論文の概要: A free energy principle for generic quantum systems

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2112.15242v1
• Date: Thu, 30 Dec 2021 23:34:04 GMT
• ステータス: 処理完了
• システム内更新日: 2023-03-02 21:03:03.759038
• Title: A free energy principle for generic quantum systems
• Title（参考訳）: 一般量子系に対する自由エネルギー原理
• Authors: Chris Fields, Karl Friston, James F. Glazebrook, and Michael Levin
• Abstract要約: 本稿では、一般的な量子系を観察者と見なす方法を示し、選択の自由度を基準として、意味論を観察結果に割り当てることのできるエージェントとなる。 生体系は計算資源として量子コヒーレンスを用い, 暗黙的に通信資源として利用することが示唆された。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
• License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
• Abstract: The Free Energy Principle (FEP) states that under suitable conditions of weak coupling, random dynamical systems with sufficient degrees of freedom will behave so as to minimize an upper bound, formalized as a variational free energy, on surprisal (a.k.a., self-information). This upper bound can be read as a Bayesian prediction error. Equivalently, its negative is a lower bound on Bayesian model evidence (a.k.a., marginal likelihood). In short, certain random dynamical systems evince a kind of self-evidencing. Here, we reformulate the FEP in the formal setting of spacetime-background free, scale-free quantum information theory. We show how generic quantum systems can be regarded as observers, which with the standard freedom of choice assumption become agents capable of assigning semantics to observational outcomes. We show how such agents minimize Bayesian prediction error in environments characterized by uncertainty, insufficient learning, and quantum contextuality. We show that in its quantum-theoretic formulation, the FEP is asymptotically equivalent to the Principle of Unitarity. Based on these results, we suggest that biological systems employ quantum coherence as a computational resource and - implicitly - as a communication resource. We summarize a number of problems for future research, particularly involving the resources required for classical communication and for detecting and responding to quantum context switches.
• Abstract（参考訳）: 自由エネルギー原理(Free Energy Principle, FEP)は、弱い結合の条件下では、十分な自由度を持つランダム力学系は、置換自由エネルギーとして形式化された上界の最小化(つまり、自己情報)のために振舞う。 この上限はベイズ予測誤差として読むことができる。 同等に、その負はベイズ模型の証拠(すなわち、限界確率)の低い境界である。 要するに、あるランダムな力学系は一種の自己負である。 ここでは、FEPを時空バックグラウンド自由スケール自由量子情報理論の形式的な設定で再構成する。 一般的な量子システムがどのようにオブザーバと見なすことができるかを示し、標準選択自由仮説が観測結果に意味論を割り当てることができるエージェントとなることを示す。 本研究では, 不確実性, 学習不足, 量子文脈性に特徴付けられる環境において, ベイズ予測誤差を最小化する方法を示す。 量子論的定式化において、FEPは漸近的にユニタリティの原理と等価であることを示す。 これらの結果から,生物系は量子コヒーレンスを計算資源として,そして暗黙的に通信資源として採用することが示唆された。 今後の研究、特に古典的コミュニケーションに必要なリソース、および量子コンテキストスイッチの検出と応答に関する諸問題について要約する。

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