Donald Hoffman ja tietoisten agenttien teoria

Donald Hoffman, kognitiivisen tieteen emeritusprofessori Kalifornian yliopistosta, on tunnettu rohkeista ja provosoivista teorioistaan. Hänen pian julkaistava (24.6.2023) artikkelinsa ”Conscious Agents and the Subatomic World” on kirjoitettu yhdessä kollegoidensa Chetan Prakashin ja Swapan Chattopadhyayn kanssa. Teoria perustuu Markovin dynamiikan ja tietoisten agenttien konsepteihin, jotka pyrkivät viemään tietoisuuden tutkimuksen määrittelyn uudelle tasolle.

Hoffmanin mukaan tietoisuuden tieteellisen teorian tulisi lopulta pystyä ennustamaan kaikki alkeishiukkasten (bosonien, leptonien, kvarkkien) ominaisuudet, kuten niiden massan, liikemäärän, energian ja spinin. Hoffmanin teoria ulottuu itse asiassa ajan ja avaruuden tuolle puolen. Hän käyttää usein fraasia ”tuomittu avaruusaika” ja mainitsee säieteoreetikot kuten David Grossin, Edward Wittenin ja Nima Arkani-Hamedin, jotka hänen mukaansa ovat jo valmiita luopumaan klassisesta Newtonilaisesta ja Einsteinilaisesta avaruusajasta.

Hoffmanin esityksen tarkoitus on haastaa fysikalistiset ja reduktionistiset käsitykset tietoisuudesta ja sen roolista maailmankaikkeudessa. Hänen mukaansa tietoisuus ei ole vain passiivinen havainnoija, vaan aktiivinen osallistuja, joka muokkaa ja määrittää fyysisen todellisuuden luonnetta. Evoluutio on kehittänyt meidät näkemään todellisuuden käyttöliittymänä, ei sen suoraan takaista todellisuutta.

Hoffmanin uusi teoria on herättänyt jo tässä vaiheessa kiinnostusta ja keskustelua podcasteissa, kuten “Mind Body Solution with Dr. Tevin Naidu – Donald Hoffman (round 2)”:

Bernardo Kastrup ja idealismi

Donald Hoffmanin filosofia edustaa idealismia. Tietojenkäsittelytieteen tohtori ja filosofi Bernardo Kastrup, joka on työskennellyt CERNissä, on toinen merkittävä ajattelija, joka on ottanut mielen keskiöön. Hän on tunnettu idealistisesta filosofiastaan, jossa tietoisuus nähdään perustavanlaatuisena todellisuuden osana.

Kastrupin mukaan tietoinen kokija on mahdotonta ohittaa missään kysymyksissä ja nimenomaan se pitäisi ottaa lähtökohdaksi, jonka avulla fyysinen maailma täytyy selittää. Hän käyttää Hoffmanin käyttöjärjestelmä-termin sijasta termiä ”kojelauta”, jonka avulla kosketamme todellisuutta, mutta emme koskaan voi sitä suoraan operoida.

Videolla Hoffman mainitsee, että ottaisi mielellään Kastrupin tiimiinsä tutkimaan omaa Markovin verkoston malliaan, koska filosofisesti katsoen heillä on sama ideologia eli monistinen idealismi. Se tarkoittaa, että todellisuus on yksi ja että se on tässä tapauksessa tietoisuus tai mieli tai joku vastaava.

Matemaattisten mallien rooli tietoisuuden ja fundamentaalifysiikan teorioissa

Tietoisuuden ja fundamentaalifysiikan teorioiden yhdistäminen on haastava tehtävä, joka vaatii sekä syvällistä ymmärrystä molempien alojen periaatteista että kykyä luoda uusia, innovatiivisia malleja. Tässä yhteydessä juuri matemaattiset mallit ovat keskeisessä asemassa. Ne tarjoavat työkaluja, joiden avulla voimme ymmärtää ja selittää monimutkaisia ilmiöitä, kuten alkeishiukkasten käyttäytymistä.

Meillä on jo olemassa joukko hyvin tunnettuja ja testattuja malleja, kuten Standardimalli ja kvanttikenttäteoria (QFT), jotka kuvaavat alkeishiukkasten maailmaa. Nämä mallit perustuvat empiriaan, eli havaintoihin, joita olemme tehneet muun muassa hiukkastutkimuslaitoksissa ja avaruusteleskoopeilla. Ne tarjoavat meille tietynlaisen energiaspektrin aineesta, joka kuvaa, kuinka paljon energiaa tietyissä tilanteissa tietyissä pituusskaaloissa tietyllä tavalla mitataan. Tämän spektrin luomassa todellisuuskuvassa on kuitenkin aukkoja siellä täällä.

Uusien teorioiden, kuten Hoffmanin tietoisten agenttien (CANetit – Conscious Agent Nets) Markovin dynamiikan, haasteena on luoda matemaattinen malli, joka pystyy luomaan vastaavuudet tunnettuihin malleihin ja ratkaisemaan niihin liittyvät ongelmat. Tällaisen mallin tulisi pystyä antamaan myös uusia ennusteita. Esimerkiksi Hoffmanin teoriassa positiivisen ja negatiivisen spinin omaavilla massattomilla hiukkasilla, on eri määrä energiaa. Tämä on uusi ennuste, joka voidaan testata. Toisaalta teoria sisältää kokonaisuudessaan myös niin pieniä entiteettejä, että niitä ei voida nykyisillä laitteilla todentaa. Todennettavuusongelma tosin on hyvin yleistä tämän aihealueen teorioilla, josta debatoidaan vähän väliä.

Matemaattisen mallin luominen ei ole helppoa. Se vaatii syvällistä ymmärrystä matematiikasta ja fysiikasta sekä kykyä ajatella luovasti ja innovatiivisesti. Lisäksi mallin olisi hyvä olla algebrallinen, jotta se auttaa meitä mallintamaan, miten spektrin osat ovat relaatiossa toisiinsa, ja sen pohjalta laskemaan, miten tiettyjä spektrejä voidaan interferoida. Filosofisen ajattelun ja teorian selkeys konseptuaalisen ja intuitiivisen ajattelun tasolla tulisi olla kaiken pohjalla.

Vuosisatojen aikana tuhansien tieteilijöiden kehittämien teorioiden ongelma on se, että niitä ei ole kehitetty yhtenäiseksi kokonaisuudeksi, vaan ne ovat kehittyneet erillisissä pienissä osissa. Tämän takia meillä käytössä olevat käsitteet ovat todellinen sillisalaatti. Jo sen määrittely, mikä on hiukkanen tai partikkeli, tuo tässä yhteydessä paljon päänvaivaa ja harmaita hiuksia.

Teoreettisen fysiikan ja tietoisuuden teorioiden yhdistäminen

Tietoisuuden ja fundamentaalifysiikan teorioiden yhdistäminen ei ole pelkästään matemaattinen haaste. Se on myös filosofinen ja konseptuaalinen haaste, joka vaatii meitä pohtimaan syvällisesti todellisuuden luonnetta ja tietoisuuden roolia siinä. Vaikka hiukkasfysiikan ja tietoisuuden tutkimuksen menetelmissä ja niiden teorioiden yhdistämisessä on laajoja ongelmia, molemmissa kuitenkin pyritään selvittämään samaa seikkaa: mikä on todellisuus?

Useat eri matemaattiset viitekehykset voivat tarjota mahdollisia lähestymistapoja tähän haasteeseen. Esimerkiksi geometria, erityisesti algebrallinen geometria, on jo pitkään ollut keskeinen työkalu teoreettisessa fysiikassa. Ryhmäteoria, joka formalisoi symmetriat ja muunnokset, on myös tärkeä osa nykyistä Standardimallin kuvaamista. Lukuteoria, joka on tutkittu ja testattu vuosisatojen ajan, tarjoaisi toisen luonnollisen lähestymistavan.

On myös muita, vähemmän tunnettuja matemaattisia viitekehyksiä, jotka voivat tarjota uusia näkökulmia tähän haasteeseen. Esimerkiksi Stephen Wolframin Fundamental Physics -projektin hypergraafit tarjoavat uudenlaisen tavan mallintaa fysikaalisia prosesseja. Graafeja ja niiden rakentumiseen liittyvää dynamiikkaa voidaan tulkita analogisesti niin, että jotkut tietyt osat matemaattisista rakenteista kuvaavat jotain osaa vaikkapa standardimallista.

Taorminassa toukokuussa 2023 pidetyssä maailmanlaajuisessa tietoisuuden tutkimukseen liittyvässä konferenssissa, jossa kävimme teoreettisen fysiikan tutkija Matti Pitkäsen kanssa, tehtiin kysely, jossa 18:sta annetusta mallista piti valita eniten resonoiva. Tulokset on nyt julkaistu. Sosiologinen lähestymistapa voitti, toisena oli panpsykismi ja kolmantena David Chalmersin dualistinen naturalismi.

Pitkäsen kehittämässä Topologisessa Geometrodynamiikassa ajatellaan tiettyjen topologisten muotojen ja symmetrioiden vastaavan alkeishiukkasia, toisten taas muita hiukkasia, kuten protoneja, kemiallisia yhdisteitä, molekyylejä, jne. TGD on teoria, joka pyrkii yhdistämään tietoisuuden ja fysiikan yhdeksi yhtenäiseksi teoriaviitekehykseksi. Maailmassa ei ole montaakaan teoriaa, jossa tietoisuuden suurta ongelmaa lähestytään nimenomaan formaalilla tavalla. Useimmiten käsitteellinen tai joku muu fenomenologinen, omista tietoisista kokemuksista lähtevä tapa on luontevampi, koska tietoisuus on kuitenkin kokemuksellinen asia.

TGD:n todellisuuskuvaa Pitkänen määrittelee seuraavalla tavalla:

Yksi mielestäni keskeinen pointti on, että luovutaan ideasta todellisuudesta matemaattisen kuvailun takana, joka on useiden filosofioiden perushypoteesi, myös fysikalismin ydin. Matemaattiset objektit (WCW-spinorikentät/nollaenergiatilat TGD:ssä) ovat todellisuus, kvantti-Platonia. Kvanttihypyt näiden välillä antavat tietoisen kokemuksen ja informaatiota näistä tiloista. Mitään muuta ei tarvita, eikä siis todellisuutta kuvailun takana. Teoriamme ovat tietenkin vajavaisia, koska tietoinen kokemuksemme on puutteellista.

Kaikki nämä teoriat, niin Hoffmanin, Wolframin, Pitkäsen kuin standardifysiikankin mallit, ovat formaaleja viitekehyksiä. Ne kuvaavat ja selittävät matemaattisen kielen avulla todellisuutta. Periaatteessa formaali viitekehys voisi olla mikä tahansa, jos sen avulla voi yksikäsitteisesti ja johdonmukaisesti saada tietyt matemaattiset muodot vastaamaan empiriaa ja jos siitä löytyy vastaavuudet Standardimalliin, kvanttimekaniikkaan ja suhteellisuusteorioihin. Mitä yksinkertaisempi ja intuitiivisemmin ymmärrettävä malli on, sitä parempi.

On myös olemassa haittapuoli: jos nämä teoriat osoittautuvat hyödyllisiksi, eli antavat meille uusia oivalluksia ja kykenemme muodostamaan uutta tietoa niiden avulla, ne voivat helposti saada meidät ajattelemaan, että todellisuus on jollain tavalla ”muotoutunut” valitun matemaattisen kielen mukaisesti, tai että todellisuus jopa on matemaattisia muotoja.

Matematiikka on vuosikymmenestä toiseen hämmästyttänyt kyvyllään mallintaa ja luoda ennusteita tuntemastamme maailmasta. Tätä voi tosiaan viedä toiseen ääripäähän, jonka mukaan todellisuus on ikään kuin matemaattinen simulaatio, kuten esimerkiksi Max Tegmark esittää. On mielenkiintoista nähdä, mitä Hoffmanin esityksestä tulee, kun se kohta tulee julkisesti arvioitavaksi, kaikkien puntaroitavaksi.