Změna myšlení v kvantovém věku

Anotace

Stephen Murgatroyd je původem anglický vědec, učitel a spisovatel pracující pro (nám známou) kanadskou výzkumnou organizaci Contact North. Nedávno publikoval článek přehledně popisující, jaké změny ve způsobu myšlení před lidstvem stojí v souvislosti se zaváděním kvantových počítačů a AI [1]. Samozřejmě se přímo dotýkají vzdělávání.

Příchod kvantových strojů není jen technickým milníkem. Je to výzva k zásadnímu přehodnocení toho, jak se učíme, vyučujeme a uvažujeme. Po generace bylo naše vzdělávání a poznávání zakořeněno v lineárním myšlení (postupná logika, singulární výsledky a sekvenční procesy). Tyto návyky nám dobře sloužily ve světě klasické výpočetní techniky, ale kvantová technologie vyžaduje něco víc. Abychom tuto novou sílu skutečně využili, musíme se odnaučit závislosti na linearitě a začít přijímat multiplicitu, nejednoznačnost a simultánnost.

Lineární myšlení je vetkáno do struktury našeho každodenního života i do vzdělávání. Hledáme jednoznačné odpovědi, jasné vztahy příčiny a následku a definitivní závěry. Komplikovanější problémy rozdělujeme na zvládnutelné části, analyzujeme každou zvlášť a poté sestavujeme řešení. Tento proces odráží binární logiku tradičních počítačů.

Kvantové systémy však fungují na principech, které se tomuto přístupu vymykají. Vzkvétají v krajině pravděpodobností, paralelních možností a propojených dimenzí. Superpozice jim umožňuje udržovat více stavů najednou, zatímco provázání okamžitě spojuje i vzdálené prvky. Díky těmto vlastnostem může být kvantový výpočet nejen rychlejší, ale je také zásadně odlišný.

Výzvou pro nás není jen kvantové stroje používat, ale naučit se s nimi myslet.

Kultivace kvantově orientovaného myšlení vyžaduje určité praktické dovednosti:

• Přijmutí logiky více správných možností
  Stejně jako kvantové systémy, které využívají superpozici, se musíme naučit udržovat protichůdné myšlenky a priority v aktivním stavu spíše než dělat předčasná rozhodnutí.

• Propojování
  V kvantovém strojovém učení nejsou datové body izolované, ale jsou kódovány jako provázané stavy. Podobně by učební prostředí měla podporovat integraci a propojenost různých perspektiv.

• Budování zpětnovazebních smyček
  Stejně jako hybridní kvantové systémy používají nepřetržitou zpětnou vazbu mezi pravděpodobnostními a deterministickými procesy, naše učební systémy by měly zahrnovat aktivní iterační smyčky pro průběžný rozvoj poznání.

• Dimenzionální myšlení
  Výhoda kvantového zpracování dat často pramení ze schopnosti snadněji reprezentovat exponenciální množství informací v malém počtu qubitů (kvantových bitů). Naše mysl však standardně používá jen trojrozměrné modely a lineární narativy. Musíme se naučit vizualizovat a uvažovat v prostředí, kde proměnné mohou reprezentovat více provázaných dimenzí.

Vypadá to, že právě kvantové počítače nám mohou sloužit jako inspirace, jakým způsobem je třeba do budoucna nasměrovat cíle vzdělávání. K realizaci kvantového učení u lidí nutně nepotřebujeme hardware. Je třeba rozvíjet vlastní myšlení tak, aby integrovalo:

• Pravděpodobnostní gramotnost
  Učit žáky rozumět nejistotě a pravděpodobnostem, a pracovat s nimi.

• Vícerozměrná vizualizace
  Vyvíjet nástroje a techniky, které žákům pomohou uvažovat ve vyšších dimenzích a napříč provázanými stavy.

• Učení z neúspěchu
  Podporovat myšlení, které se k neúspěchu staví jako k datům, nikoli jako k porážce, a které přijímá iterativní, pravděpodobnostní povahu kvantových procesů.

Stejně jako kvantová korekce chyb závisí na distribuci informací mezi provázanými qubity, je třeba šířit znalosti a poznatky napříč sítěmi myslitelů a studentů. Kvantový věk nebude definován pouze lepšími procesory, ale i myšlením, které se snadno orientuje ve světě mnoha možností, propojených dimenzí a simultánních cest.

V konečném důsledku není cílem jen se učit o kvantových strojích, ale stát se sami kvantovými mysliteli – schopnými chápat složitost, nejednoznačnost a multiplikaci, když utváříme budoucnost.

#EDEN Bologna AC 2025 – Stephen Murgatroyd

Jakkoli se zdá, že zde popisovaný kvantový způsob myšlení je přínosný, je dobré si připomenout, že kvantové počítače jsou teprve na počátku vývoje a není vůbec jisté, zda se prosadí. Jejich vývoj trochu připomíná kdysi velmi nadějné počítače analogové, které nakonec skončily v propadlišti dějin.