Van AI naar kwantummechanica en terug

Na mijn promotie in de kwantumgravitatie ben ik in 1998 overgestapt naar kunstmatige intelligentie (AI). En ondanks het feit dat ik daar geen dag spijt van heb, is mijn interesse in de fysica recent toch weer aangewakkerd. Dit heeft te maken met het feit dat AI een steeds grotere impact heeft op de natuurwetenschappen. Zo wordt AI al gebruikt om moleculen efficiënt te simuleren, of om het weer tienduizend keer sneller te voorspellen. Met deze nieuwe tools kunnen medicijnen worden ontworpen die ons helpen nieuwe epidemieën, resistente bacteriën en andere nare ziektes zoals kanker te bestrijden. Ook kan naar nieuwe materialen worden gezocht die ons helpen om sneller de energietransitie te doorlopen (via betere katalysatoren om waterstof te fabriceren), het milieuprobleem te helpen oplossen (via afbreekbare plastics) en de opwarming van de aarde tegen te gaan (via nieuwe materialen om CO2 uit de lucht te filteren). Maar de nieuwe technieken van de AI hebben het ook mogelijk gemaakt om kwantummechanische berekeningen die nodig zijn in de chemie (zogenaamde DFT-berekeningen) te verbeteren en te versnellen. En het is hier dat mijn intellectuele interesse in de kwantummechanica (QM) nieuw leven werd ingeblazen.

Feynman zei ooit dat eenieder die beweert kwantummechanica te begrijpen er niks van heeft begrepen. QM kan ontzettend precies voorspellingen doen, en daar houdt het voor veel wetenschappers op. “Shut up and calculate”, is hun motto. Maar de interpretatie van QM is een monster. Er wordt van je gevraagd om te geloven dat als een ster een foton uitzendt dat na een reis van vele lichtjaren op jouw oogbol valt, de golffunctie die zich heeft verspreid over een enorm bolvormig oppervlak van vele lichtjaren in omvang, in één keer instort. Of, als je daar niet aan wilt, mag je geloven dat op elk moment het universum zich opsplitst in vele kopieën, waarin jij je verschillende levens leidt. In de AI dealen we ook met  onzekerheden, maar daar stort een waarschijnlijkheidsverdeling in omdat de kennis die in ons hoofd zit wordt geüpdatet door nieuwe beschikbare informatie. Helaas is deze uitleg moeilijk verenigbaar met de zogenaamde Bell-ongelijkheden, maar lijkt toch een interessant alternatief (het QBism is een stroming die dit serieus onderzoekt).

Onderzoekers die afwijken van de gevestigde orde in de QM hebben het over het algemeen zwaar, zelfs als je een Nobelprijs in je zak hebt. Ook Einstein was geen fan van de vreemde onzekerheden in de QM: “God dobbelt niet”. Het is curieus om te zien hoe gesloten, bijna religieus, de natuurkundegemeenschap is om alternatieve theorieën serieus te nemen. Zelfs het Nederlandse natuurkundegenie en Nobelprijswinnaar Gerard ‘t Hooft wordt verguisd om zijn superdeterministische visie op de QM.  Als we QM nu eens kunnen zien als een onvolmaakte epistemologische theorie die alleen maar de beschikbare informatie gebruikt om, al logisch redenerend, tot een optimale voorspelling te komen? Die informatie kan in de toekomst liggen (de theorie hoeft dus niet causaal te zijn), en kan globale behoudswetten omvatten (en hoeft dus niet lokaal in ruimte en tijd te zijn). Als we ophouden te denken dat QM een ontologische theorie is, maar meer een statistische beschrijving van een onderliggende ontologische wereld, zouden we dan niet tot een betere interpretatie van de QM kunnen komen?

AI is ondertussen op een niveau gekomen dat het bijna bovenmenselijke intelligentie vertoont. Tegelijkertijd heeft ze de kennis van een veel groter deel van alle wetenschappelijke literatuur. Komt er een moment dat we de bovenstaande vraag over QM aan een AI kunnen stellen en we interessante antwoorden terugkrijgen? Kan AI ons bevrijden uit onze vastgelopen paradigma’s en kunnen we wellicht samen op zoek naar betere alternatieven? Dit geldt natuurlijk niet alleen voor de raadsels van de QM, maar ook voor andere diepe vragen: hoe ontstaan intelligentie en bewustzijn eigenlijk? En kan een AI zelf wellicht bewust worden?​

Mijn droom is dat we samen met AI antwoorden kunnen krijgen op dit soort vragen, en in het voorbijgaan ook nog eventjes het klimaatprobleem oplossen. Wellicht kan de quantumcomputer daar ook nog een steentje aan bijdragen.