когнитивные системы как квантовые и исходят исключительно из феноменологического подхода.
Цель работы. Разработка модели когнитивной активности человеческого мозга на основании математического аппарата автоколебательной квантовой механики с точки зрения теории информационных образов/репрезентации.
Методы. Кратко даётся описание предлагаемой теории [5], обсуждается сходство характерных свойств информационных образов/репрезентаций (ИО) с некоторыми элементарными частицами, в частности с виртуальными феймановскими частицами. Демонстрируется представление человеческого разума в виде одномерной потенциальной ямы с конечными стенками разного размера и внутренним потенциальным барьером, моделирующим границу между сознанием/подсознанием. Авторами поведена параметризация с учётом предлагаемой теории.
В результате предлагаются основы математического аппарата, сначала на основе классической квантовой механики, затем с использованием математического аппарата автоколебательной квантовой механики. Данный аппарат не является общепризнанным (что для нас не принципиально, так как мы его модифицируем и применяем не к квантовой системе), однако с его помощью представляется возможным прогнозирование частных когнитивных функций человеческого мозга. Получено уравнение функции состояния для информационного образа, участвующего в когнитивной активности индивида.
Таким образом, в рамках проведённого исследования были сделаны первичные расчёты для функций состояния информационных образов/репрезентаций на основе компьютерной модели, а также выведены закономерности движения информационного образа внутри и снаружи.
Об авторах
А. Ю. Петухов
Институт прикладной математики им. М.В. Келдыша Российской академии наук; Нижегородский государственный университет им. Н.И. Лобачевского
Автор, ответственный за переписку.
Email: Lectorr@yandex.ru
Россия, Москва; Нижний Новгород
Ю. В. Петухов
Институт прикладной физики Российской академии наук
Email: Lectorr@yandex.ru
Россия, Нижний Новгород
Список литературы
- Александров Ю.И. Закономерности актуализации индивидуального опыта и реорганизации его системной структуры: комплексное исследование // Труды Института системного анализа Российской академии наук. 2011. Т. 61, № 3. С. 3–24.
- Vandekerckhove J. A cognitive latent variable model for the simultaneous analysis of behavioral and personality data // Journal of Mathematical Psychology. 2014. Vol. 60. P. 58–71. doi: 10.1016/j.jmp.2014.06.004
- Анохин К.В. Генные зонды для картирования нервных сетей при обучении // Принципы и механизмы деятельности мозга человека. Ленинград : Наука, 1989. С. 191–192.
- Физика микромира / под ред. Ширкова Д.В. Москва : Советская энциклопедия, 1980. 527 с.
- Petukhov A.Y., Polevaya S.A. Modeling of cognitive brain activity through the Information Images Theory in terms of the bilingual Stroop test // International Journal of Biomathematics. 2017. Vol. 10, N 7. P. 1750092. doi: 10.1142/S1793524517500929
Дополнительные файлы
