量子认知研究概述

论文信息 ¶

Huang, J., Epping, G., Trueblood, J., Yearsley, J. M., Busemeyer, J. R., & Pothos, E. (2025). An overview of the quantum cognition research programme. PsyArxiv.

[[论文原文](../Source_Files/An overview of the quantum cognition research programme.pdf)] ¶

关键词 ¶

量子强化认知

摘要 ¶

量子认知研究涉及量子概率论在认知建模中的应用。量子认知模型已应用于心理学的多个领域，本文提供了一个具有代表性的概述，涵盖感知、记忆、相似性、概念过程、因果推理、判断中的建设性影响、决策顺序效应、决策中的连接/分离谬误以及其他判断现象。

1.判断中的建构性影响 ¶

研究表明，人的判断并非只是对已有偏好或信息的被动反映，而是具有建构性，会反过来塑造个体的心理状态和信念。早期的经典理论如认知失调理论（Festinger, 1957）就指出，人们往往会调整自己的偏好以与所做的决策保持一致。Glöckner 等人（2010）发现，在决策过程中，人们会改变对信息线索有效性的主观评价，使之与最终的选择更加一致。类似地，Holyoak 和 Simon（1999；Simon 等, 2001）也发现，在法律判断中，人们对证据的评价会随所下判决而改变。White 等人（2014, 2015）通过呈现正负情感相反的刺激（如广告），发现如果参与者对第一个刺激进行了评价，那么第二个刺激的情绪评分会更加极端，表明中间判断加剧了前后刺激之间的对比感。这种“评估偏差”也出现在其他类型的判断中，比如可信度评估，支持了判断具有建构性的观点。

在更具社会情境的实验中，Kvam 等人（2014）使用囚徒困境任务发现，如果参与者在两次任务之间被要求表达是否打算合作，那么这一意图表达会影响他们在第二次任务中的实际行为，说明意图判断也会塑造后续行为。Yearsley 和 Pothos（2016）设计了一个谋杀案情景实验，在参与者收到多条微弱却指向嫌疑人有罪的证据后，通过操控中间判断的次数发现，判断频率越高，参与者改变原先“嫌疑人无罪”看法的速度就越慢。这一现象被类比为“量子芝诺效应”，即频繁的判断会抑制观点的变化。此外，Kvam 等人（2015）还发现，在动态视觉任务中，如果参与者在给出置信度评分之前先做出判断，而且中间存在时间延迟，他们的置信度评分会变得不那么极端，进一步说明中间判断对信念强度也具有调节作用。

总的来看，这些研究共同揭示了一个核心观点：判断过程本身具有“建构性”——不仅受当前心理状态影响，也会反过来塑造信念、偏好甚至后续行为。这一观点不仅挑战了传统理性模型，也为理解人类认知和决策机制提供了新的视角，并被部分学者纳入到量子认知理论的研究框架中加以探索。

White 等人（2014, 2015）对评估偏差的量子模型假设存在一个由积极情感和消极情感构成的基底，而个体的初始心理状态则根据第一个刺激的情绪价值接近其中一条射线。

Kvam 等人（2014）在囚徒困境任务中也运用了一个量子模型，用以解释个体在“是否合作”的意图状态与实际行为之间的关系。他们将个体在两次任务之间所做的“合作意图陈述”与第二次囚徒困境任务中的行为表现联系起来。这个中间的合作表态会使个体的心理状态发生“坍缩”，从而影响其后续的行为选择。

Yearsley 和 Pothos（2016）在其模型中采用了一个二维空间，其基底对应于“嫌疑人有罪”与“嫌疑人无罪”两个状态。每一条证据对心理状态的影响通过一个与时间相关的酉算符进行建模，这意味着特定证据对意见变化的影响取决于其在信息序列中的位置，对于中间判断，他们使用了 POVMs（正定值测量）进行建模，因为在某些条件下存在多次判断的情况，单次判断可能具有较大的误差。

Kvam 等人（2015）采用了一个量子随机游走模型，该模型基于 Feynman 晶体模型（Feynman & Hibbs, 1965），其中包含一个三对角哈密顿量。哈密顿量中的非对角项使概率幅扩散到相邻状态，这些状态代表所有可能的置信度等级。

White 等人（2014, 2015）旨在展示，中间判断所带来的投影效应如何根据量子理论解释对第二个刺激评价的变化。尽管他们并未对模型进行具体拟合，但他们认为“评估偏差”的实证发现验证了量子理论的预测，前提是基于某些假设。White 等人（2014）指出，评估偏差是量子理论所做出的先验预测。检视了 Hogarth 和 Einhorn（1992）提出的“锚定与调整模型”，该模型认为多个证据共同影响最终判断，而中间判断也可能起到作用。

记忆或注意力机制也可能为评估偏差提供一种解释。例如，中间判断可能会使人对第一个刺激形成更强的记忆痕迹，从而在评价第二个刺激时形成更强烈的对比感。

Kvam 等人（2014）的量子模型在拟合囚徒困境任务数据时，比相应的经典模型表现更好。该经典模型并未包含中间判断所带来的建构性影响。一个量子模型是否能够预测出类似 White 等人（2014, 2015）所观察到的“对比效应”，或是像 Kvam 等人（2014）那样未出现该效应，这取决于模型中的具体假设（如所使用的子空间、初始状态等）；量子理论本身是可以容纳这两种可能性的。

Yearsley 和 Pothos（2016）将他们的量子模型与一个相应的经典概率模型进行了比较，该经典模型同样考虑了决策中的误差因素。两者的主要区别在于：量子模型允许建构性的判断，而经典模型不具备这一特性。

2.决策顺序效应 ¶

在决策过程中，关于顺序效应的实证证据非常丰富。例如，一项基于盖洛普民调的著名研究发现，受访者对“是否认为克林顿值得信任”的回答概率，会受到另一个类似问题——关于戈尔是否值得信任——是出现在该问题之前还是之后的影响。类似的结果也出现在医学诊断中：即使是医学生，对某种疾病概率的评估也会受到证据信息呈现顺序的影响。关于公共服务广告评估的顺序效应，即广告从“自身视角”还是“旁观者视角”进行评价，会产生不同结果。这类问题顺序效应可以表现为“首因效应”或“近因效应”，也可以表现为“对比效应”与“同化效应”。

Yearsley 和 Trueblood（2018）提出了一种新颖的方法，检验顺序效应与合取谬误的共现情况。作者收集了关于2016年共和党和民主党总统候选人的判断，涉及五位主要候选人在各州初选中获胜及最终获得提名的概率。研究发现，在条件信息呈现顺序上存在顺序效应（即 Prob N B, A ≠ Prob N A, B），同时也观察到了合取谬误（即 Prob A ∧ B > min{Prob A, Prob B}），但未发现双重合取谬误。

先前问题能够为后续问题提供独特的语境或视角这一观点被所谓的ABA范式所探讨。假设在初始实验中，针对问题A和B已经发现了顺序效应。那么在另一项实验中，问题A先被呈现，接着是问题B，再次呈现问题A。Khrennikov 等人提出，初学者观察者通常会努力在两次A问题的回答中保持一致，无论中间是否有B问题，或A、B问题之间的关系如何。

Hamiltonian 的设定大致类似于 Pothos 和 Busemeyer（2009）对“析取效应”（Shafir & Tversky，1992）的建模，即包含一部分仅在各子空间内部运作，另一部分则在两个子空间间混合振幅，这可能导致对全概率法则的违背。

Wang 和 Busemeyer采用量子随机游走模型来模拟从自我视角和他人视角依次或逆序观看公共卫生服务公告的效果。

QQ 等式是量子理论在决策中的先验预测。它可以在假设两问题之间没有引入新信息的前提下推导出来。在二维空间中，QQ 等式涉及两个问题的肯定和否定答案（即希尔伯特空间中两组不同的基底）如何相互关联——将一个问题的基底变换到另一个问题基底的酉变换，由任一问题的一个答案与另一个问题的一个答案之间的关系所确定。

Yearsley 和 Trueblood（2018）的主要贡献在于将不相容性识别为顺序效应和合取谬误的共同驱动因素，从而预测这两种效应的共现。他们提出了一个简单的量子模型，使用一维子空间来刻画感兴趣的效应，并推导出了这些效应大小的约束条件。

当 A 和 B 兼容时，对 A 的两次回答之间的相关性应表现为一致性，但若不兼容，则该相关性将受到 A、B 之间不确定性关系的限制。也就是说，如果对问题 A 的回答之后紧跟一个不兼容的问题 B，那么对问题 A 的回答将再次变得不确定，两次对 A 的回答之间的相关性应小于 1。Wang 和 Busemeyer提出的量子评级模型对这些预期进行了细化，显示第一次和第二次 A 测量之间的平方相关应与 A 和 B 测量之间的平方相关呈正相关。

问题顺序效应在经典理论中令人困惑，因为结合律（交换性）要求答案顺序不影响结果。假设 A、B 代表对应问题回答“是”的事件，那么先对第一个问题回答“是”再对第二个问题回答“是”的概率为 Prob A × Prob(B|A) = Prob(A & B) = Prob B × Prob(A|B)，因此要解释顺序效应只能通过对顺序进行条件化。

Wang 和 Busemeyer（2015）将他们的量子模型与一个紧密匹配的马尔可夫随机游走模型进行了比较，结果显示量子模型对其实验数据拟合更优。

QQ等式被认为是量子认知研究中最令人印象深刻的预测之一，因为它是一种无参数的、严格的先验约束。Kellen等人（即将发表）提出了一类模型，这些模型允许不同的形式和程度来描述后续问题对先前问题的依赖关系。能够更深入地理解相关心理机制，因为他们的各种模型更直接地以心理过程的形式进行描述。

Yearsley 和 Trueblood（2018）报告了顺序效应与结合谬误的预测共现，并发现实证结果与这些效应的大小一致。他们还观察到，思维风格（分析型与反射型）和政治身份对不兼容表征的可能性有影响。

ABA范式的结果显示，第一次和第二次对问题A的测量的平方相关系数，与问题A和B测量的平方相关系数呈正相关，这与量子模型的预测一致。尽管存在非量子心理学理论解释先前问题如何改变后续问题的语境，但该效应对A、B兼容性的依赖性，以及其精确的定量预测，超出了这些基本直觉的范围。经典测量理论也假设测量结果在不同时间点存在变异。