Сознание и квантовые компьютеры
Е.М. Иванов
В
последние годы (начиная примерно с 1989-го) наблюдается значительный рост
интереса к гипотезе квантовой природы человеческого сознания (см. работы
Д. Бома, Р. Пенроуза, Г. Степпа, С. Хамероффа,
Дж. Сарфатти и др. [1]). Одним из возможных вариантов этой гипотезы
является предположение, что сознание – это нечто подобное квантовому
компьютеру, т.е. оно представляет собой вполне материальную макроскопическую квантовую
подсистему мозга, которая благодаря своей квантовой природе способна
чрезвычайно эффективно обрабатывать сенсорную и иную информацию, осуществлять
сложные логические операции и т.п.
Основной довод в пользу квантовой природы сознания в
данном случае заключается в том, что квантовый компьютер (как это было показано
в работах Д. Дейча, П. Шора, Л. Гровера и др. [2]) потенциально
обладает вычислительной мощностью, во много раз превосходящей мощность
классических компьютеров (по некоторым оценкам, в миллионы и даже миллиарды
раз). Если же человеческий мозг способен превосходить обычный компьютер в
эффективности решения задач определенных классов (что пока несомненно), то, по
всей видимости, это возможно лишь в силу того, что он обладает более мощными вычислительными
ресурсами, т.е. большим быстродействием и большим объемом доступной памяти.
После того как в 1994 г. П. Шор [3]
опубликовал свой квантовый алгоритм факторизации больших чисел, квантовые
компьютеры перестали быть маргинальной областью научных исследований.
Стремительное развитие исследований в этой области за последние пять лет уже
дало вполне конкретные практические результаты: в 1998 г. была
продемонстрирована первая действующая модель квантового компьютера, элементами
которого являются отдельные атомы хлора и водорода. И хотя «действующие»
квантовые компьютеры еще весьма примитивны, уже почти нет сомнений, что в
недалеком будущем удастся построить квантовые вычислительные устройства,
превосходящие (при решении по крайней мере некоторых конкретных задач) самый
лучший «классический» компьютер. Таким образом, хотя в мозге пока еще не
обнаружен подходящий субстрат для «квантовых вычислений», сказанное заставляет
отнестись к гипотезе «квантового сознания» достаточно серьезно. Однако, для
того чтобы гипотеза выглядела вполне убедительной, необходимо предварительно
провести философские основания, позволяющие сопоставлять сознание и физические
квантовые системы.
«Двухаспектный подход» как философское основание для
сопоставления физического и субъективного. Ранее, в работе «Материя и субъективность» [4], нами
было показано, что гипотеза о «квантовом сознании» вполне корректна с
философской точки зрения. Философским основанием для отождествления сознания с
квантовым компьютером может служить так называемый «двухаспектный подход» к
решению психофизической проблемы, предложенный еще в середине XIX в.
Г.Т. Фехнером. Основную идею «двухаспектого подхода» можно кратко
сформулировать следующим образом. Наш внутренний мир, т.е. психическое, как оно
дано нам «изнутри», субъективно – в виде совокупности «непосредственно
данного» или «переживаемого», и по крайней мере некоторая часть мозга суть одно
и то же. Различие между «психическим» и «материей» – это различие лишь в
точке зрения. В первом случае это точка зрения «самого субъекта» –
носителя данного «внутреннего мира», а во втором – это точка зрения
«внешнего наблюдателя». Материя и сознание соотносятся, таким образом, как
«внутреннее» и «внешнее», т. е. как бытие, “каким оно существует само по
себе”, и его восприятие извне – «проекция» на сознание другого субъекта.
Материя, с этой позиции, есть лишь восприятие иной субъективности, и,
следовательно, фундаментальным является не разделение бытия на материю и
сознание, а различение между Я и не-Я.
Тот факт, что, вскрыв черепную коробку, мы не
обнаруживаем в мозге «внутренней модели» окружающего нас мира, которая
непосредственно дана нам в субъективной реальности в виде «чувственного»
содержания сознания, объясняется в рамках двухаспектного подхода
репрезентативным характером чувственного восприятия. Полагается, что образ,
переживаемый субъектом, совершенно «не похож» (с чувственной точки зрения) на
объект, «каким он существует сам по себе», однако между образом и объектом в
норме существует отношение, близкое к изоморфизму. Последнее и гарантирует
«адекватность восприятия», т. е. возможность адекватно действовать в мире
на основе чувственного образа, весьма отличного от объекта. В соответствии с
этой точкой зрения мозг, каким я его вижу, не совпадает с «реальным» мозгом, и,
следовательно, вполне допустимо предположить, что какая-то часть мозга «на
самом деле» есть «моя» субъективность.
Корректное обоснование гипотезы «квантового сознания»
требует детального сопоставления, во-первых, наиболее общих «формальных»
свойств сознания и квантовых объектов и, во-вторых, более конкретных
функциональных свойств сознания и соответствующих свойств квантовых систем
(например, квантовых компьютеров). Действительно, согласно «двухаспектному»
решению психофизической проблемы физические свойства суть лишь «инобытие» или
«внешняя проекция» свойств того, что само по себе существует как некая
субъективная реальность (на определенном уровне организации принимающая форму
сознания). Следовательно, должен существовать строгий изоморфизм свойств сознания
и свойств предполагаемого квантового «субстрата» сознания. В упомянутой работе
[5] мы показали, что такого рода изоморфизм, по крайней мере между предельно
общими «формальными» свойствами сознания и свойствами произвольных квантовых
систем, действительно имеет место. Здесь мы лишь кратко перечислим основные
черты сходства квантового и субъективного.
Аналогия квантового и субъективного. Формальное сходство квантовых систем и человеческой
субъективности можно усмотреть прежде всего в их двойственной «актуально-потенциальной»
структуре. Субъективные данности, составляющие сферу субъективных явлений,
можно разделить (по форме их данности субъекту) на две группы. Во-первых, можно
выделить группу «актуально переживаемого». Сюда относятся феномены, обладающие
определенной пространственной и временной локализацией (во «внутреннем»,
субъективном пространстве и времени), а также имеющие вполне определенную
качественную форму, – это ощущения, чувственные образы и представления.
Во-вторых, можно выделить «сверхчувственные» субъективные феномены: смыслы,
оценки, интенции, волевые акты, – это те содержания нашего внутреннего
мира, которые не обладают качественной определенностью, а также не имеют
пространственной и, если речь идет о смыслах, вероятно, даже временной локализации.
Специфика переживания сверхчувственных феноменов заключается в том, что они как
бы одновременно существуют и не существуют, даны и не даны субъекту. С одной
стороны, мы не можем отрицать непосредственного присутствия в сознании таких
феноменов, как смысл или желание, однако, с другой стороны, мы не можем также
описать, что же мы конкретно переживаем, когда «чувствуем» смысл или когда
что-либо желаем.
Представляется возможным истолковать природу смысла, а
также отчасти и других сверхчувственных феноменов, используя аристотелевские
категории «актуального» и «потенциального» (действительного и возможного). Если
ощущения, образы, представления – это актуальное, действительное
содержание сферы субъективного, то смыслы, интенции, оценки – это то, что сфера
субъективного содержит в себе как «чистую потенцию», лишенную какого-либо
актуального бытия. Так, можно предположить, что именно в силу потенциальности
смысла мы не способны пережить его как нечто качественно определенное. Хотя
смысл целиком непосредственно присутствует в нашей сфере субъективного
(поскольку мы понимаем окружающий нас мир), мы, однако, не способны
зафиксировать содержание переживаемого смысла в какой-либо конкретной,
«ощущаемой» форме.
Смысл возникает в том случае, когда осмысливаемый
предмет (представленный в сознании, например, в виде образа или представления)
ставится в соответствие с каким-либо знанием, находящимся за пределами
непосредственно чувственно переживаемого. Иными словами, для того чтобы понять
смысл чего-либо, необходимо каким-то образом привлечь прошлый опыт, сопоставить
осмысливаемый объект с этим опытом. Но в явной, «актуальной» форме мы этого,
как показывает самонаблюдение, не проделываем. Поскольку, однако, смысл
возникает и непосредственно переживается нами, следует предположить, что такое
соотнесение осмысливаемого объекта с прошлым опытом все же в какой-то неявной
форме осуществляется. Не производя такого соотнесения актуально, мы проделываем
это как бы «в потенции», т. е. как бы «предчувствуем» возможность подобного
соотнесения, и переживание этого «предчувствования» и есть непосредственное
субъективное переживание смысла.
С этой точки зрения переживание, например, смысла
слова заключается в переживании возможности «развертки» (интерпретации) данного
смысла через посредство каких-то представлений, других слов, также обладающих
смыслом, и т.д. То есть в этом случае, не осуществляя такую развертку в явной
форме, мы, тем не менее, «предчувствуем» саму ее возможность (возможность
соотнесения осмысливаемого с прошлым опытом), и переживание такого
«предчувствования» и есть непосредственное переживание смысла данного слова.
Можно сказать, что смысл, имеющий отношение к какому-либо актуальному
переживанию (ощущению, образу, представлению), есть не что иное, как переживание
заложенных в этом образе или представлении возможностей, т.е., по сути, есть
переживание возможности каких-либо других актуальных переживаний, потенциально
сопряженных с данным осмысливаемым чувственным элементом. Поскольку же эти
другие, возможные чувственные переживания также обладают смыслом, постольку
всякий смысл есть также переживание возможностей других возможностей.
Таким образом, следует признать, что субъективное
бытие обладает как бы «двухслойной» онтологической структурой, оно имеет наряду
с актуальным (чувственным) также и потенциальное (сверхчувственное, смысловое)
содержание. Но такой же «двухслойной» онтологической структурой обладают и
произвольные квантовые объекты. В последнем случае мы можем констатировать
дуализм квантовых наблюдаемых и квантовых состояний. Квантовые наблюдаемые
(результаты измерений) обычно понимаются как результаты актуализации «квантовых
потенций», и, следовательно, по своей форме бытия они соответствуют
актуальному, чувственному содержанию сознания, тогда как квантовые состояния
(описываемые с помощью волновой функции как «набор потенций») естественно было
бы сопоставить со смысловой, сверхчувственной составляющей нашей
субъективности. С этой точки зрения волновая функция и есть изображение
объективно существующего в природе «идеального», сверхчувственного начала,
подобного по своему онтологическому статусу «идеям» Платона.
Другое важное формальное свойство сферы
субъективного – это целостность и временная нелокальность. Свойство
целостности проявляется в том, что наш внутренний мир не слагается механически
из каких-либо независимых друг от друга элементов или изолированных областей.
Напротив, внутренний феноменальный мир обладает особого рода единством, в
котором лишь условно можно выделить какие-либо части или отделы. Точнее
охарактеризовать форму единства сферы субъективного можно как «единое-многое»
(т. е. это множественность, данная в единстве) или же как сопереживание
множества субъективных элементов в едином акте сознания. На уровне чувственных
переживаний эта целостность проявляется в виде «гештальтных» свойств как
отдельных чувственных образов, так и всего «перцептивного поля» в целом. Это
означает, что каждый чувственный элемент переживается не изолированно от других
элементов, но в тесной взаимосвязи с ними, точнее говоря, он переживается в
контексте всего целостного, полимодального перцептивного поля.
Смыслы также не существуют как отдельные,
изолированные друг от друга единицы, – они существуют как сплошное
«смысловое поле», в котором каждый «отдельный», условно выделяемый смысл
обретает свое содержание через соотношение со всеми другими смыслами.
Можно также говорить о единстве смыслов и образов.
Последнее проявляется, в частности, в виде непосредственной осмысленности
чувственного образа. Таким образом, существуют не отдельные «перцептивное» и
«смысловое» поля, но единая структура, состоящая из чувственности и сопряженных
ней смыслов.
Далее следует отметить, что сфера субъективного
обладает не только «пространственной» (одномоментной) целостностью, но и временным
единством. В этом случае можно говорить о «временной глубине» субъективных
явлений. Наши чувственные переживания, в частности, существуют не как
бесконечно тонкий временной «срез» бытия, а как целостное образование,
локализованное в достаточно протяженной временной области, где сосуществуют в
едином акте переживания последовательные (с точки зрения объективного порядка
поступления в сознание) ощущения. Если временная глубина феноменального поля
чувственных переживаний сравнительно невелика (около сотен миллисекунд или
нескольких секунд), то смыслы, по всей видимости, вообще находятся «вне течения
времени», – именно поэтому мы способны мысленно уловить смысл достаточно
протяженного во времени процесса (например, смысл событий, отраженных в книге,
кинофильме).
Одна из возможных интерпретаций смыслов как раз и
заключается в истолковании их как сверхвременных связей настоящих и прошлых
чувственных переживаний, т. е. в феномене смысла проявляется способность
психики устанавливать связи «через время» между различными временными
«пластами» субъективного бытия. Временная нелокальность смыслов, выходящая за
пределы чувственно переживаемого «настоящего», т.е. способность смысла
охватывать помимо настоящего также прошлое и будущее, – это и есть,
вероятно, тот фактор, который объединяет наше сознание в единое надвременное
целое и таким образом обеспечивает тождественность нашего Я во времени.
Свойства целостности и временной нелокальности сферы
субъективного можно также истолковать с позиций квантовой теории, если учесть
особую роль измерительной процедуры в квантовой физике. Основная проблема,
которая возникает при попытке физического истолкования целостности и временной
нелокальности сознания, связана с тем, что материя мозга, если ее рассматривать
с позиций классической физики, представляется как нечто пространственно
«зернистое» (обладающее «атомарной» структурой) и локальное во времени. То есть
материя в этом случае не обладает той формой целостности, которую мы
приписываем сознанию. Однако ситуация существенно меняется, если мы учтем те
изменения в понимании материи, которые внесла квантовая механика.
Действительно, пространственная «зернистость» и временная локализация –
это свойства, которыми непосредственно обладают лишь квантовые наблюдаемые. Но
у нас нет оснований переносить эти свойства на квантовые состояния вне
процедуры измерения.
Согласно принципам квантовой механики, измерение не
просто выявляет предсуществующие свойства квантового объекта, но фактически
создает эти свойства в момент измерения. Причем характер и масштаб создаваемых
в акте измерения «наблюдаемых» свойств существенно зависят от параметров
измерительной процедуры. В таком случае можно предположить, что единство
сознания, отсутствие в сознании «зернистой» (атомарной) структуры, характерной для
материи мозга, объясняются особенностями измерения, которые мозг осуществляет
над гипотетическим «квантовым субстратом сознания». Эти измерения
осуществляются таким образом, что данный «субстрат» воспринимается по
результатам этих измерений как нечто единое, не составленное из частей
(измерение не выявляет его «зернистую» структуру). Поскольку то, что
ненаблюдаемо, не имеет в квантовой физике актуального бытия, постольку и
ненаблюдаемая «зернистость» также не должна обладать каким-либо актуальным,
действительным существованием. Она существует лишь потенциально и может быть
проявлена в других, более «чувствительных» измерениях.
Непосредственным проявлением целостности на уровне
квантового формализма можно считать феномен «квантового перепутывания». Суть
его состоит в том, что состояние сложной многочастичной квантовой системы, в
которой составные части взаимодействуют друг с другом (хотя бы однократно), не
может быть представлено как произведение состояний ее составных частей,
т. е. целое оказывается в этом случае чем-то большим, чем простая сумма
составляющих его частей. Можно сказать, что части здесь обладают
определенностью лишь в контексте целого.
Аналогичным образом можно истолковать с позиций
квантовой теории и временную нелокальность субъективного. Мы можем
предположить, что «действительная» временная динамика квантового объекта
напрямую зависит от временной разрешающей способности измерений, осуществляемых
в мозге. Если эти измерения не фиксируют динамику состояний «субстрата
сознания» на микроинтервалах времени, то следует признать, что эта динамика не
обладает действительным (актуальными) бытием. Иными словами, то, что не
наблюдается, не существует (в актуальной форме).
Временная разрешающая способность измерений в таком
случае задает масштаб нашего субъективного «сейчас»: чем меньше разрешающая
способность, тем больше протяженность субъективного «настоящего». Если
измерение вообще отсутствует, то отсутствует и действительное «течение
времени». Поскольку смыслы в нашей модели соответствуют квантовому состоянию до
или вне измерения, постольку очевидно, что они должны пребывать вне течения
времени. Временность – это свойство лишь чувственных переживаний, но не
смыслового контекста этих переживаний.
Варьируя временное разрешение, мы могли бы изменять
скорость течения «чувственного» субъективного времени. Этим вероятно,
объясняется возможность «замедления» или «ускорения» течения субъективного
времени при некоторых патологических состояниях психики.
Опираясь на особенности квантово-механического
описания материи, можно также дать ответ на вопрос, почему материя с физической
точки зрения представляется как нечто «бескачественное» («чистая
протяженность», по Декарту), тогда как «с внутренней стороны» (как
субъективное) она, напротив, обнаруживает многообразие модально специфических
чувственных качеств (таких, как цвет, запах, вкус и т. п.). Заметим, что в
квантовом случае «качественная однородность» материи проявляется в том, что
уравнения квантовой механики содержат в себе минимум качественно разнородных
параметров (пространственные координаты, время, масса, заряд, другие квантовые
числа). Однако эти уравнения, описывая динамику квантовых состояний (а не
динамику квантовых наблюдаемых), тем самым описывают лишь динамику «чистых
потенций», т. е. в случае мозга – лишь смысловую составляющую сферы
субъективного, которая также бескачественна и может быть интерпретирована как
«чистая информация», лишенная какой-либо определенной «формы представления».
Лишь актуальная составляющая субъективного (чувственность) обладает
качествами, – здесь информация обретает «форму» (определяемую помимо
«качеств» также пространственной и временной локализацией – локализацией в
«субъективном» пространстве и времени). Но эту составляющую субъективного мы
связали с измерительной процедурой, которая как раз не описывается уравнением
Шредингера или его аналогами (как в свое время показал И. фон Нейман). По
сути, эта составляющая в силу своей качественной природы вообще выпадает из
парадигмы «математизированного естествознания», сводящего все различия к
количественным.
Таким образом, бескачественность физического описания
можно объяснить исходя из того, что физика «схватывает» лишь бескачественную,
«смысловую», потенциальную составляющую бытия всего сущего, но не дает описания
того единственного процесса (актуализации, редукции волновой функции), который
как раз и отвечает за возникновение качественной определенности.
Основания для сопоставления сознания и квантовых
компьютеров. Итак, мы установили
некоторый параллелизм свойств квантового и субъективного. Однако речь здесь
идет лишь о наиболее общих, формальных свойствах человеческой субъективности и
физических объектов. Можно утверждать, что форма существования субъективных
явлений в общих чертах совпадает с формой существования квантовых объектов. Но
для того чтобы более убедительно обосновать гипотезу о квантовой природе
человеческого сознания, необходимо также показать, что квантовые системы не
только подобны сознанию по своей форме существования, но и при определенных
условиях способны выполнять те функции, которые, по всей видимости, присущи
человеческому сознанию, т. е. способны существенным образом участвовать в
процессах обработки сенсорной информации, в мышлении, сохранении информации,
планировании поведенческих актов и т. д. Иными словами, необходимо
показать, что, используя квантовые принципы, можно создать некое «устройство»
(возможно, оно будет содержать и некоторые «классические» компоненты), которое
по своим функциональным возможностям будет эквивалентно человеческому мозгу.
Поскольку, однако, функциональные возможности
человеческого мозга в точности не известны, имеет смысл вопрос о том, может ли
квантовая система выполнять сложные психические функции, заменить другим, более
доступным для исследования вопросом: может ли квантовая система выполнять
функцию универсального компьютера, при этом достаточно «мощного», чтобы можно
было надеяться создать на его основе систему искусственного интеллекта,
функционально эквивалентного человеческому сознанию.
Последняя проблема распадается на ряд подпроблем, из
которых по крайней мере две мы можем уже сейчас содержательно обсудить.
Первая – это проблема принципиальной возможности создания квантового
компьютера, т.е. универсального вычислительного устройства, существенным
образом использующего квантовые принципы. Данная проблема в настоящее время
имеет вполне определенное, а именно – положительное решение. Как показано
в работах Р. Фейнмана, Д. Дейча и некоторых других авторов [6]
универсальный квантовый компьютер в принципе создать возможно (т. е. принципы
квантовой механики по крайней мере не исключают такой возможности). Более того,
как отмечалось выше, сегодня квантовый компьютер уже перестал быть лишь
теоретической возможностью: существуют примитивные действующие модели такого
компьютера [7].
Вместе с тем известно, что квантовые вычисления сами
по себе неустойчивы [8]. Если бы удалось построить вычислительную машину,
целиком основанную на квантовых принципах, то она вскоре перестала бы нормально
функционировать, хотя бы из-за необратимого расплывания волновых пакетов
составляющих ее частиц (существенную роль здесь играет также нелинейный
характер вычислительного процесса). Для осуществления устойчивых вычислений
нужна гибридная система, сочетающая классические и квантовые принципы. Отсюда
понятно, почему необходимы подчиненные классическим законам нервные процессы.
Роль «классической» подсистемы заключается в стабилизации, регуляции
«квантовой» подсистемы нашего мозга, в ее управлении. «Классическая» подсистема
задает для «квантовой» внешний потенциал и граничные условия – и тем самым
задает характер ее функционирования. «Классическая» подсистема также
осуществляет измерения над «квантовой», и именно этот измерительный процесс,
как мы полагаем, создает «актуально переживаемое», т. е. «чувственность».
В целом функциональное сознание – это продукт
совместной деятельности «классической» и «квантовой» подсистем, хотя
субъективно сознание коррелятивно только квантовым состояниям. (Конечно,
проводимое здесь различие «классического» и «квантового» не является
абсолютным. «Классическая» подсистема также обладает квантовыми свойствами, но
эти свойства проявляются лишь на уровне составляющих ее микроскопических
частей, тогда как «квантовая» подсистема проявляет свои квантовые свойства в
макромасштабе. Иными словами, «классическая» подсистема – это некоторое
усреднение по множеству индивидуальных микроскопических квантовых систем.)
Вторая проблема состоит в том, могут ли квантовые
компьютеры (вернее, гибридные системы, содержащие «классические» и «квантовые»
элементы) обеспечить достаточную вычислительную мощность (выражаемую, например,
в количестве операций в секунду и также в объеме доступной памяти), которая
позволила бы осуществлять такую же по сложности обработку информации, какая
осуществляется в человеческом сознании. Трудность здесь в том, что мы не знаем,
какая именно вычислительная мощность будет достаточной. Поэтому мы ограничимся
лишь сравнением возможностей «классических» и квантовых компьютеров.
То, что гибридные системы, сочетающие классические и
квантовые принципы, будут обладать большими моделирующими возможностями, чем
«классические» вычислительные системы, у специалистов в области «компьютерных
наук» не вызывает сомнений [9]. Здесь прежде всего нужно отметить, что
существует обусловленный фундаментальными физическими принципами предел роста
вычислительной мощности «классических» вычислительных устройств. Скорость
осуществления логических операций и скорость поиска нужной информации в памяти
лимитированы, с одной стороны, предельной скоростью распространения сигнала в
вычислительном устройстве, а с другой – предельными размерами этого
устройства. Поскольку скорость распространения сигнала ограничена скоростью
света, существует лишь один радикальный способ увеличить быстродействие
компьютера, – это миниатюризация его элементарной базы. Однако когда
характерные размеры деталей становятся меньше 0,1 мкм, вступают в силу
квантовые законы. Таким образом, сама задача повышения вычислительной мощности
компьютера ведет нас к необходимости рассмотреть возможность замены
«классических» принципов обработки информации – квантовыми. (Нам могут
возразить, указав, что увеличение вычислительной мощности возможно также и за
счет использования параллельных вычислений. Однако и здесь существуют пределы,
и полученный выигрыш оказывается не особенно значительным. Если для
однопроцессорных «классических» вычислительных систем предельная мощность
составляет величину порядка 109 бит/с, то для параллельных
вычислительных систем – порядка 1012 бит/с [10]. То есть
использование параллельных вычислений дает выигрыш, причем не для всех типов
решаемых задач, в среднем не более чем на три порядка).
Таким образом, переход к квантовым принципам
осуществления вычислений является, по-видимому, совершенно неизбежным этапом
эволюции компьютеров.
Вместе с тем необходимо иметь в виду, что с точки
зрения гипотезы о квантовой природе сознания предполагаемый выигрыш в
вычислительной мощности при переходе на квантовые принципы не может быть
обусловлен только дальнейшей миниатюризацией вычислительного устройства. Если
бы это было так, то мы должны были бы предположить микроскопические размеры
«квантового субстрата сознания» и «поместить» его, например, внутрь единичной
нервной клетки. Все это, однако, представляется малоправдоподобным с точки
зрения физиологии. Даже если сознание связано с внутриклеточными процессами,
следует допустить, что одним и тем же Я обладают по крайней мере десятки тысяч
или даже миллионы нервных клеток. Иными словами, гипотетический «квантовый
субстрат сознания», по-видимому, нужно представлять как некое коллективное
макроскопическое квантовое состояние (наподобие, скажем, сверхпроводящего
состояния), охватывающее если не весь мозг, то по крайней мере весьма
значительные массы нервной ткани. В этом случае выигрыш, связанный с «миниатюризацией»
(использованием, например, в качестве «рабочих элементов» внутриклеточных
структур молекулярного уровня) утрачивается, так как время одного «такта»
вычисления не может быть меньше времени, необходимого для обмена информацией
между удаленными участками мозга, составляющими части «квантового субстрата
сознания».
Таким образом, если наша гипотеза верна, должен
существовать какой-то иной механизм повышения производительности квантовых
вычислений, не зависящий от размеров квантового компьютера. И такой механизм
действительно существует. Как показали Д. Дейч [11] и ряд других авторов,
рост вычислительной мощности квантового компьютера может быть достигнут за счет
использования квантово-механического принципа суперпозиции. Установлено, что,
используя принцип суперпозиции квантовых состояний, можно достигнуть такой
степени «квантового параллелизма» в обработке информации, которая недоступна
«классическим» системам.
В настоящее время ведутся интенсивные исследования в
этом направлении [12]. В частности, в последние годы были построены конкретные
алгоритмы для квантового компьютера, которые позволяют, используя принцип
суперпозиции, решать некоторые математические задачи (такие, как определение
периода последовательности, факторизация, поиск в базах данных и др.) гораздо
эффективнее, чем это возможно при помощи компьютеров, основанных на
классических принципах. Как уже отмечалось, недавно исследования возможностей
квантовых компьютеров перешли из области чисто теоретической в область
практическую: группой ученых из корпорации IBM, Массачусетского
технологического института, Калифорнийского и Оксфордского университетов был
продемонстрирован простейший действующий квантовый компьютер, элементами
которого служат атомы водорода и углерода в молекуле трихлорэтилена, а
считывание результата осуществляется с помощью эффекта ядерного магнитного
резонанса. Квантовые компьютеры такого типа могут быть использованы для
сортировки неупорядоченных записей в базах данных. В частности, сообщается о
демонстрации квантового алгоритма (на ядерных спинах трихлорметана), способного
выполнить за одно действие процедуру, аналогичную идентификации за одну попытку
изображения на каждой стороне одной монеты (см. [13]).
Далее мы рассмотрим более детально свойства квантовых
компьютеров и сопоставим их с некоторыми функциональными свойствами
человеческого сознания.
Свойства квантовых компьютеров. Прежде всего остановимся на типичной схеме устройства
и основных принципах функционирования квантового компьютера. Обычно в качестве
модели квантового компьютера рассматривают упорядоченный набор двухуровневых
квантовых систем, т.е. систем, имеющих два ортогональных базисных квантовых
состояния (примером таких состояний могут служить возбужденное и основное
состояния атома, состояния с различной ориентацией спина и т. п.). Каждая
из таких двухуровневых систем выполняет в квантовом компьютере функцию
элементарной ячейки памяти. Используя достаточно большой набор двухуровневых
систем («квантовый регистр»), мы можем записать и сохранить в виде двоичного
кода какое-либо число, кодирующее конкретный единичный «вход» (начальное
состояние) квантового компьютера.
Вычислительный процесс можно изобразить с помощью
унитарного оператора эволюции U, действие которого переводит (как правило,
обратимым образом) исходный набор двухуровневых систем («вход») в новое
квантовое состояние, кодирующее результат вычисления для данного конкретного
«входа». Однако до того как мы применим к исходному состоянию оператор U, мы
можем перевести каждую из двухуровневых систем в состояние суперпозиции ее
базисных состояний таким образом, что вся совокупность двухуровневых систем как
целое может быть описана как суперпозиция всех возможных начальных состояний
квантового регистра. Если мы имеем N линейно упорядоченных двухуровневых
систем, то получим суперпозицию, состоящую из 2N членов,
каждый из которых изображает допустимый вход квантового компьютера. Применяя U
к данной суперпозиции, мы преобразуем исходную суперпозицию всевозможных
«входов» квантового компьютера в суперпозицию, содержащую всевозможные
результаты вычисления. То есть за один вычислительный такт квантовый компьютер,
используя принцип суперпозиции, способен параллельно вычислить экспоненциальное
множество значений интересующей нас функции, соответствующей действию оператора
U.
Существенная проблема, однако, возникает в связи с
тем, что нам далее необходимо каким-то образом «прочитать» полученный результат
вычисления. Для этого мы должны осуществить измерение, которое, согласно
принципам квантовой механики, разрушает полученную в результате вычисления
суперпозицию и дает нам в конечном итоге лишь одно-единственное значение
функции, причем значение, выбранное случайным образом из экспоненциального
набора всех вычисленных квантовым компьютером значений данной функции. Если нас
интересуют и другие результаты вычисления или интересует, например, принимает
ли функция какое-то определенное значение в заданной области определения, то мы
должны многократно повторить вычислительную процедуру с самого начала и делать
это до тех пор, пока не получим ответ на интересующие нас вопросы.
В результате выигрыш в скорости, который мы имеем на
первом этапе благодаря принципу суперпозиции, полностью теряется на втором
этапе, когда мы пытаемся извлечь из квантового компьютера интересующий нас
результат вычисления. Однако мы все же можем построить эффективный квантовый
алгоритм, позволяющий решать ряд достаточно сложных задач гораздо эффективнее
(за меньшее число тактов), чем с помощью любого алгоритма для классического
компьютера. Так П. Шор описал квантовый алгоритм, который позволяет
разложить число из N цифр на простые множители примерно за N2
операций, тогда как, чтобы сделать это на обычном компьютере, требуется как
минимум exp(N)1/3 операций [14]. Этот эффект ускорения
вычислений достигается за счет использования дополнительных операторов,
преобразующих исходную суперпозицию, и в особенности за счет эффекта
интерференции квантовых состояний. Такие дополнительные меры позволяют как бы
«усилить» нужный нам результат (в частности, путем копирования некоторых
фрагментов суперпозиции, осуществления дополнительных измерений на
промежуточных этапах вычислительного процесса и т. п. [15]) и таким
образом резко сократить число повторений вычислительного процесса.
Аналогия свойств сознания и квантовых компьютеров. Попытаемся теперь провести некоторые аналогии между
квантовым компьютером и человеческим сознанием. Во-первых, представляется
очевидным, что наше сознание обладает способностью параллельно обрабатывать
огромные объемы сенсорной (например, визуально воспринимаемой) информации. Об
этом говорит хотя бы то, что когда я открываю глаза, я сразу же вижу и опознаю
вокруг себя огромное множество разнообразных предметов. Как показывают
эксперименты, построение образа объекта, включая его категориальное
распознавание, осуществляется в среднем примерно за 200–500 мсек. За это время
наш мозг должен осуществить колоссальное множество операций с каждой единицей
сенсорной информации, в том числе (для зрительной модальности) выделить фигуру
из фона, учесть движения глаз и тела, распознать образ, идентифицировать
движущиеся предметы и т. д. Если допустить, что по крайней мере большая
часть этих операций осуществляется непосредственно в нашем сознании, то надо
признать, что сознание способно к параллельной обработке больших объемов
информации. Причем эта обработка производится обычно за один «вычислительный
такт», поскольку мы, как правило, не наблюдаем субъективно какой-либо динамики
построения чувственного образа (за исключением особых экспериментальных ситуаций,
в которых эта динамика наблюдается, вероятно, как артефакт, созданный
ограничением времени восприятия). Обычно мы сразу видим вещь как целостный,
законченный, осмысленный предмет. Но, как мы отмечали выше, таким же свойством:
за один такт параллельно осуществлять экспоненциальное множество
операций – обладают и квантовые компьютеры.
Далее, параллельные процессы в сознании, например
процессы параллельного визуального восприятия сразу нескольких объектов, не
являются абсолютно независимыми друг от друга. Как показали исследования
гештальт-психологов, каждый предмет воспринимается нами в контексте единого
целостного «перцептивного поля» (так называемые «полевые эффекты» восприятия).
Вместе с тем параллельные вычисления в квантовом компьютере также не являются
независимыми. Если, например, имеются две ветви вычислительного процесса,
приводящие к тождественному результату, то в соответствии с принципами
квантовой механики между этими ветвями возникает интерференция, т. е.
вычислительный процесс в одной ветви либо подавляет, либо усиливает аналогичный
процесс в другой ветви.
Гипотеза квантовой природы сознания позволяет также
разрешить один психологический парадокс. С одной стороны, достаточно очевидно,
что наш мозг, чтобы он мог выполнять присущие ему функции, должен обладать
огромной вычислительной мощностью, в частности огромной пропускной
способностью, позволяющей ему параллельно обрабатывать огромные массивы
сенсорной информации в реальном масштабе времени. Однако, с другой стороны,
прямые измерения показывают, что пропускная способность человеческой психики
смехотворно мала и составляет, по оценкам разных исследователей, от 5 до 70
бит/с. Достаточно очевидно, что «узким местом» здесь, как и в квантовом
компьютере, является процедура считывания результатов обработки информации. Мы
способны одновременно воспринять и опознать огромное количество различных
объектов и сконструировать из их образов единое осмысленное «перцептивное поле»
актуально переживаемого. Но мы, как правило, не можем сразу, без дополнительных
затрат когнитивных ресурсов дать ответ на вопрос, есть ли среди воспринимаемых
нами объектов тот или иной конкретный предмет. (Например, если мы воспринимаем
большую таблицу с числами, то, несмотря на то что мы видим ее как некое
осмысленное целое, мы, тем не менее, не можем сразу же ответить на вопрос, есть
ли среди этих чисел, например, число 10 или же нет.)
По всей видимости, в нашем сознании в каждый момент
времени в «потенциальной» форме содержится огромная, сложным образом
структурированная информация, включающая экспоненциальное множество ответов на
самые разнообразные вопросы относительно воспринимаемых нами в данный момент
объектов (что и создает эффект непосредственной осмысленности видимого), однако
доступ к этой информации «извне» чрезвычайно ограничен. Реально в каждую
единицу времени мы можем дать ответ лишь на один-единственный вопрос, да и то
для этого, как правило, требуются дополнительные когнитивные операции и
соответственно дополнительные затраты времени.
Точно так же квантовый компьютер содержит в себе в
виде суперпозиции квантовых состояний огромное множество результатов
вычисления, однако доступ к этой информации весьма ограничен и требуются
дополнительные операции, для того чтобы получить ответ на тот или иной вопрос
относительно этих уже имеющихся в наличии результатов вычисления. То, что
именно измерение, которое в нашей модели «квантового сознания» коррелятивно
чувственным переживаниям, осуществляет извлечение необходимой информации и
делает ее доступной для внешнего наблюдателя, на уровне сознания соответствует
тому факту, что для того, чтобы «осознать» (отрефлексировать) то или иное
содержание в составе, например, воспринимаемой с помощью зрения «картины мира»,
необходимо буквально увидеть это содержание, пережить его как непосредственный
сенсорный образ. (Я не могу ответить на вопрос, есть ли в таблице число 10,
пока непосредственно не увижу эту десятку.)
Если мозг действительно представляет собой некое
подобие квантового компьютера, то он, очевидно, должен обладать эффективным
алгоритмом усиления «полезных» результатов квантового вычисления, что дает ему
возможность решать сложные когнитивные задачи за минимальное число шагов. Столь
же эффективных и одновременно универсальных квантовых алгоритмов мы пока не
имеем. Отметим, что из всех описанных в настоящее время квантовых алгоритмов
наибольшее значение для решения специфических когнитивных задач имеет, по всей
видимости, описанный Л.К. Гровером квантовый алгоритм быстрого поиска
информации в базах данных [16]. Этот алгоритм можно сопоставить с механизмом
быстрого поиска информации в долговременной памяти. (Если, например, в базе
данных содержится 10000 записей, то «классическому» компьютеру потребуется
осуществить 5000 проверок, чтобы гарантированно обнаружить нужную информацию,
тогда как квантовому компьютеру, использующему алгоритм Гровера, для этого
понадобится всего 100 вычислительных шагов).
Отметим, наконец, еще одну аналогию между свойствами
сознания и свойствами квантовых компьютеров. Большинство известных моделей
квантовых компьютеров основаны на идее осуществимости в квантовом компьютере
полностью обратимого вычислительного процесса, что позволяет производить
вычисления без диссипации энергии (которая привела бы к разрушению
когерентности и сделала бы невозможным квантовый вычислительный процесс). Но
физическая обратимость вычисления предполагает его логическую обратимость, а
последняя, в свою очередь, предполагает полное отсутствие потери информации в
ходе вычислительного процесса. Иными словами, квантовый компьютер должен сохранять
всю исходную информацию на протяжении всего вычислительного процесса. Но как
показывают некоторые исследования (см., например, работу У. Пенфилда и
П. Перо [17]), человеческий мозг также на самом деле ничего не забывает.
Затрудняется лишь доступ к той или иной хранящейся в нем информации. Не есть ли
это следствие обратимого характера квантовых вычислений, осуществляемых в
мозге?
Итак, мы видим, что не только предельно общие свойства
сознания имеют аналоги на квантовом уровне, но и аналогичны также более
частные, функциональные свойства сознания и квантовых компьютеров.
Вместе с тем следует признать, что рассматриваемые в
настоящее время в литературе проекты квантовых компьютеров, основанные на идее
использования квантовых регистров – множества упорядоченных, строго
локализованных в пространстве двухуровневых квантовых систем, в которых
отдельные элементы, по крайней мере в начале и в конце вычислительного
процесса, совершенно не зависят друг от друга, – мало соответствуют
гипотетическим свойствам «квантового сознания», каким мы его описали ранее. В
частности, «классический» квантовый компьютер не удовлетворяет описанным выше
критериям целостности, которые исключают возможность изолированного
манипулирования отдельными частицами или атомами, входящими в «квантовый
субстрат сознания». Но именно такую возможность и предполагают обычные модели
квантовых компьютеров. Эту трудность, однако, можно обойти, если предположить,
что измерению каждый раз подвергается лишь какая-то малая часть суммарного
квантового регистра, так что квантовый компьютер постоянно пребывает в
«перепутанном» состоянии, возникающем в результате взаимодействия отдельных
«квантовых битов» (кубитов).
Кроме того, обычные квантовые компьютеры неустойчивы к
тепловым флуктуациям, поэтому исключается возможность долгосрочного хранения
информации в квантовых регистрах. Для осуществления достаточно длительного
вычисления требуются дополнительные меры (например, использование квантовых
кодов, исправляющих ошибки), для того чтобы активно компенсировать процессы
декогеренции, вызванные слабыми тепловыми флуктуациями, которые способны
преждевременно разрушить суперпозицию квантовых состояний. Установлено, что при
относительно невысоких требованиях к безошибочному выполнению элементарных
операций методы квантовой коррекции ошибок могут обеспечить устойчивую работу
квантового компьютера. Ряд авторов показали возможность также «пассивного»
подавления эффектов декогеренции – за счет использования свойств симметрии
системы, состоящей из «квантового регистра» и внешнего «резервуара» [18].
Имеются и другие предложения – например, использовать «квантовый эффект
Зенона» [19]. Интересной в этом плане представляется также предложенная
Дж. Кастагноли, А. Экертом и С. Маккиавелло модель квантового вычисления,
основанного на принципе «квантового отжига» (quantum anneling). В этом случае
процесс вычисления осуществляется через релаксацию исходной квантовой
суперпозиции к одному из базисных системы. Примечательно, что в данном случае
диссипативное взаимодействие с окружением выполняет конструктивную роль и не
является помехой для квантового вычисления. Важно также отметить, что
вычисление в этой модели осуществляется за один вычислительный такт [20].
Не исключено, что для устойчивого хранения информации
и достаточно длительного сохранения квантовых суперпозиций, необходимых для
реализации «квантового параллелизма», потребуется использование
макроскопических когерентных квантовых состояний материи (наподобие
сверхпроводящего или сверхтекучего состояния). Но в этом случае утрачивается
возможность контролировать поведение отдельных квантовых частиц, составляющих
макроскопический квантовый бозе-конденсат, и, следовательно, суперпозиция с
астрономическим числом составляющих ее членов, необходимая для эффективных
квантовых вычислений, должна создаваться другим способом, например за счет
множественного расщепления базисных квантовых состояний, характеризующих
макроскопическое квантовое состояние как единое целое.
Попытаемся теперь хотя бы в общих чертах представить
как может функционировать «квантовый механизм сознания». Назовем его для
краткости «Я-процессор». Учитывая рассмотренную выше аналогию квантового и
субъективного, мы прежде всего должны предположить, что взаимодействие между
«классической» и «квантовой» подсистемами мозга осуществляется таким образом,
что в результате этого взаимодействия измерению подвергается лишь какая-то
очень небольшая часть совокупного физического состояния «Я-процессора». Функция
«ненаблюдаемой» составляющей (которая в нашей модели соответствует идеальной,
смысловой составляющей сферы субъективного) – это, по-видимому, хранение и
обработка информации, в частности информации, поступающей от органов чувств, а
также осуществление мыслительных операций. «Наблюдаемая» (измеряемая) часть
«Я-процессора» – та, которая в нашей модели коррелятивна «актуально
переживаемому» (чувственности), – по-видимому, «сообщает» вовне (другим
мозговым структурам) результаты обработки информации, которую осуществляет
«Я-процессор». Таким образом, посредством чувственных переживаний «Я-процессор»
сообщается с внешним миром. С этой точки зрения субъективная «чувственность»
(образы, ощущения) – это, если продолжить аналогию с компьютером, своего
рода «дисплей» («Я-дисплей»). Функцию «Я-процессора» в общих чертах можно
представить как отображение множества «входов» (задаваемых, по-видимому, через
внешний потенциал и граничные условия) на множество «выходов» –
результатов измерения, отражающих состояние «Я-дисплея».
Отсюда, в частности, следует, что то, что мы
непосредственно переживаем в чувственной форме (наши ощущения, образы), –
это отнюдь не «вход», а напротив, «выход», т. е. конечный продукт работы
нашего сознания. Следовательно, совершенно не верна классическая схема,
согласно которой познание начинается с ощущений и заканчивается абстрактным
понятием, т. е. чем-то внечувственным. На самом деле все как раз наоборот.
Исходный пункт познания – это, по-видимому, «внечувственный» процесс
воздействия внешнего потенциала при заданных граничных условиях на квантовое
состояние мозгового «квантового компьютера» (это воздействие не эквивалентно
измерению и не должно приводить к возникновению актуальных переживаний).
Ощущение же, образ или представление – это конечный результат
познавательного процесса, его итог, результат «считывания» результатов
вычисления «Я-процессора». Отсюда становится понятен парадоксальный, как бы
«вывернутый наизнанку» порядок формирования чувственного образа: от
общего – к частному. Вначале «схватывается» обобщенная, целостная,
абстрактная картина, а лишь затем – отдельные части. При этом смысл
(сверхчувственное) опережает восприятие физических параметров раздражителя
(чувственного). (Отметим, что представлениям в нашей модели соответствуют
«неполные» измерения, т.е. такие измерения, которые дают лишь частичную информацию
о представляемом объекте на уровне «Я-дисплея». Поэтому возможны «абстрактные
представления», например представление движения или цвета объекта без
представления его формы, а также возможны «нечеткие», неопределенные
представления.)
Из этого вытекает на первый взгляд парадоксальный
вывод: мы должны допустить принципиальную возможность восприятия без ощущений и
образов. Такого рода восприятие может иметь место в том случае, когда сенсорная
информация, вводимая в сознание, далее не выводится в сколько-нибудь полном
объеме на «Я-дисплей», но некоторые обобщенные результаты обработки этой
информации все же каким-то образом (например, через абстрактные представления)
сообщаются вовне. В этом случае, например, возможно видение без зрительных
ощущений – в форме прямого «схватывания» смысла предмета. Интересно, что
такого рода «видение» без зрительных ощущений действительно существует, –
это феномен «слепозрения», когда больной, категорически отрицая наличие
каких-либо зрительных ощущений, фактически способен как бы «сверхчувственным»
способом «воспринимать» окружающее (например, он способен правильно определить,
что за предмет находится на некотором расстоянии от него [21]).
Если актуальная, чувственная составляющая нашей
субъективности есть результат осуществления квантового измерения, то можно
ожидать, что по крайней мере в отдельных случаях акт формирования чувственного
образа будет иметь характер спонтанного выбора из некоторого набора
альтернатив. И действительно, в определенных ситуациях мы наблюдаем альтернативный,
вероятностный характер восприятия. Так, например, вероятностным является
процесс обнаружения слабого сигнала на фоне помех. Другой пример –
восприятие «двойственных изображений». В этих случаях чувственный образ
неоднозначно связан с физическими параметрами сенсорного сигнала, что,
возможно, объясняется квантовой природой сознания. В то же время, так же как
результат квантового измерения при определенных условиях может быть однозначно
предопределен (когда измеряемая величина имеет в данном состоянии вполне
конкретное значение), так и чувственное восприятие в обычных условиях вполне
однозначно определяется характером стимуляции.
Рассмотрим теперь в общих чертах, как может
осуществляться обработка информации в «Я-процессоре». Конечно, верный ответ на
этот вопрос может дать только конкретное исследование мозга. Однако важную
информацию о работе «Я-процессора» можно получить, используя метод
интроспекции, ведь «Я-процессор» – это я сам, моя субъективность.
Здесь мы замечаем, что обработка информации в нашей
субъективности осуществляется преимущественно симультанно – сразу большими
«порциями» и за один «такт», и лишь достаточно сложные познавательные задачи
разбиваются на ряд последовательных «умственных действий». Это говорит о том,
что сознание действует отнюдь не как обычный последовательный компьютер,
выполняющий с помощью большого числа дискретных элементарных шагов жестко
заданную программу. Кроме того, информация не переводится в символическую
форму, она представлена в виде некоего изоморфного подобия объекта. Таким
образом, «Я-процессор» – это скорее нечто подобное аналоговым
вычислительным устройствам, в которых преобразование информации осуществляется
за один «такт» путем закономерной симультанной перестройки физического
состояния данного устройства. Если продолжить аналогию с квантовым компьютером,
то следует признать, что мозг, вероятно, обладает столь эффективным алгоритмом
«усиления» нужных элементов суперпозиции, что вычисление завершается за один
вычислительный такт или по крайней мере требуется небольшое число повторных
измерений. Такое «усиление» требует, по-видимому, весьма сложного,
многоэтапного преобразования исходной волновой функции, которое, однако,
осуществляется «в потенциальном плане» и, таким образом, субъективно не
переживается как последовательная смена актуальных «состояний сознания».
Заметим, что «механизм усиления» в данном случае, вероятно, и есть квантовый
коррелят механизма внимания. (В последнее время в ряде работ было показано, что
некоторые достаточно простые задачи квантовый компьютер действительно может
решать за один «такт», тогда как лучшие классические алгоритмы требуют
выполнения некоторой последовательности вычислительных шагов, причем число
необходимых шагов линейно возрастает с ростом размерности задачи. Мы имеем в
виду такие задачи, как бинарный поиск, а также комбинаторный поиск при условии
сильной структурированности задачи [22].)
Продолжая аналогию с квантовым компьютером, можно
предположить, что акт интуитивного «схватывания» некоторого «умственного
содержания» соответствует стадии квантового вычисления, связанной с действием
оператора U, а «дискурс» (поэтапное, последовательное размышление) – с
серией измерений, каждое из которых меняет направление вычислительного
процесса, а именно, скачкообразно изменяет квантовое состояние и, вероятно,
одновременно вносит коррекцию в квантовый алгоритм. Каждой чувственной
модальности могут соответствовать специфический квантовый алгоритм обработки
информации и свой специфический способ измерения результатов вычисления. Автономность
этих алгоритмов влечет за собой несоизмеримость опыта, полученного в различных
чувственных модальностях, что, вероятно, и создает эффект «качественной»
разнородности модально специфических ощущений. (Качественную разнородность
ощущений внутри каждой модальности можно объяснить потерей в ходе измерения
информации о количественных различиях квантовых состояний, кодирующих те или
иные «качества», при одновременном сохранении информации о самом наличии таких
различий.)
Волевым актам следует сопоставить измерения, которые
«считывают» результаты «квантовых вычислений», соответствующих процессу
принятия поведенческих решений («интенсивность» чувственного переживания
волевого акта при этом минимальна). В этом случае измерение приводит к редукции
квантовой суперпозиции, члены которой изображают различные решения проблемной
ситуации, в которой в данный момент находится организм. Этот процесс редукции
соответствует спонтанному выбору среди множества допустимых поведенческих
альтернатив. Необходимость такого выбора связана, по-видимому, с тем, что в
данном случае отсутствует (в силу творческого характера решаемых задач)
стандартный алгоритм, который позволил бы заранее «усилить» один-единственный
член суперпозиции, соответствующий «оптимальному» решению проблемной ситуации.
(Такого рода «усиление» одного из членов суперпозиции, вероятно, имеет место в
случае чувственного восприятия, поскольку здесь используется, как
представляется, достаточно стандартный алгоритм, что в конечном итоге
обеспечивает относительную предсказуемость и детерминированность чувственного
образа.) В этом акте спонтанного выбора проявляется наша уникальная
индивидуальность. (С этой точки зрения уникальность нашего Я есть коррелят
квантовой стохастичности, т. е. наша личная уникальность проявляется на
физическом уровне как принципиальная непредсказуемость квантовых процессов
редукции волновой функции.)
Эмоциональным переживаниям соответствует какой-то
иной, альтернативный и, по-видимому, более древний по происхождению квантовый
алгоритм, который также позволяет принимать решения в различных проблемных
ситуациях. Таким образом, воле и аффектам соответствуют два различных, отчасти
конкурирующих друг с другом механизма принятия поведенческих решений.
То содержание квантового регистра, которое непосредственно
не отражено в измерении, тем не менее, способно косвенно влиять на результаты
других измерений. Это и есть «бессознательное», оказывающее косвенное
воздействие на «сознательное» поведение. Из-за отсутствия адекватной
измерительной процедуры некоторая информация не может использоваться достаточно
широко и, таким образом, не может быть предметом рефлексии, хотя и продолжает
участвовать в «квантовых вычислениях». Отсюда и проистекает представление о
сознании как о «доске объявлений» [23] и о бессознательном как о психической
информации, доступ к которой весьма ограничен.
В пользу модели сознания как квантового компьютера
говорит также тот факт, что мозг осуществляет явно избыточную семантическую
обработку информации, – например, в процессе решения перцептивных задач
актуализируются, как показывают эксперименты, и те семантические связи, которые
иррелевантны по отношению к текущей задаче [24]. Это говорит о том, что мозг не
испытывает каких-либо затруднений в осуществлении операций параллельного просмотра
огромного числа информационных файлов. Сложности для него существуют лишь в
отборе релевантной информации. Интересно также, что осознание (актуализация)
влечет за собой устранение иррелевантных семантических связей, т. е.
соответствует акту «редукции» набора потенциально возможных семантических
связей [25].
В заключение остановимся на возможных способах решения
квантовым сознанием интеллектуальных, сенсорных и иных задач, таких как
распознавание образов, выбор оптимальной стратегии поведения и т. п. Представляется
маловероятным, что, решая типичные для человеческого интеллекта задачи, наш
мозг изначально использует что-то подобное эвристическим алгоритмам,
существенно сокращающим число просматриваемых альтернатив. Уже само создание
таких алгоритмов требует интеллектуальных усилий, и, таким образом,
эвристические алгоритмы не могут рассматриваться как первичный и основной
механизм человеческого интеллекта. Представляется более вероятным, что наш мозг
использует самый простой и универсальный метод, а именно, метод сплошного
перебора вариантов (хотя, вероятно, многократное предъявление однотипных задач
ведет к модификации алгоритма в направлении сокращения объема просматриваемых
альтернатив). Вместе с тем, как мы видели ранее, квантовый компьютер как раз более
всего подходит для решения разнообразных задач методом сплошного перебора (за
счет использования практически неограниченной способности к осуществлению
параллельных вычислений). Это еще один дополнительный аргумент в пользу
гипотезы квантовой природы сознания.
1. См.: Bohm D. Wholeness and the
implicate order. – L., 1983; Penrose R. The emperor's new
mind. – L., 1989; Id. Shadows of the mind. – L., 1993; Stapp H.P.
Why classical mechanics cannot naturally accommodate consciousness but quantum mechanics
can // Psyche. – 1996. – V. 2(21); Id. Mind, matter,
and quantum mechanics. – Berlin, 1993; Hameroff S.,
Penrose R. Orchestrated reduction of quantum coherence in brain
microtubules: A model of consciousness // Toward a Science of
Consciousness: The First Tucson Discussions and Debates. – Tucson, 1996; Hameroff S.
Quantum coherence in microtubules: A neural basis of emergent
consciousness // Journ. of Consciousness Studies. – 1994. – No
1. – P. 91–118; Sarfatti J. Is consciousness a violation
of quantum mechanics // Toward a Science of Consciousness: The First
Tucson Discussions and Debates.
2. См.: Deutsch D. Quantum
theory, the church-turing principle and the universal quantum computer //
Proc. Roy. Soc. L. – 1985. – A400; Shor P.W. Algorithms
for quantum computation: Discrete log and factoring // Proceedings of the
35th Annual Symposium on the Foundations of Computer Science.
IEEE. – Computer Society Press, 1994. – P. 124; Grover L.K.
A fast quantum mechanical algorithm for datebase search // Proceedings,
STOC. – 1996.
3. См.: Shor P.W. Algorithms for
quantum computation…
4. Иванов Е.М. Материя и
субъективность. – Саратов, 1998.
5. Там же.
6. См.: Feynman R. Simulating physics
with computers // Int. Journ. Of Theoretical Physics. – 1982. –
V. 21, No 6/7. – P. 467–488; Deutsch D. Quantum
theory, the church-turing principle and the universal quantum computer.
7. См.: Chuang I.L., Gershufeld N.,
Kubinec M. Experimental implementation of fast quantum
searching // Phys. rev. let. – 1998. – V. 80, No 15.
8. См.: Castagnoli G. Quantum steady
computation // Int. Jorn. of Modern Physics. – 1991. –
V. 5, No 13. – P. 2253–2269.
9. См.: Feynman R. Simulating physics
with computers; Deutsch D. Quantum theory, the church-turing
principle and the universal quantum computer; Дорфман В.Д.,
Иванов Л.В. ЭВМ и ее элементы: Развитие и оптимизация. – М.,
1988.
10. См.: Дорфман В.Д.,
Иванов Л.В. ЭВМ и ее элементы…
11. См.: Deutsch D. Quantum
theory…
12. См.: Grover L.K. A fast
quantum mechanical algorithm…; Hirvensalo M. Copyng quantum computer
makes NP-complete problems tractable // TUCS Technical Report
No 161. – 1989; Steane A. Quantum computing //
Repts.progr. phys. – 1998. – V. 61, No 2; Килин С.Я.
Квантовая информация // УФН. – 1999. – Т. 169, № 5; Валиев К.А.
Квантовые компьютеры: можно ли их сделать большими? // УФН. –
1999. – Т. 169, № 6.
13. См.: Килин С.Я. Квантовая
информация.
14. См.: Shor P.W. Algorithms for
quantum computation…
15. См.: Hirvensalo M. Copyng quantum
computer…
16. См.: Grover L.K. A fast
quantum mechanical algorithm…
17. См.: Penfield W., Perot P. The
brains record of audial and visual experience // Brain. –
1963. – V. 83. – P. 595–601.
18. См.: Килин С.Я. Квантовая
информация.
19. См.: Валиев К.А. Квантовые
компьютеры…
20. См.: Castagnoli G., Ekert A.,
Macchiavello C. Quantum computation: from the sequential approach to
simulated annealing // Int. Journ. of Theor. Physics. – 1998. –
V. 37, No 1.
21. См.: Зеки С. Зрительные образы в
сознании и в мозге // В мире науки. – 1992. No 11–12.
22. См.: Hogg T. Highly structured
searches with quantum computers // Phys. rev. let. – 1998. –
V. 80, No 11; Grover L.K. Quantum computers can search
arbitrarily lage datebases by a single query // Phys. rev. let. –
1997. – V. 79, No 23.
22. См.: Velmans M. Is human
information processing conscious? // Behavioral and Brain Sciences. –
1991. – V. 14. – P. 651–726.
23. Ibid.
24. Ibid.
Саратовский государственный университет,
кафедра философии, г. Саратов.
Ivanov E.M. Consciousness and quantum computers
Quantum computer may be treated as an adequate model of human consciousness. It becomes evident due to comparative analysis of most general «formed» properties of quantum systems and human subjectivity. So it is possible to advance a hypothesis of quantum nature of consciousness. This hypothesis treats consciousness as a function of a certain quantum computer localised in brain and thus explains some functional properties of psyche.