心の影

心の影：失われた意識の科学の探求

ハードカバー版の表紙
著者	ロジャー・ペンローズ
カバーアーティスト	ジョエル・ナカムラ
言語	英語
科目	人工知能、数学、量子力学
出版社	オックスフォード大学出版局、第1版
発行日	1994年（第1版）
出版地	アメリカ合衆国
メディアタイプ	印刷、電子書籍
ページ	457ページ
番号	0-19-853978-9（第1版）
OCLC	30593111
デューイ十進分類法	006.3 20
LCクラス	Q335 .P416 1994
先行	皇帝の新たな心
に続く	現実への道

『心の影: 意識の失われた科学の探求』は、数理物理学者 ロジャー・ペンローズによる 1994 年の著書であり、1989 年の著書『皇帝の新しい心: コンピューター、心、物理法則について』の続編として出版されています。

ペンローズは次のように仮説を立てています。

• 人間の意識は非アルゴリズム的であり、したがって従来のチューリングマシンタイプのデジタルコンピュータでモデル化することはできません。
• 量子力学は人間の意識を理解する上で重要な役割を果たしており、特にニューロン内の微小管が量子重ね合わせをサポートしていると彼は考えています。
• 微小管の量子波動関数の客観的な崩壊は意識にとって重要である。
• 問題となっている崩壊は、非アルゴリズム的であり、計算可能性の限界を超えた物理的動作です。
• 人間の心は、この計算不可能な物理学のメカニズムのおかげで、チューリングマシンが持つことのできない能力を持っています。

1931年、数学者で論理学者のクルト・ゲーデルは不完全性定理を証明し、初等算術を表現できる効果的に生成された理論は、無矛盾かつ完全であることはあり得ないことを示した。さらに、ある基本的な算術的真理を証明する無矛盾な形式理論には、真ではあるが理論では証明できない算術的命題が存在する。ペンローズの議論の本質は、定理のため、形式的証明システムは自身の不完全性を証明できないが、ゲーデル型の結果は人間の数学者によって証明可能であるというものである。彼はこの相違を、人間の数学者は形式的証明システムとして記述できず、アルゴリズムを実行していないことを意味すると解釈し、したがって心の計算理論は誤​​りであり、人工汎用知能への計算的アプローチは根拠がないとしている。 （この議論はペンローズが『皇帝の新しい心』（1989年）で初めて提示し 、 『心の影』でさらに発展させた。この議論の初期のバージョンはJRルーカスが1959年に提示した。 ^[1]このため、この議論はペンローズ-ルーカスの議論と呼ばれることもある。）

ペンローズの客観還元理論は、量子力学と一般相対性理論の関係を予測する。ペンローズは、時空の曲率の差が有意なレベルに達するまで、量子状態は重ね合わせ状態のままであると提唱している。 ^[2]このアイデアは、物理定数との両方を使用するため、量子重力に触発されている。これは、観測下では重ね合わせが成立しないとするコペンハーゲン解釈や、重ね合わせの各代替結果が別々の世界で現実になるという多世界仮説に代わるものである。 ^[3]${\displaystyle \scriptstyle \hbar}$${\displaystyle \scriptstyle G}$

ペンローズの考えは、客観的崩壊理論の一種である。これらの理論では、波動関数は物理的な波であり、観測者は特別な役割を果たさずに、物理的プロセスとして波動関数の崩壊を受ける。ペンローズは、量子状態間の特定のエネルギー差を超えると、波動関数は重ね合わせを維持できないと理論づけている。彼はこの差のおおよその値として、プランク質量に相当する物質を与え、これを「1重力子レベル」と呼んでいる。^{[2]そして、このエネルギー差によって、波動関数は元の波動関数の振幅に基づく確率で単一の状態に崩壊すると仮定している。これは標準的な}量子力学 から取られた手順である。

1989年に最初の意識に関する本『皇帝の新しい心』を執筆した際、ペンローズはそのような量子プロセスを脳内でどのように実行できるかについて詳細な提案をしていなかった。その後、スチュアート・ハメロフが『皇帝の新しい心』を読み、脳細胞内の微小管が量子処理、そして最終的には意識に適した候補地であるとペンローズに示唆した。^{[4] [5] Orch-OR理論はこれら2人の科学者の協力から生まれ、ペンローズの2番目の意識に関する本}『心の影』 （1994年）で展開された。 ^[6]

ハメロフの理論への貢献は、脳細胞（ニューロン）の研究から生まれた。彼の関心は、ニューロンの内部支持構造を提供する細胞骨格、特に細胞骨格の重要な構成要素である微小管^[5]に集中していた。神経科学が進歩するにつれて、細胞骨格と微小管の役割はより重要になってきた。細胞を支持する構造を提供することに加えて、微小管の既知の機能には、シナプスに結合する神経伝達物質分子を含む分子の輸送、および細胞の動き、成長、および形状の制御が含まれる。^[5]

ペンローズの人間の思考プロセスに関する見解は、一部の科学界では広く受け入れられていません（ドリュー・マクダーモット^[7] 、デイヴィッド・チ​​ャーマーズ^[8]など）。マービン・ミンスキーによれば、人間は誤った考えを事実と解釈できるため、思考プロセスは形式論理に限定されません。さらに、AIプログラムは誤った発言を真実であると結論付けることもできるため、誤りは人間に特有のものではありません。

1995年5月、スタンフォード大学の数学者ソロモン・フェファーマンは、ゲーデルの議論の数学的妥当性や理論的背景など、さまざまな観点からペンローズのアプローチを攻撃した。 ^[9] 1996年、ペンローズは『シャドウズ』に対する多くの批判に対して一貫した返答を行った。^[10]

ジョン・サールは、ペンローズがゲーデルに訴えたのは、すべての計算アルゴリズムは数学的記述が可能でなければならないという誤りに基づいていると批判している。反例として、サールは、車両を登録するために、ナンバープレート番号(LPN) を特定の車両識別番号(VIN) に割り当てることを挙げている。サールによれば、既知の VIN を LPN に結び付けるために数学的関数を使用することはできないが、割り当てのプロセスは非常に単純で、つまり「先着順」であり、完全にコンピューターで実行できる。^[11]

ペンローズとスチュアート・ハメロフは、人間の意識は微小管の量子重力効果の結果であるというOrch-OR理論を構築した。しかし、2000年にマックス・テグマークは、フィジカル・レビューE ^[12]に発表した論文で、微小管のニューロン発火と興奮の時間スケールは、デコヒーレンス時間よりも少なくとも10 ¹⁰倍遅いと計算した。テグマークの論文は、ペンローズ-ハメロフ仮説の批評家によって広く引用されている。この論文の受け止め方は、彼の支持する次の声明に要約されている。「IBMのジョン・スモーリンなど、この論争の場にいない物理学者は、この計算は彼らがずっと疑っていたことを裏付けていると言う。『我々は絶対零度に近い脳を扱っているわけではない。脳が量子行動を進化させた可能性は十分に低い』と彼は言う。」^[13]言い換えれば、物理学と神経科学の間にはミッシングリンクがあり、^[14]現時点ではOrch-OR仮説が正しいと主張するのは時期尚早です。

テグマークの主張に対して、ハーガン、トゥシンスキー、ハメロフ^{[15] [16]は}、テグマークはOrch-ORモデルではなく、彼自身が構築したモデルを扱っていると主張した。これは、Orch-ORに規定されているはるかに小さな間隔ではなく、24nm離れた量子の重ね合わせを伴った。その結果、ハメロフのグループは、25msをはるかに下回るものの、テグマークの7桁大きいデコヒーレンス時間を主張した。ハメロフのグループはまた、対イオンのデバイ層が熱変動を遮蔽し、周囲のアクチンゲルが水の秩序化を促進してノイズをさらに遮蔽する可能性を示唆した。彼らはまた、非コヒーレントな代謝エネルギーが水をさらに秩序化すること、そして最後に、微小管格子の構成が量子デコヒーレンスに抵抗する手段である量子エラー訂正に適している可能性があることを示唆した。

2007年、グレゴリー・S・エンゲルは、複数の「温かくて湿った」量子プロセスが発見されたため、脳が「温かくて湿りすぎている」という主張はすべて払拭されたと主張した。^{[17] [18]}

• チューリングテストの考案者、アラン・チューリング
• 量子マインド

• この記事にはフィリップ・ドレルによるオリジナルのテキストが含まれており、GFDLでライセンスされています。