¿La mecánica cuántica juega un papel en el cerebro?

Me interesa saber si la escala de los procesos que ocurren en el cerebro es lo suficientemente pequeña como para verse afectada por la mecánica cuántica. Por ejemplo, ignoramos la mecánica cuántica cuando analizamos un partido de tenis porque una pelota de tenis es demasiado grande para verse afectada por la mecánica cuántica. Sin embargo, las señales en el cerebro son en su mayoría (¿todas?) eléctricas, transportadas por electrones, y los electrones son definitivamente lo suficientemente 'pequeños' como para verse afectados por la mecánica cuántica. ¿Eso significa que la única forma en que podremos comprender mejor cómo funciona la mente es a través de la aplicación de la mecánica cuántica?

consulte este artículo de wiki: en.wikipedia.org/wiki/Quantum_mind
El cerebro y el SNC de los mamíferos utilizan procesos electroquímicos completamente clásicos. Las escalas de tiempo de isomerización molecular para aquellos procesos para los que la mecánica cuántica es vital, como en la recepción de la señal en el ojo, son del orden de ps mientras que las funciones neuronales ocurren en la escala de tiempo ms... así que no, no hay mecánica cuántica. involucrados, en la medida en que uno puede decirlo racionalmente al comparar los procesos moleculares con el procesamiento de la información.
@buzhidao: Eso no es física, sino físicos con algunas ideas filosóficas muy cuestionables que ganan dinero con la venta de libros.
@CuriousOne Esa debería ser una respuesta.
@NorbertSchuch: Podría ser, pero esto se cerrará porque es un duplicado.
las señales en el cerebro son en su mayoría (¿todas?) eléctricas, transportadas por electrones no es cierto. La mayoría de las señales son químicas. Sin embargo, hay miles de millones de neuronas interactivas y sus operaciones son bastante opacas en términos físicos.
Ver el trabajo de Penrose y las críticas posteriores.
Estoy del lado de que esta pregunta aún no se puede responder con nuestra tecnología moderna, necesitamos más investigaciones empíricas; malditas sean las teorías.
La mecánica cuántica juega un papel importante en mi cerebro, porque pensar en ella es mi trabajo.
La mecánica cuántica tiene un papel en todo en el universo. Qué papel tiene, y si vale la pena considerar este papel, es un asunto diferente.
las señales en el cerebro son deterministas y se pueden "predecir" verdaderamente. Pero la forma en que se forman las rutas de las neuronas es totalmente aleatoria porque ocurre a nivel cuántico. Ahí es donde la mecánica cuántica juega un papel . Ver: youtube.com/watch?v=sMb00lz-IfE
Siempre he encontrado que el enfoque determinista de la mente humana es una de las realidades más 'molestas', siendo QM la 'salida' para llegar al libre albedrío. Me encantaría ver el estado del arte con respecto a QM y la conciencia humana dentro de 200 años. @Jerryno, ¿en qué punto del video lo señalan?
@CuriousOne: Esa es una forma extraordinaria de hablar sobre ideas con las que no está de acuerdo. Qué extremadamente grosero. Háblame cuando puedas explicar la conciencia humana.
@LightnessRacesinOrbit: ¿Qué es una forma grosera? ¿Que esto debería cerrarse porque es un duplicado? Eso es un hecho, aunque nadie, incluido yo mismo, parece haberlo desenterrado. ¿No estás seguro de lo que te quejas? Recibiste muchas respuestas para una pregunta bastante poco física.
@CuriousOne: En primer lugar, no obtuve ninguna respuesta, ya que no es mi pregunta. En segundo lugar, me refería a su rechazo casual de los argumentos citados como "ideas filosóficas cuestionables" y su insinuación de que se presentaron por codicia por el dinero de la venta de libros y no por cualquier otra cosa.
@LightnessRacesinOrbit: Ups, perdón por confundirte con el OP. ¿Qué no es cuestionable sobre las ideas filosóficas que ni siquiera se acercan a los hechos científicos establecidos? El hecho de que alguien sea famoso (y con razón) no significa que no pueda decir tonterías sobre cosas que no quiere entender. Penrose, por ejemplo, es un pensador absolutamente brillante que tiene ideas extravagantes e infantiles sobre la realidad física. Bohm es sobre todo un inconformista que parece haberse perdido 80 años de desarrollos reales en la mecánica cuántica. Sí, la gente inteligente siendo estúpida... existe.
@CuriousOne: solo digo que la ciencia implica descartar ideas (cuando está bien fundamentado para hacerlo), pero nunca descartar personas .
@LightnessRacesinOrbit: La ciencia implica incluso descartar las malas ideas de las personas a las que admiras por las buenas. Penrose es un genio total al que, de vez en cuando, le gusta meter la mano en el bol. Esta es una de estas ocasiones. Eso no lo hace menos genio, pero simplemente no hay nada que se pueda salvar de sus malas ideas filosóficas.

Respuestas (8)

La mecánica cuántica casi no tiene nada que ver con el funcionamiento del cerebro, excepto en la medida en que explica la existencia de la materia. Usted dice que las señales son transportadas por electrones, pero esto es muy impreciso. Más bien, son transportados por varios tipos de señales químicas, incluidos los iones. Esas señales se liberan en un ambiente cálido con el que interactúan en un período de tiempo muy corto.

Los procesos mecánicos cuánticos como la interferencia y el entrelazamiento solo continúan mostrando efectos que difieren de la física clásica cuando la información relevante no se filtra al medio ambiente. Este tema ha sido explicado en el contexto del cerebro por Max Tegmark en La importancia de la decoherencia cuántica en los procesos cerebrales . En el cerebro, la fuga de información debe tener lugar durante un tiempo del orden 10 − 13 − 10 − 20 s. La escala de tiempo en la que las neuronas disparan, etc. es 0.001 − 0.1 s. Así que tus pensamientos no son cálculos cuánticos ni nada por el estilo. El cerebro es una computadora clásica.

"El cerebro es una computadora clásica": no creo que esa conclusión sea necesariamente compatible. Ciertamente, el cerebro es muy malo para hacer cosas que son triviales para una computadora clásica, pero bastante efectivo para muchas cosas que son extremadamente difíciles de replicar para una computadora. Puede que no sea análogo a una computadora cuántica, y puede ser una construcción puramente determinista, pero eso no significa que se ajuste al molde de una computadora clásica/puede ser modelado con precisión por una máquina giratoria determinista.
@aroth: observo que "extremadamente difícil en principio para que cualquier computadora lo replique" y "no sabemos cómo construir una computadora que replique esto, todavía" son cosas muy diferentes. Tengo una computadora en mi bolsillo que puedo preguntar en inglés cuándo es el cumpleaños de mi esposa, y puede decirme la respuesta. Eso era absurdamente imposible hace menos de cincuenta años.
@EricLippert Y se habría interpretado inequívocamente como un signo de inteligencia ni siquiera 50 años antes de eso (antes de Turing). (Siguiendo la observación de Ray Kurzweil de que cualquier cosa lograda por máquinas está ex post excluida de la definición de inteligente).
@EricLippert: ciertamente (aunque diría que mi experiencia anecdótica con el software de reconocimiento de voz es significativamente menos pulida de lo que describe). Pero si se hace una afirmación fáctica de que "el cerebro es una computadora clásica", debería haber alguna prueba que lo respalde. Que yo sepa, no se ha demostrado, ni matemáticamente ni a modo de ejemplo práctico, que el cerebro sea definitivamente una computadora clásica (o cualquier tipo de computadora, como se define tradicionalmente en el ámbito de la informática).
@aroth Creo que es bastante obvio que un cerebro se está completando. Es posible que un humano controlado por un cerebro lleve a cabo todas las funciones de una máquina de Turing. Por extensión, podemos hacer cualquier cosa que una computadora puede hacer con suficiente tiempo y almacenamiento/memoria (por ejemplo, lápiz + papel). El hecho de que el cerebro sea muy malo es irrelevante. Las computadoras de hace 30 años eran muy malas en cosas que son triviales para las computadoras de hoy, pero todavía las consideramos computadoras.
@aroth Su punto, "no significa que [...] pueda ser modelado con precisión por una máquina determinista de Turing" es al revés. Es si un cerebro puede o no modelar con precisión una máquina de Turing lo que determina si está completa o no. Si una máquina de turing no puede modelar un cerebro, eso simplemente significa que el cerebro tiene habilidades además de las de una máquina de turing. O para usar una analogía de programación, un cerebro es una subclase de una máquina de Turing (una relación "es un"). En cualquier caso, si un cerebro opera puramente a través de procesos físicos, entonces una máquina de Turing puede modelarlo con precisión.
Esta respuesta no responde a la pregunta. La pregunta era si los procesos QM están involucrados en el cerebro, no, si el cerebro es una computadora clásica o no. Las computadoras modernas se basan en la física de semiconductores, que es QM, pero son computadoras clásicas, que podrían construirse usando válvulas puramente clásicas. Dado que se piensa cada vez más que el olor es un proceso QM Y que la fotosíntesis ES un proceso QM, sospecho que el cerebro también podría tener procesos QM.
Además, hay procesos QM que ocurren en rangos de tiempo fuera de nano/fempto segundo. Por ejemplo, las barras luminosas se deterioran lentamente debido a las transiciones prohibidas que solo pueden explicarse mediante QM.
@JBentley "Si una máquina de turing no puede modelar un cerebro, eso simplemente significa que el cerebro tiene habilidades además de las de una máquina de turing". También significaría que el cerebro no es una computadora clásica (ni una máquina de Turing). Se conjetura que las máquinas de Turing representan el dispositivo informático más poderoso posible. Si las habilidades del cerebro son un superconjunto de las habilidades de una máquina de Turing, el cerebro (en su totalidad) no es una computadora clásica; sólo capaz de emular uno. Algo así como que un avión no es un automóvil solo porque ambos tienen ruedas y pueden rodar por el suelo.
@aroth: cualquier sistema físico finito puede simularse con precisión arbitraria mediante una computadora universal, consulte, por ejemplo, daviddeutsch.org.uk/wp-content/ItFromQubit.pdf . El hecho de que no sepamos cómo simular el cerebro significa que no sabemos cómo programar una computadora para hacer tal simulación.
@Aron La fotosíntesis es una reacción química. La idea de que en algunos pasos de esta reacción los efectos cuánticos pueden desempeñar un papel no es muy sorprendente, al igual que las barras luminosas. La evolución de un sistema como el cerebro completo se lleva a cabo sobre un enorme número de moléculas durante una escala de tiempo mucho más larga. Como se explica en el artículo al que me vinculé, no hay una perspectiva seria de que el cerebro esté haciendo algo distintivamente mecánico cuántico (interferencia, enredo, etc.) en la escala de espacio y tiempo requerida para un solo pensamiento.
@alanf Estoy de acuerdo con lo que dices. Pero esa no era la pregunta. Está diciendo que es poco probable que un modelo macroscópico del cerebro requiera tener en cuenta los efectos cuánticos. Sostengo que eso no responde a la pregunta (son los efectos cuánticos importantes en la comprensión del cerebro).
@aroth Por supuesto, el cerebro no es una máquina de Turing. Solo una máquina de turing es una máquina de turing (que es un dispositivo hipotético). En un sentido general, una máquina de turing está completa si es capaz de realizar los mismos cálculos que una máquina de turing. Usted dice que un cerebro no es una máquina de Turing / computadora clásica, solo capaz de emular una. Pero eso es precisamente lo que significa la integridad de turing : la capacidad de emular una máquina de turing. Anteriormente dijiste que un cerebro no es una computadora según ninguna definición tradicional de CS, pero eso es incorrecto porque el cerebro se está completando.
@aron No veo una distinción allí. Si puede modelar con precisión el funcionamiento de un cerebro ignorando los efectos cuánticos, entonces los efectos cuánticos no son importantes para comprender el cerebro.
@Aron La pregunta se refiere específicamente a cómo funciona la mente. Si bien la mecánica cuántica puede ser relevante para comprender los detalles de las reacciones químicas individuales, existe una crítica a la idea de que tiene algo que ver con el pensamiento más allá de esa función básica.
@JBently: lo que dije fue que no hay evidencia experimental que respalde la afirmación de que el cerebro es (en su totalidad ) una computadora clásica, a diferencia de un superconjunto de ese/un dispositivo cuántico o una tercera posibilidad que aún no se ha especificado. Pero si vamos a decir que cualquier cosa que muestre la integridad de Turing es una computadora clásica, entonces ni siquiera necesitamos una distinción entre cuántica y clásica, porque una computadora cuántica es solo una computadora clásica de todos modos. De hecho, se vuelve tan difícil que algo no sea una "computadora clásica" que el descriptor pierde todo significado útil.
@Aron: Dado que se piensa cada vez más que el olor es un proceso de QM Y la fotosíntesis ES un proceso de QM ¿Cómo se 'dan', aparte de que involucran átomos y moléculas? Para ser llamado un proceso QM, esperaría un comportamiento que no se puede explicar de otra manera.
@JBentley, ¿alguna vez ha visto algún acertijo matemático que confunda al lector con la respuesta incorrecta de una manera correcta pero insidiosa? Los dispositivos completos de Turing no cometen errores y los cerebros humanos sí. ¿O está diciendo que los problemas solo "cuentan" cuando el humano ingresa al "modo de simulación de la máquina de Turing"? Pero, ¿y si el humano se aburre y se da por vencido? ¿Y si el cerebro humano muere porque el problema lleva mucho tiempo incluso con un suministro infinito de lápiz y papel? ¿O asumimos un cerebro enfocado e inmortal? Pero eso ya no es un cerebro, es una máquina hipotética que hace cálculos.
@djechlin Eso no importa. Las computadoras pueden cometer errores (por ejemplo, corrupción de datos), pueden morir (romperse), pueden quedarse sin tiempo (el universo termina primero) y tener recursos finitos (memoria). Estos factores generalmente se tratan diciendo que una computadora está completa, con tiempo y recursos infinitos . No existe ningún dispositivo que esté estrictamente completo sin esas estipulaciones, porque una máquina de turing tiene una cinta infinitamente larga. De esa manera, un cerebro no es diferente a una PC de escritorio. Cada vez que decimos que este último se está completando, por definición estamos hablando hipotéticamente.
@JBentley ¿Está completo el cerebro de Cher? ¿Qué pasa si no es buena en matemáticas o quiere hacer cosas además de resolver preguntas de programación que alguien le pasa? ¿O solo estamos tratando con cerebros sin sentido del yo o voluntad en general?
@djechlin Una computadora que había sido programada para simular con precisión el cerebro de Cher cometería el mismo tipo de errores que cometería Cher y tendría el mismo tipo de preferencias. Una persona podría aprender a simular una máquina de Turing, pero no tendría mucho sentido ya que podría hacer cosas mejores que la mayoría de las máquinas de Turing, por ejemplo, crear nuevos conocimientos. La memoria finita en el cerebro no es un gran problema ya que las personas pueden y usan cosas fuera del cerebro para almacenar información.
"El cerebro es una computadora clásica" es una mentira que lanzas sin ninguna prueba o pensamiento. La simple prueba de que su declaración no es cierta es que los humanos pueden decidir el problema de la detención, la máquina de Turing no puede. Una computadora no puede calcular recursivamente lenguajes no computables.
@Jerryno ¿los humanos pueden decidir el problema de la detención? la mayoría de los humanos ni siquiera conocen la informática. De los que sí, muchos recurren a escribir programas para solucionarles las cosas. Ningún ser humano ha encontrado la solución al TSP en las ciudades estadounidenses, con computadora o sin ella, y eso ni siquiera es indecidible. Pero no se suscribe a la tesis de Church-Turing a diferencia de todos los serios en el campo, es bueno saberlo.
@djechlin sí, no se puede decidir y tienes razón, pero lo que quería decir es que el cerebro no es determinista a diferencia de una máquina de Turing. Si fuera determinista, podría calcular su estado en el futuro y predecir los pensamientos de todos. Por qué este no es el caso ver el video.
@djechlin Para ser Turing completa, una máquina simplemente tiene que tener la capacidad de realizar el mismo conjunto de funciones que una máquina de Turing. Si Cher quisiera, podría aprender a hacerlo y podría sentarse y hacerlo. Que ella elija no hacerlo no hace que su cerebro sea menos capaz en ese sentido. La gran mayoría de las PC de escritorio nunca simularán una máquina de Turing, pero aún así son Turing completas. El sentido de sí mismo y la voluntad son características adicionales por encima de la integridad de Turing.
@Jerryno No tengo claro por qué crees que los humanos pueden decidir el problema de la detención.
@JBentley eso no es consistente con nada que nadie sepa sobre el desarrollo evolutivo o físico del cerebro o la mente. La psicología del comportamiento se dedica esencialmente a refutar la noción de que los humanos son fundamentalmente racionales excepto por otros rasgos irrelevantes, mientras que usted se dedica a afirmar esa noción. Lo siento si esto es demasiado crítico, pero realmente no veo que cambies de opinión sobre nada en el corto plazo, así que buenos días.
Tal vez el cerebro es caótico y los efectos cuánticos con un retraso pueden magnificarse en acciones aleatorias por parte del cerebro.

Sí , pero solo en el sentido de que todos los procesos macroscópicos dependen de la mecánica cuántica subyacente a escala microscópica.

No , la mecánica cuántica no es el mejor modelo para describir lo que sucede en el cerebro.

En cierto sentido, el comportamiento de una neurona es similar a un proceso cuántico, como (por ejemplo) la descomposición de un átomo radiactivo o excitado eléctricamente a su estado fundamental. Una neurona dispara o no dispara. Pero hay muchas máquinas que disparan o no, por lo que esto no es suficiente para inferir que se trata de un proceso cuántico.

https://en.wikipedia.org/wiki/All-or-none_law

Hay algunas diferencias importantes de la siguiente manera (la más importante de las cuales es la escala del proceso).

El átomo emite un fotón (un cuanto único de radiación electromagnética) al azar e independientemente de los eventos en su entorno (al menos para la emisión espontánea). Podemos saber experimentalmente cuál es la probabilidad de que un tipo particular de átomo emita un fotón en un período de tiempo particular.

La neurona emite un impulso (un gran número de iones) de forma bastante predecible, en función de los impulsos y estímulos que haya recibido. Un buen modelo (aunque bastante básico) de esto sería un tanque de agua que se vacía automáticamente cuando está completamente lleno. Dichos tanques se utilizan para descargar urinarios en baños públicos de hombres. Es un gran paso de esto a construir una computadora tan sofisticada como el cerebro, pero debe quedar claro que tal tanque no depende de la mecánica cuántica. Tenga en cuenta que es posible un análogo electrónico de dicho tanque.

Cómo leo su explicación, una neurona se dispara o no, sugiere una falta de especificidad en su modelo en el concepto de memoria. Es por eso que recomendaría una estructura más profunda que tenga patrones para transmitir información diferente. Además, se ha postulado el reclutamiento de las neuronas particulares y sus fibras del huso para utilizar Quantum Tunneling,

Roger Penrose y Stuart Hammeroff están trabajando en esta hipótesis exacta. Creen que la fibra del huso es la estructura que colapsa la función de onda cuántica. A partir de ahora, no han tenido éxito en mostrar la "fibra del huso" para admitir las capacidades de QM. Pero hay mucha información sobre el tema, comenzando con el libro de Roger Penrose "The Emperor's New Mind".

Penrose es un ejemplo perfecto de un genio matemático que tiene, al menos últimamente, problemas para enroscar una bombilla. Sin ofender... pero estas preguntas son experimentalmente resueltas y Penrose, en mi humilde opinión, no ha hecho absolutamente nada para seguir la evidencia experimental existente.
Si creen que se necesita un colapso de una función de onda, y que han localizado el dispositivo mágico que lo hace, entonces de hecho no entienden ni siquiera la mecánica cuántica básica.
Mi lectura de "La nueva mente del emperador" es que atribuyen la función cerebral no solo a la mecánica cuántica, sino también a la gravedad cuántica. Como la densidad de la materia en el cerebro no es muy diferente a la del agua, esto tiene aún menos sentido para mí.
@Ross Millikan: la idea de Penrose era que existe un umbral de diferencia en las métricas, más allá del cual una superposición de geometrías de espacio-tiempo no está bien definida, y ahí es cuando ocurre el "colapso de la función de onda". Y se supone que el umbral es bastante sutil, para que pueda entrar en juego en escalas mesoscópicas.

El cerebro es una computadora clásica de facto como se explica en la respuesta de Alanf. Sin embargo, esto deja abierta la posibilidad de que lo que hace que un sistema clásico como nuestro cerebro o alguna futura IA sea consciente, bien podría estar relacionado con cómo la mecánica cuántica se reduce a la mecánica clásica. Roger Penrose ha presentado una propuesta en este sentido (que personalmente no encuentro convincente) como se menciona en la respuesta de Ed Yablecki.

Una idea mucho más simple es considerar que la mecánica cuántica en el régimen clásico todavía no es lo mismo que la mecánica clásica. Lo que sucede es que debido al entrelazamiento con una gran cantidad de grados de libertad ambientales, muchos efectos cuánticos típicos se pierden efectivamente y luego puedes fingir que no existen. En lo que respecta a la predicción del resultado de los experimentos, puede utilizar la mecánica clásica con impunidad. Pero el sistema físico no es lo que obtienes cuando tomas su descripción clásica como literalmente correcta.

Puede ver claramente cómo la diferencia entre la descripción mecánica cuántica exacta de un entorno AI + y la descripción clásica de la IA responde a muchas de las objeciones filosóficas contra la hipótesis de la IA fuerte. En la descripción exacta, hay mucho espacio para invocar correlaciones entre entradas y salidas existentes en un momento determinado, porque lo que experimenta la IA es solo una medida de grano grueso que es consistente con una gran cantidad de microestados. Estos entonces existen como mundos paralelos dentro de su error de medición de facto. La existencia real de tal conjunto de estados correlacionados define qué cálculo se está realizando realmente en un instante dado. La dificultad de hacer eso dentro de una imagen puramente clásica está en el centro de las críticas a la IA fuerte.

Considere el famoso experimento mental de Marvin Minsky de simular su cerebro mediante un enorme dispositivo analógico que consta de enormes ruedas y engranajes. Luego, una IA fuerte dice que esta simulación tendrá éxito, pero los críticos dicen que esto es simplemente ridículo, ¿cómo diablos una colección de ruedas y engranajes puede sentir algo? La observación clave que se debe hacer es la siguiente. Desde su punto de vista, el estado exacto de las ruedas y los engranajes no se puede precisar con precisión. Si bien puede mirar hacia abajo en varias de sus ruedas, cualquier intento por su parte de averiguar el estado de todas sus ruedas fallará debido a que su memoria tiene una capacidad finita; la mayor parte de esa capacidad se utiliza para ejecutar los programas que te definen. Lo que sea que sientas, sea lo que sea la conciencia, en última instancia es un cálculo y un sistema de ruedas y engranajes puede definirlo sin ambigüedades.

Estás tan equivocado. El cerebro NO es una computadora clásica en absoluto. La prueba simple es que los humanos pueden decidir el problema de la detención, la máquina de Turing no puede. Una computadora no puede calcular recursivamente lenguajes no computables.
¡@Jerryno Humans tampoco puede hacer eso! Los seres humanos ciertamente pueden encontrar algunos problemas de detención, pero también las máquinas de Turing. El punto es que no hay forma de identificar al 100% todos los problemas de detención, y eso se aplica tanto a los humanos que hacen la identificación.
@Graham es cierto, pero eso se debe a que el cerebro no es determinista, por lo que no puede construir una prueba a su alrededor. Los humanos pueden resolver algunos problemas de detención que las máquinas de Turing no pueden. Si un cerebro fuera una computadora clásica, se podría predecir todo acerca de él dadas las condiciones iniciales. Que claramente no es así como funciona. Deberías ver esto hasta el final: youtube.com/watch?v=sMb00lz-IfE todo está muy bien explicado allí.
@Jerryno Falso: los humanos no pueden hacer eso. La única forma en que un ser humano puede hacer eso es si se le da información que la máquina de Turing no tenía. Dale a la máquina de Turing la misma información y también puede resolverlo.
@Graham: los humanos pueden resolver algunos problemas al azar al cometer errores y errores, su lógica no es válida. Eso es lo que hace humano a un humano y prueba que no es una computadora. Todavía me sorprende que no lo entiendas.
Pero el hecho de que el cerebro no sea determinista no va a ayudar. Si invoca el colapso, debe considerar que esto no agrega ninguna información relevante ya que es puramente aleatorio.
@Jerryno No estoy seguro de lo que clasificas como "lógica", pero lo que estás usando ciertamente no lo es. Tirar dados no es "resolver un problema". A veces, un error aleatorio resulta ser correcto, seguro, pero eso no implica nada especial sobre la fuente del error aleatorio. Después de todo, los relojes parados aciertan dos veces al día. Aún más divertido, el análisis de Monte Carlo se ha utilizado durante décadas, donde las computadoras ingresan números aleatorios en algoritmos para predecir soluciones; esto está explícitamente en desacuerdo con su afirmación de que solo los cerebros humanos pueden usar la aleatoriedad para las soluciones.
@Graham Finalmente. Sí, cuando alimentas datos aleatorios a las computadoras, entonces creo que pueden hacer lo que los humanos pueden hacer. ¿De dónde alimentas los datos verdaderamente aleatorios que te pido? ¡Desde generadores cuánticos de números aleatorios, por supuesto!
@Jerryno Pero se ha demostrado que los humanos no son aleatorios en muchos casos en los que creemos que tenemos libre elección, con evidencia experimental abrumadora que lo demuestra. Incluso un generador de números pseudoaleatorios bastante básico es mucho más aleatorio de lo que un ser humano es capaz de hacer. Y todo esto no tiene nada que ver con su afirmación inicial sobre el problema de la detención.
@Jerryno: lo que estás describiendo es esencialmente una máquina de Turing probabilística. Tales máquinas no son más poderosas, en el sentido de decidibilidad, que cualquier otro TM, porque son un caso especial de un NDTM (TM no determinista). Creo que no se sabe si son más poderosos en el sentido de complejidad (¿pueden resolver problemas en tiempo polinomial que un DTM no puede?), pero se cree que no es el caso.
Los generadores pseudoaleatorios de @Jerryno funcionarían bien.

De hecho, la carga eléctrica es transportada por iones positivos (sodio y potasio), no por electrones, a lo largo del axón de la neurona. ¿Son lo suficientemente pequeños? Realmente no lo sé. Por cierto, existe la hipótesis de que ciertas especies de pájaros utilizan un par de electrones entrelazados para orientarse. La mecánica cuántica también juega un papel en las enzimas (por ejemplo, el túnel cuántico), pero debido a la gran cantidad de enzimas, no creo que los efectos cuánticos marquen la diferencia. Hay un buen video que muestra algunas hipótesis de cómo algunos organismos hacen uso de la mecánica cuántica (aunque no es específica del cerebro).

En cuanto al cerebro en sí, la respuesta es que nadie lo sabe, tal vez se usa para almacenar información o quién sabe qué. Como dijiste, sería bueno tener en cuenta la mecánica cuántica (al menos a veces) para tratar de comprender más el cerebro.

Definitivamente hay algunos esfuerzos científicos serios en la actualidad tratando de explicar e incorporar QM en los procesos cerebrales. La siguiente charla de TED trata precisamente de eso:

http://www.ted.com/talks/jim_al_khalili_how_quantum_biology_might_explain_life_s_biggest_questions?c=922691

Otros científicos plantean la hipótesis de que las diminutas dendritas o microtúbulos en las neuronas dentro del cerebro son la interfaz donde tienen lugar los débiles efectos cuánticos y crean los conocidos efectos clásicos.

El médico Mark Germaine escribe en su ensayo: “Una gran cantidad de datos respalda la noción de que las arborizaciones dendríticas son las estructuras primarias que sustentan la percepción (Pribram, 1991). La forma de onda neural caracteriza la dinámica de la red dendrítica, y esta forma de onda puede describirse mediante una ecuación que es fundamentalmente la misma que la ecuación que describe la forma de onda cuántica (Pribram, 1991),………”

Pero él está discutiendo otro modelo y no directamente el modelo QM para el cerebro. Encuentre el ensayo aquí:

http://dynapsyc.org/2015/HOLOMIND.pdf

El punto es que el modelo mecanicista comúnmente aceptado para el cerebro no parece ser suficiente para dar cuenta de toda la riqueza de la experiencia, ni siquiera de las aparentemente más básicas como el gusto, el olfato, la visión. El modelo mecanicista no puede dar cuenta de la enorme versatilidad de cualquier conciencia, ni siquiera tan simple como la de una hormiga.

Llegué tarde a la fiesta pero no vi el siguiente argumento, que está en la intersección de la ética, la física y la lógica. Tiene que ver con el libre albedrío que percibimos que tenemos.

La definición lógica del libre albedrío es que no está determinado; ese es el significado de gratis . Hacemos algo que no se basa en reglas, es decir, no lo hacemos de manera predecible, sino espontánea. También podríamos haber decidido de otra manera, pero no lo hicimos.

En general, no vemos el comportamiento predecible como signos de libre albedrío: dicho comportamiento está guiado por el instinto, la moral, las convenciones o las influencias externas, como los anuncios o la presión de los compañeros.

Los signos del libre albedrío, por el contrario, son visibles en las encrucijadas: alguien decide ser un héroe o no, comer en un restaurante u otro. Nosotros, y posiblemente la persona misma, no lo sabíamos de antemano.

En términos generales, todo comportamiento cae en una de estas dos categorías: está basado en reglas, es decir, predecible; o es una decisión de nuestro libre albedrío, que nadie podría predecir con certeza.

Lo interesante es que, desde un punto de vista computacional, "impredecible" es simplemente equivalente a "aleatorio". Esa es la definición de "aleatorio": no depende de eventos anteriores, es decir, no hay reglas para predecir un evento aleatorio a partir de eventos anteriores.

El libre albedrío es lógicamente la capacidad de tomar decisiones aleatorias.

(Aparte, esta es la razón por la que no habrá ningún obstáculo categórico para emular el comportamiento humano con las computadoras. Todo el comportamiento está basado en reglas o es aleatorio. Podemos emular muy bien el comportamiento basado en reglas con las computadoras. Pero tampoco es eso difícil de introducir o emular la aleatoriedad.)

No nos engañemos. Mucho de lo que percibimos como libre albedrío no es libre en absoluto; la gran mayoría de nuestro comportamiento se rige por nuestra cultura, ética, gusto, principios, etc., a menudo inconscientemente. Que parezcamos menos predecibles de lo que realmente somos se debe a la falta de información por parte del observador (y los grandes datos nos dicen que nos volvemos bastante predecibles, y crédulos, si tenemos suficiente información sobre nosotros).

Pero tenemos un fuerte sentimiento, y ejemplos ocasionales, de libertad personal. Si fuéramos mecanismos de relojería mecánicos y deterministas, no seríamos libres. Pero no somos mecanismos de relojería; el funcionamiento de nuestro cerebro no es del todo determinista.

El apuntalamiento físico de esta indeterminación debe ser eventos aleatorios en nuestro cerebro. Los electrones, los átomos y las moléculas no son bolas de billar; ningún demonio de Laplace podría predecir el futuro de un cerebro, principalmente no. El mundo microscópico que es la base del mundo que percibimos simplemente no es determinista. En un sistema no lineal como el cerebro, pequeños eventos cuánticos que podrían haber ido en cualquier dirección ocasionalmente marcarán la diferencia. Una neurona dispara, o no; la excitación de un grupo de neuronas simplemente cruza el umbral en una competencia con otro grupo para volverse dominante, o no.

En este sentido, como fuente de indeterminación innata y, por lo tanto, de libertad, creo que los efectos cuánticos juegan un papel muy importante en nuestro cerebro. Y en el universo.

Un buen punto, Peter A, cuando dice que dada la información suficiente, la abrumadora cantidad de opciones son predecibles. Mi libre albedrío no elige el restaurante, sino que la suma de todas mis preferencias, experiencias y estado mental actual hace la elección inconscientemente. Nadie tiene libre albedrío, ¡simplemente no lo saben!

El cerebro como biocomputadora es demasiado complejo para esperar una respuesta completamente descriptiva en forma de publicación en el foro.

¡No te preocupes, la situación es aún más complicada! :) Las opiniones sobre el tema del comportamiento cuántico que afecta la percepción de la realidad (y, en consecuencia, la creación de la "realidad", pero aquí estoy tocando un punto de vista muy metafísico, que generalmente se evita aquí, y por buenas razones) difieren enormemente.

Con todo, en mi opinión , la respuesta correcta actualmente es "Debido a la complejidad del cerebro, no sabemos dónde se aplican los fenómenos cuánticos y dónde no en términos de cerebro y percepción". En este punto, uno tiene que unirse a la investigación para comenzar a obtener al menos respuestas parciales.

"(...) No tengo miedo de no saber cosas, de estar perdido en un universo misterioso sin ningún propósito, que es lo que realmente es, por lo que sé". RP Feynmann

¿La mecánica cuántica juega un papel en el cerebro?
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