INHOUDSOPGAWE:
Video: Neurale qubits of hoe die brein se kwantumrekenaar werk
2024 Outeur: Seth Attwood | [email protected]. Laas verander: 2023-12-16 15:56
Die fisiese prosesse wat in die membrane van neurone in die hipersoniese reeks voorkom, word aangedui. Daar word aangetoon dat hierdie prosesse as basis kan dien vir die vorming van sleutelelemente (qubits) van 'n kwantumrekenaar, wat die inligtingstelsel van die brein is. Daar word voorgestel om 'n kwantumrekenaar te skep wat gebaseer is op dieselfde fisiese beginsels waarop die brein werk.
Die materiaal word as 'n hipotese aangebied.
Inleiding. Formulering van die probleem
Hierdie werk is bedoel om die inhoud van die finale (No. 12) slot van die vorige werk te openbaar [1]: “Die brein werk soos 'n kwantumrekenaar, waarin die funksie van qubits uitgevoer word deur koherente akoestoelekriese ossillasies van dele van die miëlienskedes van neurone, en die verbinding tussen hierdie afdelings word uitgevoer as gevolg van nie-plaaslike interaksie deur die NR1-direkte".
Die fundamentele idee wat hierdie gevolgtrekking onderlê, is 'n kwarteeu gelede gepubliseer in die joernaal "Radiofizika" [2]. Die kern van die idee was dat in afsonderlike afdelings van neutrone, naamlik in die onderskeppings van Ranvier, koherente akoestoelelektriese ossillasies gegenereer word met 'n frekwensie van ~ 5 * 1010Hz, en hierdie fluktuasies dien as die hoofdraer van inligting in die inligtingstelsel van die brein.
Hierdie vraestel wys dit akoestoelelektriese ossillatoriese modusse in die membrane van neurone is in staat om die funksie van qubits te verrig, op grond waarvan die werk van die inligtingstelsel van die brein gebou word, as 'n kwantumrekenaar.
Doel
Hierdie werk het 3 doelwitte:
1) om die aandag te vestig op die werk [2], waarin 25 jaar gelede aangetoon is dat koherente hipersoniese ossillasies in die membrane van neurone gegenereer kan word, 2) 'n nuwe model van die breininligtingstelsel te beskryf, wat gebaseer is op die teenwoordigheid van koherente hipersoniese ossillasies in die membrane van neurone, 3) om 'n nuwe tipe kwantumrekenaar voor te stel, waarvan die werk die werk van die inligtingstelsel van die brein tot die maksimum mate sal simuleer.
Die inhoud van die werk
Die eerste afdeling beskryf die fisiese meganisme van generering in die membrane van neurone van koherente akoestoelelektriese ossillasies met 'n frekwensie van die orde van 5 * 1010Hz.
Die tweede afdeling beskryf die beginsels van die breininligtingstelsel gebaseer op koherente ossillasies wat in die membrane van neurone gegenereer word.
In die derde afdeling word voorgestel om 'n kwantumrekenaar te skep wat die inligtingstelsel van die brein simuleer.
I. Die aard van koherente ossillasies in die membrane van neurone
Die struktuur van 'n neuron word beskryf in enige monografie oor neurowetenskappe. Elke neuron bevat 'n hoofliggaam, baie prosesse (dendriete), waardeur dit seine van ander selle ontvang, en 'n lang proses (akson), waardeur dit self elektriese impulse (aksiepotensiale) uitstraal.
In die toekoms sal ons uitsluitlik aksone oorweeg. Elke akson bevat areas van 2 tipes wat met mekaar afwissel:
1. Ranvier se onderskeppings, 2. miëlienskedes.
Elke onderskepping van Ranvier is ingesluit tussen twee gemiëlineerde segmente. Die lengte van die onderskepping van Ranvier is 3 ordes van grootte minder as die lengte van die miëliensegment: die lengte van die onderskepping van Ranvier is 10-4cm (een mikron), en die lengte van die miëliensegment is 10-1cm (een millimeter).
Ranvier se onderskeppings is die terreine waarin ioonkanale ingebed is. Deur hierdie kanale word die Na ione+ en K+ penetreer in en uit die akson, wat lei tot die vorming van aksiepotensiale. Tans word geglo dat die vorming van aksiepotensiale die enigste funksie van Ranvier se onderskeppings is.
In werk [2] is egter aangetoon dat Ranvier se onderskeppings in staat is om nog een belangrike funksie te verrig: in die onderskeppings van Ranvier word koherente akoestoelelektriese ossillasies gegenereer.
Die opwekking van koherente akoestoelelektriese ossillasies word uitgevoer as gevolg van die akoestoelelektriese lasereffek, wat in die onderskeppings van Ranvier gerealiseer word, aangesien beide nodige voorwaardes vir die implementering van hierdie effek vervul word:
1) die teenwoordigheid van pomp, waardeur vibrasiemodusse opgewek word, 2) die teenwoordigheid van 'n resonator waardeur die terugvoer uitgevoer word.
1) Pomp word verskaf deur ioonstrome Na+ en K+vloei deur die onderskeppings van Ranvier. As gevolg van die hoë digtheid van die kanale (1012 cm-2) en hul hoë deurset (107 ioon / sek), is die digtheid van die ioonstroom deur die onderskeppings van Ranvier uiters hoog. Die ione wat deur die kanaal beweeg, prikkel die vibrasiemodusse van die subeenhede wat die binneoppervlak van die kanaal vorm, en as gevolg van die laser-effek word hierdie modusse gesinchroniseer, wat koherente hipersoniese ossillasies vorm.
2) Die funksie van 'n resonator, wat 'n verspreide terugvoer skep, word uitgevoer deur 'n periodieke struktuur, wat teenwoordig is in die miëlienskedes, waartussen die onderskeppings van Ranvier ingesluit is. Die periodieke struktuur word geskep deur lae membrane met 'n dikte van d ~ 10-6 cm.
Hierdie tydperk stem ooreen met 'n resonante golflengte λ ~ 2d ~ 2 * 10-6 cm en frekwensie ν ~ υ / λ ~ 5 * 1010 Hz, υ ~ 105 cm / sek - spoed van hipersoniese golwe.
'n Belangrike rol word gespeel deur die feit dat ioonkanale selektief is. Die deursnee van die kanale val saam met die deursnee van die ione, dus is die ione in noue kontak met die subeenhede wat die binneoppervlak van die kanaal beklee.
As gevolg hiervan dra die ione die meeste van hul energie oor na die vibrasiemodusse van hierdie subeenhede: die energie van die ione word omgeskakel na die vibrasieenergie van die subeenhede wat die kanale vorm, wat die fisiese rede vir die pomp is.
Die vervulling van beide nodige voorwaardes vir die verwesenliking van die laser-effek beteken dat Ranvier se onderskeppings akoestiese lasers is (nou word dit "sasers" genoem). 'n Kenmerk van sasers in neuronale membrane is dat die pomp uitgevoer word deur 'n ioniese stroom: Ranvier-onderskeppings is sasers wat koherente akoestoelelektriese ossillasies genereer met 'n frekwensie van ~ 5 * 1010 Hz.
As gevolg van die laser-effek, prikkel die ioonstroom wat deur die onderskeppings van Ranvier gaan nie net die vibrasiemodusse van die molekules waaruit hierdie onderskeppings bestaan nie (wat 'n eenvoudige omskakeling van die energie van die ioonstroom in termiese energie sou wees): in die onderskeppings van Ranvier, word die ossillatoriese modusse gesinchroniseer, waardeur koherente ossillasies van die resonante frekwensie gevorm word.
Die ossillasies wat in Ranvier se onderskeppings gegenereer word in die vorm van akoestiese golwe van hipersoniese frekwensie, versprei na die miëlienskedes, waar hulle 'n akoestiese (hipersoniese) "interferensiepatroon" vorm, wat as 'n materiële draer van die inligtingstelsel van die brein dien
II. Inligtingstelsel van die brein, soos 'n kwantumrekenaar, waarvan die qubits akoestoelelektriese vibrasiemodusse is
As die gevolgtrekking oor die teenwoordigheid van hoëfrekwensie koherente akoestiese ossillasies in die brein ooreenstem met die werklikheid, dan is dit baie waarskynlik dat die inligtingstelsel van die brein op grond van hierdie ossillasies werk: so 'n ruim medium moet beslis gebruik word om op te teken en inligting weer te gee.
Die teenwoordigheid van koherente hipersoniese vibrasies laat die brein toe om in die modus van 'n kwantumrekenaar te werk. Kom ons kyk na die mees waarskynlike meganisme vir die verwesenliking van 'n "brein" kwantumrekenaar, waarin elementêre selle van inligting (qubits) geskep word op grond van hipersoniese ossillatoriese modusse.
'n Kwbit is 'n arbitrêre lineêre kombinasie van basistoestande | Ψ0> en | Ψ1> met koëffisiënte α, β wat aan die normaliseringsvoorwaarde α voldoen2 + β2 = 1. In die geval van vibrasiemodusse, kan die basistoestande verskil deur enige van die 4 parameters wat hierdie modusse kenmerk: amplitude, frekwensie, polarisasie, fase.
Amplitude en frekwensie word waarskynlik nie gebruik om 'n kwbit te skep nie, aangesien hierdie 2 parameters in alle areas van die aksone ongeveer dieselfde is.
Die derde en vierde moontlikhede bly: polarisasie en fase. Qubits gebaseer op polarisasie en die fase van akoestiese vibrasies is heeltemal analoog aan kwbits waarin die polarisasie en fase van fotone gebruik word (die vervanging van fotone met fonone is van geen fundamentele belang nie).
Dit is waarskynlik dat polarisasie en fase saam gebruik word om akoestiese qubits in die brein se miëliennetwerk te vorm. Die waardes van hierdie 2 hoeveelhede bepaal die tipe ellips wat die ossillatoriese modus vorm in elke deursnit van die akson miëlienskede: die basiese toestande van akoestiese qubits van 'n kwantumrekenaar in die brein word gegee deur elliptiese polarisasie.
Die aantal aksone in die brein stem ooreen met die aantal neurone: ongeveer 1011… 'n Akson het 'n gemiddeld van 30 miëliensegmente, en elke segment kan as 'n kwbit funksioneer. Dit beteken dat die aantal kwbits in die inligtingstelsel van die brein 3 * 10 kan bereik12.
Die inligtingskapasiteit van 'n toestel met so 'n aantal kwbits is gelykstaande aan 'n konvensionele rekenaar, waarvan die geheue 2 bevat3 000 000 000 000stukkies.
Hierdie waarde is 10 miljard ordes groter as die aantal deeltjies in die heelal (1080). So 'n groot inligtingskapasiteit van die kwantumrekenaar van die brein laat jou toe om 'n arbitrêre groot hoeveelheid inligting op te teken en enige probleme op te los.
Om inligting op te teken, hoef jy nie 'n spesiale opname-toestel te skep nie: inligting kan op dieselfde medium gestoor word waarmee inligting verwerk word (in kwantumtoestande van qubits).
Elke beeld en selfs elke "skakering" van 'n beeld (met inagneming van al die interkonneksies van 'n gegewe beeld met ander beelde) kan geassosieer word met 'n punt in Hilbert-ruimte, wat 'n stel toestande van qubits van 'n kwantumrekenaar in die brein weerspieël. Wanneer 'n stel qubits op dieselfde punt in Hilbert-ruimte is, "flits" hierdie beeld in bewussyn en dit word weergegee.
Verstrengeling van akoestiese qubits in 'n kwantumrekenaar in die brein kan op twee maniere bewerkstellig word.
Die eerste manier: as gevolg van die teenwoordigheid van noue kontak tussen die dele van die miëliennetwerk van die brein en die oordrag van verstrengeling deur hierdie kontakte.
Die tweede manier: verstrengeling kan voorkom as gevolg van veelvuldige herhalings van dieselfde stel vibrasiemodusse: die korrelasie tussen hierdie modusse word 'n enkele kwantumtoestand, tussen die elemente waarvan 'n nie-plaaslike verband tot stand gebring word (waarskynlik, met behulp van die NR1- reguit lyne [1]). Die teenwoordigheid van 'n nie-plaaslike verbinding laat die brein se inligtingsnetwerk toe om konsekwente berekeninge uit te voer deur gebruik te maak van "kwantumparallelisme."
Dit is hierdie eienskap wat die brein se kwantumrekenaar uiters hoë rekenkrag gee.
Vir die kwantumrekenaar van die brein om effektief te werk, is dit nie nodig om al 3 * 10 te gebruik nie12 potensiële kwbits. Die werking van 'n kwantumrekenaar sal doeltreffend wees selfs al is die aantal kwbits ongeveer duisend (103). Hierdie aantal qubits kan in een aksonbundel gevorm word, saamgestel uit slegs 30 aksone (elke senuwee kan 'n "mini" kwantumrekenaar wees). Dus kan 'n kwantumrekenaar 'n klein fraksie van die brein beset, en baie kwantumrekenaars kan in die brein bestaan.
Die belangrikste beswaar teen die voorgestelde meganisme van die breininligtingstelsel is die groot verswakking van hipersoniese golwe. Hierdie struikelblok kan oorkom word deur die "verligting" effek.
Die intensiteit van die gegenereerde vibrasiemodusse kan voldoende wees vir voortplanting in die modus van self-geïnduseerde deursigtigheid (termiese vibrasies, wat die samehang van die vibrasiemodus kan vernietig, word self deel van hierdie vibrasiemodus).
III. 'n Kwantumrekenaar gebou op dieselfde fisiese beginsels as die menslike brein
As die inligtingstelsel van die brein werklik soos 'n kwantumrekenaar werk, waarvan die kwantumbits akoestoelelektriese modusse is, dan is dit heel moontlik om 'n rekenaar te skep wat op dieselfde beginsels sal werk.
In die volgende 5-6 maande beoog die skrywer om 'n aansoek in te dien vir 'n patent vir 'n kwantumrekenaar wat die inligtingstelsel van die brein simuleer.
Na 5-6 jaar kan ons die verskyning van die eerste monsters van kunsmatige intelligensie verwag, wat in die beeld en gelykenis van die menslike brein werk.
Kwantumrekenaars gebruik die mees algemene wette van kwantummeganika. Die natuur “het nie meer algemene wette uitgedink” nie, daarom is dit heel natuurlik dat bewussyn werk op die beginsel van 'n kwantumrekenaar, en gebruik die maksimum moontlikhede vir die verwerking en opneem van inligting wat deur die natuur verskaf word.
Dit is raadsaam om 'n direkte eksperiment uit te voer om koherente akoestoelelektriese ossillasies in die miëliennetwerk van die brein op te spoor. Om dit te doen, moet 'n mens dele van die miëliennetwerk van die brein met 'n laserstraal bestraal en probeer om modulasie met 'n frekwensie van ongeveer 5 * 10 in oorgedra of gereflekteerde lig op te spoor.10 Hz.
'n Soortgelyke eksperiment kan op 'n fisiese model van 'n akson uitgevoer word, m.a.w. 'n kunsmatig geskape membraan met ingeboude ioonkanale. Hierdie eksperiment sal die eerste stap wees om 'n kwantumrekenaar te skep, waarvan die werk op dieselfde fisiese beginsels as die werk van die brein uitgevoer sal word.
Die skepping van kwantumrekenaars wat soos 'n brein werk (en beter as 'n brein) sal die inligtingondersteuning van die beskawing tot 'n kwalitatief nuwe vlak verhoog.
Afsluiting
Die skrywer probeer om die aandag van die wetenskaplike gemeenskap te vestig op die werk van 'n kwarteeu gelede [2], wat belangrik kan wees om die meganisme van die breininligtingstelsel te verstaan en die aard van bewussyn te identifiseer. Die kern van die werk is om te bewys dat individuele dele van neuronale membrane (Ranvier-onderskeppings) dien as bronne van samehangende akoestoelelektriese ossillasies.
Die fundamentele nuwigheid van hierdie werk lê in die beskrywing van die meganisme waardeur die ossillasies wat in die onderskeppings van Ranvier gegenereer word, gebruik word vir die werking van die inligtingstelsel van die brein as 'n draer van geheue en bewussyn.
Die hipotese word gestaaf dat die inligtingstelsel van die brein soos 'n kwantumrekenaar werk, waarin die funksie van qubits uitgevoer word deur akoestoelelektriese ossillatoriese modusse in die membrane van neurone. Die hooftaak van die werk is om die tesis te staaf dat die brein is 'n kwantumrekenaar waarvan die qubits koherente ossillasies van neuronale membrane is.
Saam met polarisasie en fase, is 'n ander parameter van hipersoniese golwe in neuronale membrane wat gebruik kan word om qubits te vorm, draai (dit is 5en ek kenmerkend van golwe, wat die teenwoordigheid van orbitale hoekmomentum weerspieël).
Die skepping van kolkende golwe hou geen besondere probleme in nie: hiervoor moet spiraalstrukture of defekte teenwoordig wees by die grens van die Ranvier-onderskeppings en miëlienstreke. Waarskynlik bestaan sulke strukture en defekte (en die miëlienskedes self is spiraalvormig).
Volgens die voorgestelde model is die hoofdraer van inligting in die brein die witstof van die brein (miëlienskedes), en nie die grysstof, soos tans geglo word nie. Die miëlienskedes dien nie net om die spoed van voortplanting van aksiepotensiale te verhoog nie, maar ook die hoofdraer van geheue en bewussyn: meeste van die inligting word in die wit verwerk, en nie in die grysstof van die brein nie.
Binne die raamwerk van die voorgestelde model van die brein se inligtingsisteem vind die psigofisiese probleem wat Descartes stel 'n oplossing: "Hoe hou liggaam en gees verband in 'n persoon?", Met ander woorde, wat is die verhouding tussen materie en bewussyn?
Die antwoord is soos volg: gees bestaan in Hilbert-ruimte, maar word geskep deur kwantum qubits wat gevorm word deur materiële deeltjies wat in ruimte-tyd bestaan.
Moderne tegnologie is in staat om die struktuur van die aksonale netwerk van die brein weer te gee en te kontroleer of hipersoniese vibrasies werklik in hierdie netwerk gegenereer word, en dan 'n kwantumrekenaar te skep waarin hierdie vibrasies as qubits gebruik sal word.
Met verloop van tyd sal kunsmatige intelligensie gebaseer op 'n akoestoelelektriese kwantumrekenaar die kwalitatiewe eienskappe van menslike bewussyn kan oorskry. Dit sal dit moontlik maak om 'n fundamenteel nuwe stap in menslike evolusie te neem, en hierdie stap sal gemaak word deur die bewussyn van die persoon self.
Die tyd het aangebreek om die finale werkverklaring te begin implementeer [2]: "In die toekoms is dit moontlik om 'n neurorekenaar te skep wat op dieselfde fisiese beginsels as die menslike brein sal werk.".
gevolgtrekkings
1. In die membrane van neurone is daar koherente akoestoelelektriese ossillasies: hierdie ossillasies word gegenereer in ooreenstemming met die akoestiese lasereffek in die onderskeppings van Ranvier en propageer in die miëlienskedes
2. Koherente akoestoelelektriese ossillasies in die miëlienskedes van neurone verrig die funksie van qubits, op grond waarvan die inligtingstelsel van die brein op die beginsel van 'n kwantumrekenaar werk
3. In die komende jare is dit moontlik om kunsmatige intelligensie te skep, wat 'n kwantumrekenaar is wat op dieselfde fisiese beginsels werk waarop die inligtingstelsel van die brein werk
LETTERKUNDE
1. V. A. Shashlov, Nuwe model van die Heelal (I) // "Academy of Trinitarianism", M., El No. 77-6567, publ. 24950, 20.11.2018
Aanbeveel:
TOP 5 slegte gewoontes wat die werk van die menslike brein onderdruk
Om optimisties te wees kan help om jou brein gesond te hou, volgens 'n verslag van die Wêreldraad vir Breingesondheid. Nietemin is daar slegte gewoontes wat laat vaar moet word, aangesien dit die werking van die brein negatief beïnvloed. Deskundige advies
Hoe die brein werk. Deel 1. Waarvoor is slaap?
Sedert ons anatomie op hoërskool studeer het, het die meeste van ons geweet dat ons brein uit neurone bestaan, en die hoof geestelike aktiwiteit vind in die serebrale korteks plaas. Terselfdertyd is ons iets vertel oor die serebrale hemisfere, die serebellum en ander komponente
Mites oor die werk van die menslike brein
Neuromiete, dit wil sê wanopvattings oor die vermoëns van ons brein, is dikwels gebaseer op verkeerd geïnterpreteerde of te ou resultate van wetenskaplike navorsing. ’n Span neurowetenskaplikes by die Nasionale Sentrum vir Wetenskaplike Navorsing en die Universiteit van Orleans stel voor om sommige van die neurowetenskappe met speel-in-die-materiaal op die Slate-webwerf uit die weg te ruim
Boggelrug: 'n nagmerrie vir die CIA. Hoe die oorloper Golitsyn die werk van die teen-intelligensiedienste van die VSA, Engeland, Kanada en Frankryk verwoes het
55 jaar gelede, in Desember 1961, het 'n noodgeval in die hoofstad van Finland plaasgevind: op die drumpel van die huis van 'n plaaslike inwoner van die Central Intelligence Agency
Hoe die brein werk. Deel 2. Die brein en alkohol
In die tweede deel van die artikel gaan die skrywer voort om die werk van die brein vanuit 'n ongewone oogpunt vir baie te ontleed. Hoeveel energie word vrygestel tydens die oksidasie van alkohol en wat het asetaldehied daarmee te doen? Wat is die giftige konsentrasie daarvan? Waarom word kulturele drinkery oral bevorder?