Neuroniniai kubitai arba kaip veikia smegenų kvantinis kompiuteris

2024 Autorius: Seth Attwood | [email protected]. Paskutinį kartą keistas: 2023-12-16 16:11

Nurodomi fiziniai procesai, vykstantys hipergarsinio diapazono neuronų membranose. Parodyta, kad šie procesai gali būti pagrindas kvantinio kompiuterio, kuris yra smegenų informacinė sistema, pagrindinių elementų (kubitų) susidarymui. Siūloma sukurti kvantinį kompiuterį, pagrįstą tais pačiais fiziniais principais, kuriais vadovaujasi smegenys.

Medžiaga pateikiama kaip hipotezė.

Įvadas. Problemos formulavimas

Šis darbas skirtas atskleisti ankstesnio darbo [1] galutinės (Nr. 12) išvados turinį: „Smegenys veikia kaip kvantinis kompiuteris, kuriame kubitų funkciją atlieka koherentiniai akustoelektriniai neuronų mielino apvalkalo atkarpų virpesiai, o ryšys tarp šių sekcijų vyksta dėl nelokalinės sąveikos per NR.¹-tiesioginis".

Pagrindinė mintis, kuria grindžiama ši išvada, buvo paskelbta prieš ketvirtį amžiaus žurnale „Radiofizika“[2]. Idėjos esmė buvo ta, kad atskirose neutronų dalyse, būtent Ranvier pertraukose, sukuriami koherentiniai akustoelektriniai virpesiai, kurių dažnis yra ~ 5 * 10¹⁰Hz, o šie svyravimai yra pagrindinis informacijos nešėjas smegenų informacinėje sistemoje.

Šis dokumentas tai parodo akustoelektriniai virpesių režimai neuronų membranose gali atlikti kubitų funkciją, kurios pagrindu kuriamas smegenų informacinės sistemos darbas, kaip kvantinis kompiuteris..

Tikslas

Šis darbas turi 3 tikslus:

1) atkreipti dėmesį į darbą [2], kuriame prieš 25 metus buvo parodyta, kad neuronų membranose gali susidaryti koherentiniai hipergarsiniai virpesiai, 2) aprašomas naujas smegenų informacinės sistemos modelis, pagrįstas koherentiniais hipergarsiniais virpesiais neuronų membranose;

3) pasiūlyti naujo tipo kvantinį kompiuterį, kurio darbas maksimaliai imituotų smegenų informacinės sistemos darbą.

Darbo turinys

Pirmajame skyriuje aprašomas fizinis koherentinių akustoelektrinių virpesių, kurių dažnis yra 5 * 10, generavimo neuronų membranose mechanizmas.¹⁰Hz.

Antrame skyriuje aprašomi smegenų informacinės sistemos principai, pagrįsti koherentiniais virpesiais, generuojamais neuronų membranose.

Trečioje dalyje siūloma sukurti kvantinį kompiuterį, imituojantį smegenų informacinę sistemą.

I. Neuronų membranų koherentinių virpesių pobūdis

Neurono sandara aprašyta bet kurioje neuromokslų monografijoje. Kiekviename neurone yra pagrindinis kūnas, daug procesų (dendritų), per kuriuos jis gauna signalus iš kitų ląstelių, ir ilgas procesas (aksonas), per kurį jis pats skleidžia elektrinius impulsus (veiksmo potencialus).

Ateityje mes atsižvelgsime tik į aksonus. Kiekviename aksone yra 2 tipų sritys, besikeičiančios viena su kita:

1. Ranvier perimti kamuoliai, 2. mielino apvalkalai.

Kiekvienas Ranvier perėmimas yra tarp dviejų mielinuotų segmentų. Ranvier perėmimo ilgis yra 3 dydžiais mažesnis už mielino segmento ilgį: Ranvier perėmimo ilgis yra 10^-4cm (vienas mikronas), o mielino segmento ilgis yra 10^-1cm (vienas milimetras).

Ranvier perėmimai yra vietos, kuriose yra įterpti jonų kanalai. Šiais kanalais Na jonai⁺ ir K⁺ prasiskverbti į aksoną ir iš jo, todėl susidaro veikimo potencialai. Šiuo metu manoma, kad veikimo potencialų formavimas yra vienintelė Ranvier perėmimų funkcija.

Tačiau darbe [2] buvo parodyta, kad Ranvier perėmimai gali atlikti dar vieną svarbią funkciją: Ranvier perėmimo vietose sukuriami koherentiniai akustoelektriniai virpesiai.

Nuosekliųjų akustoelektrinių virpesių generavimas atliekamas dėl akustoelektrinio lazerio efekto, kuris realizuojamas perimant Ranvier, nes yra įvykdytos abi būtinos sąlygos šiam efektui įgyvendinti:

1) siurbimo buvimas, kurio pagalba sužadinami vibracijos režimai, 2) rezonatoriaus, per kurį vykdomas grįžtamasis ryšys, buvimas.

1) Siurbimą užtikrina jonų srovės Na⁺ ir K⁺tekančios per Ranvier perimtus. Dėl didelio kanalų tankio (10¹² cm^-2) ir didelis jų pralaidumas (10⁷ jonų / sek.), jonų srovės tankis per Ranvier pertraukimą yra labai didelis. Per kanalą einantys jonai sužadina vidinį kanalo paviršių formuojančių subvienetų vibracinius režimus, o dėl lazerio efekto šie režimai sinchronizuojasi, suformuojant koherentinius hipergarsinius virpesius.

2) Rezonatoriaus funkciją, sukuriančią paskirstytą grįžtamąjį ryšį, atlieka periodinė struktūra, esanti mielino apvalkaluose, tarp kurių yra Ranvier pertraukos. Periodinę struktūrą sukuria membranų sluoksniai, kurių storis d ~ 10^-6 cm.

Šis periodas atitinka rezonansinės bangos ilgį λ ~ 2d ~ 2 * 10^-6 cm ir dažnis ν ~ υ / λ ~ 5 * 10¹⁰ Hz, υ ~ 10⁵ cm / s - hipergarsinių bangų greitis.

Svarbų vaidmenį vaidina tai, kad jonų kanalai yra selektyvūs. Kanalų skersmuo sutampa su jonų skersmeniu, todėl jonai glaudžiai liečiasi su subvienetais, išklojančiais vidinį kanalo paviršių.

Dėl to jonai didžiąją dalį savo energijos perduoda šių subvienetų vibracijos režimams: jonų energija paverčiama kanalus sudarančių subvienetų vibracine energija, o tai yra fizinė siurbimo priežastis.

Abiejų būtinų sąlygų lazerio efektui realizuoti įvykdymas reiškia, kad Ranvier perėmimai yra akustiniai lazeriai (dabar jie vadinami „saseriais“). Sasers neuronų membranose ypatybė yra ta, kad siurbimas atliekamas jonine srove: Ranvier perėmimai yra sasers, generuojantys koherentinius akustoelektrinius virpesius, kurių dažnis yra ~ 5 * 10¹⁰ Hz.

Dėl lazerio efekto jonų srovė, einanti per Ranvier pertraukas, ne tik sužadina molekulių, sudarančių šias pertraukas, vibracinius režimus (tai būtų paprastas jonų srovės energijos pavertimas šilumine energija): Ranvier perėmimus, svyravimo režimai sinchronizuojami, dėl to susidaro koherentiniai rezonansinio dažnio virpesiai.

Virpesiai, generuojami Ranvier perėmuose hipergarsinio dažnio akustinių bangų pavidalu, sklinda į mielino apvalkalus, kur sudaro akustinį (higarsinį) „interferencinį modelį“, kuris tarnauja kaip smegenų informacinės sistemos materialus nešėjas

II. Smegenų informacinė sistema, kaip kvantinis kompiuteris, kurio kubitai yra akustoelektriniai virpesių režimai

Jei išvada apie aukšto dažnio koherentinių akustinių virpesių buvimą smegenyse atitinka tikrovę, labai tikėtina, kad smegenų informacinė sistema veikia šių virpesių pagrindu: tokia talpi terpė tikrai turi būti naudojama įrašymui. ir atkurti informaciją.

Dėl nuoseklių hipergarsinių virpesių smegenys gali veikti kvantinio kompiuterio režimu. Panagrinėkime labiausiai tikėtiną „smegenų“kvantinio kompiuterio, kuriame hipergarsinių virpesių režimų pagrindu sukuriamos elementarios informacijos ląstelės (kubitai), realizavimo mechanizmą.

Kubitas yra savavališkas tiesinis bazinių būsenų derinys | Ψ₀> ir | Ψ₁> su koeficientais α, β, kurie tenkina normalizavimo sąlygą α² + β² = 1. Vibracinių režimų atveju bazinės būsenos gali skirtis bet kuriuo iš 4 šiuos režimus apibūdinančių parametrų: amplitudės, dažnio, poliarizacijos, fazės.

Amplitudė ir dažnis tikriausiai nėra naudojami kuriant kubitą, nes visose aksonų srityse šie 2 parametrai yra maždaug vienodi.

Lieka trečioji ir ketvirtoji galimybės: poliarizacija ir fazė. Kubitai, pagrįsti poliarizacija ir akustinių virpesių faze, yra visiškai analogiški kubitams, kuriuose naudojama fotonų poliarizacija ir fazė (fotonų pakeitimas fononais neturi esminės reikšmės).

Tikėtina, kad poliarizacija ir fazė naudojamos kartu formuojant akustinius kubitus smegenų mielino tinkle. Šių 2 dydžių reikšmės lemia elipsės tipą, kurį svyravimo režimas sudaro kiekviename aksono mielino apvalkalo skerspjūvyje: Pagrindinės kvantinio kompiuterio akustinių kubitų būsenos smegenyse pateikiamos elipsės poliarizacijos būdu.

Aksonų skaičius smegenyse sutampa su neuronų skaičiumi: apie 10¹¹… Aksonas turi vidutiniškai 30 mielino segmentų ir kiekvienas segmentas gali veikti kaip kubitas. Tai reiškia, kad kubitų skaičius smegenų informacinėje sistemoje gali siekti 3 * 10¹².

Įrenginio su tokiu kubitų skaičiumi informacinė talpa prilygsta įprastiniam kompiuteriui, kurio atmintyje yra 2^{3 000 000 000 000}bitai.

Ši vertė yra 10 milijardų dydžių kategorijų didesnė už dalelių skaičių Visatoje (10⁸⁰). Tokia didelė smegenų kvantinio kompiuterio informacinė talpa leidžia įrašyti savavališkai didelį kiekį informacijos ir išspręsti bet kokias problemas.

Norint įrašyti informaciją, nereikia kurti specialaus įrašymo įrenginio: informacija gali būti saugoma toje pačioje laikmenoje, su kuria informacija apdorojama (kvantinėse kubitų būsenose).

Kiekvienas vaizdas ir net kiekvienas vaizdo „atspalvis“(atsižvelgiant į visas tam tikro vaizdo sąsajas su kitais vaizdais) gali būti susietas su Hilberto erdvės tašku, atspindinčiu kvantinio kompiuterio kubitų būsenų rinkinį smegenyse.. Kai kubitų rinkinys yra tame pačiame Hilberto erdvės taške, šis vaizdas „blyksteli“sąmonėje ir yra atkuriamas.

Akustinių kubitų įsipainiojimas į kvantinį kompiuterį smegenyse gali būti atliktas dviem būdais.

Pirmasis būdas: dėl glaudaus kontakto tarp smegenų mielino tinklo dalių ir susipynimo per šiuos kontaktus.

Antrasis būdas: įsipainiojimas gali atsirasti dėl daugybės to paties vibracinių režimų rinkinio pasikartojimo: koreliacija tarp šių režimų tampa viena kvantine būsena, tarp kurios elementų užmezgamas nelokalinis ryšys (tikriausiai naudojant NR¹- tiesios linijos [1]). Nevietinio ryšio buvimas leidžia smegenų informaciniam tinklui atlikti nuoseklius skaičiavimus naudojant „kvantinį paralelizmą“.

Būtent ši savybė smegenų kvantiniam kompiuteriui suteikia itin didelę skaičiavimo galią.

Kad smegenų kvantinis kompiuteris veiktų efektyviai, nereikia naudoti visų 3 * 10¹² potencialūs kubitai. Kvantinio kompiuterio darbas bus efektyvus net jei kubitų skaičius bus apie tūkstantis (10³). Toks kubitų skaičius gali būti suformuotas viename aksonų pluošte, sudarytame tik iš 30 aksonų (kiekvienas nervas gali būti „mini“kvantinis kompiuteris). Taigi, kvantinis kompiuteris gali užimti nedidelę smegenų dalį, o smegenyse gali egzistuoti daug kvantinių kompiuterių.

Pagrindinis prieštaravimas siūlomam smegenų informacinės sistemos mechanizmui yra didelis hipergarsinių bangų slopinimas. Šią kliūtį gali įveikti „nušvitimo“efektas.

Sukuriamų virpesių režimų intensyvumo gali pakakti sklidimui savaime sukelto skaidrumo režimu (šilumos virpesiai, galintys suardyti vibracinio režimo darną, patys tampa šio vibracinio režimo dalimi).

III. Kvantinis kompiuteris, sukurtas tais pačiais fiziniais principais kaip ir žmogaus smegenys

Jei smegenų informacinė sistema tikrai veikia kaip kvantinis kompiuteris, kurio kubitai yra akustoelektriniai režimai, tai visiškai įmanoma sukurti kompiuterį, kuris veiktų tais pačiais principais.

Per artimiausius 5-6 mėnesius autorius ketina pateikti paraišką patentuoti kvantinį kompiuterį, imituojantį smegenų informacinę sistemą.

Po 5-6 metų galime tikėtis, kad pasirodys pirmieji dirbtinio intelekto pavyzdžiai, veikiantys pagal žmogaus smegenų įvaizdį ir panašumą.

Kvantiniai kompiuteriai naudoja bendriausius kvantinės mechanikos dėsnius. Gamta „neišrado“bendresnių dėsnių, todėl visiškai natūralu sąmonė veikia kvantinio kompiuterio principu, išnaudodama maksimalias gamtos teikiamas informacijos apdorojimo ir įrašymo galimybes.

Patartina atlikti tiesioginį eksperimentą, siekiant nustatyti koherentinius akustoelektrinius virpesius smegenų mielino tinkle. Norėdami tai padaryti, reikia apšvitinti smegenų mielino tinklo dalis lazerio spinduliu ir bandyti aptikti moduliaciją, kurios dažnis yra maždaug 5 * 10 perduodamoje arba atspindėtoje šviesoje.¹⁰ Hz.

Panašų eksperimentą galima atlikti su fiziniu aksono modeliu, t.y. dirbtinai sukurta membrana su įmontuotais jonų kanalais. Šis eksperimentas bus pirmasis žingsnis kuriant kvantinį kompiuterį, kurio darbas bus vykdomas tais pačiais fiziniais principais kaip ir smegenų darbas.

Kvantinių kompiuterių, veikiančių kaip smegenys (ir geriau nei smegenys), sukūrimas civilizacijos informacinį palaikymą pakels į kokybiškai naują lygį.

Išvada

Autorius bando atkreipti mokslo bendruomenės dėmesį į ketvirčio amžiaus senumo darbus [2], kurie gali būti svarbūs smegenų informacinės sistemos mechanizmui suprasti ir sąmonės prigimtiui nustatyti. Darbo esmė – įrodyti, kad atskiros neuronų membranų sekcijos (Ranvier perėmimai) tarnauja kaip koherentinių akustoelektrinių virpesių šaltiniai.

Esminė šio darbo naujovė slypi mechanizmo, kuriuo Ranvier perėmuose generuojami virpesiai panaudojami smegenų informacinės sistemos, kaip atminties ir sąmonės nešėjos, veikimui.

Hipotezė pagrįsta, kad smegenų informacinė sistema veikia kaip kvantinis kompiuteris, kuriame kubitų funkciją atlieka akustoelektriniai virpesių režimai neuronų membranose. Pagrindinis darbo uždavinys – pagrįsti tezę, kad smegenys yra kvantinis kompiuteris, kurio kubitai yra koherentiniai neuronų membranų virpesiai.

Kartu su poliarizacija ir faze, kitas neuronų membranų hipergarsinių bangų parametras, kuris gali būti naudojamas kubitams formuoti, yra sukimas (tai yra 5^{ir aš} būdingas bangoms, atspindinčios orbitos kampinį impulsą).

Sūkuriuojančių bangų kūrimas nesukelia jokių ypatingų sunkumų: tam Ranvier pertraukų ir mielino regionų ribose turi būti spiralinės struktūros arba defektai. Tikriausiai tokių darinių ir defektų tikrai yra (o patys mielino apvalkalai yra spiraliniai).

Pagal siūlomą modelį pagrindinė informacijos nešėja smegenyse yra baltoji smegenų medžiaga (mielino apvalkalai), o ne pilkoji medžiaga, kaip šiuo metu manoma. Mielino apvalkalai ne tik didina veikimo potencialų sklidimo greitį, bet ir yra pagrindinis atminties bei sąmonės nešėjas: didžioji dalis informacijos apdorojama baltojoje, o ne pilkojoje smegenų medžiagoje.

Siūlomo smegenų informacinės sistemos modelio rėmuose Dekarto iškelta psichofizinė problema randa sprendimą: „Kaip žmoguje santykiauja kūnas ir dvasia?“, Kitaip tariant, koks yra materijos ir sąmonės santykis?

Atsakymas yra toks: dvasia egzistuoja Hilberto erdvėje, bet ją sukuria kvantiniai kubitai, sudaryti iš erdvėlaikyje egzistuojančių materialių dalelių.

Šiuolaikinės technologijos gali atkurti smegenų aksoninio tinklo struktūrą ir patikrinti, ar šiame tinkle iš tikrųjų generuojamos hipergarsinės vibracijos, o tada sukurti kvantinį kompiuterį, kuriame šios vibracijos bus naudojamos kaip kubitai.

Laikui bėgant, dirbtinis intelektas, pagrįstas akustoelektriniu kvantiniu kompiuteriu, galės pranokti žmogaus sąmonės kokybines charakteristikas. Tai leis žengti iš esmės naują žingsnį žmogaus evoliucijoje, o šį žingsnį žengs paties žmogaus sąmonė.

Atėjo laikas pradėti įgyvendinti galutinę darbo ataskaitą [2]: „Ateityje įmanoma sukurti neurokompiuterį, kuris veiktų tais pačiais fiziniais principais kaip ir žmogaus smegenys..

išvadas

1. Neuronų membranose yra koherentiniai akustoelektriniai virpesiai: šie svyravimai generuojami pagal akustinio lazerio efektą Ranvier pertraukose ir sklinda į mielino apvalkalus

2. Koherentiniai akustoelektriniai virpesiai neuronų mielininiuose apvalkaluose atlieka kubitų funkciją, kurių pagrindu smegenų informacinė sistema veikia kvantinio kompiuterio principu

3. Artimiausiais metais galima sukurti dirbtinį intelektą, kuris yra kvantinis kompiuteris, veikiantis tais pačiais fiziniais principais, kuriais vadovaujasi smegenų informacinė sistema

LITERATŪRA

1. V. A. Šašlovas, Naujasis Visatos modelis (I) // "Trejybės akademija", M., El Nr. 77-6567, publ. 24950, 2018-11-20