Neuralni kubiti ili kako radi kvantno računalo mozga

2024 Autor: Seth Attwood | [email protected]. Zadnja promjena: 2023-12-16 16:06

Naznačeni su fizički procesi koji se odvijaju u membranama neurona u hipersoničnom rasponu. Pokazano je da ti procesi mogu poslužiti kao osnova za formiranje ključnih elemenata (kubita) kvantnog računala, a to je informacijski sustav mozga. Predlaže se stvaranje kvantnog računala temeljenog na istim fizičkim principima na kojima radi mozak.

Materijal je predstavljen kao hipoteza.

Uvod. Formulacija problema

Ovaj rad ima za cilj otkriti sadržaj završnog (br. 12) zaključka prethodnog rada [1]: “Mozak radi poput kvantnog računala, u kojem funkciju kubita obavljaju koherentne akustoelektrične oscilacije dijelova mijelinskih ovojnica neurona, a veza između tih sekcija ostvaruje se zbog ne-lokalne interakcije kroz NR¹-direktno ".

Temeljna ideja na kojoj se temelji ovaj zaključak objavljena je prije četvrt stoljeća u časopisu "Radiofizika" [2]. Suština ideje bila je da se u zasebnim dijelovima neutrona, naime, u Ranvierovim presretanjama, generiraju koherentne akustoelektrične oscilacije s frekvencijom od ~ 5 * 10¹⁰Hz, a te fluktuacije služe kao glavni nositelj informacija u informacijskom sustavu mozga.

Ovaj rad to pokazuje akustoelektrični oscilatorni modovi u membranama neurona sposobni su obavljati funkciju kubita, na temelju kojih se gradi rad informacijskog sustava mozga, kao kvantno računalo.

Cilj

Ovaj rad ima 3 cilja:

1) skrenuti pozornost na rad [2], u kojem je prije 25 godina pokazano da se u membranama neurona mogu generirati koherentne hipersonične oscilacije, 2) opisati novi model informacijskog sustava mozga, koji se temelji na prisutnosti koherentnih hipersoničnih oscilacija u membranama neurona, 3) predložiti novi tip kvantnog računala čiji će rad maksimalno simulirati rad informacijskog sustava mozga.

Sadržaj djela

Prvi dio opisuje fizički mehanizam stvaranja u membranama neurona koherentnih akustoelektričnih oscilacija s frekvencijom reda 5*10¹⁰Hz.

Drugi dio opisuje principe informacijskog sustava mozga koji se temelji na koherentnim oscilacijama koje nastaju u membranama neurona.

U trećem dijelu predlaže se stvaranje kvantnog računala koje simulira informacijski sustav mozga.

I. Priroda koherentnih oscilacija u membranama neurona

Struktura neurona opisana je u bilo kojoj monografiji o neuroznanostima. Svaki neuron sadrži glavno tijelo, mnoge procese (dendrite), kroz koje prima signale od drugih stanica, i dugi proces (akson), kroz koji i sam emitira električne impulse (akcijski potencijali).

U budućnosti ćemo razmatrati isključivo aksone. Svaki akson sadrži područja od 2 tipa koja se međusobno izmjenjuju:

1. Ranvierova presretanja, 2. mijelinske ovojnice.

Svako presretanje Ranviera zatvoreno je između dva mijelinizirana segmenta. Duljina presretanja Ranviera je 3 reda veličine manja od duljine mijelinskog segmenta: duljina presretanja Ranviera je 10^-4cm (jedan mikron), a duljina mijelinskog segmenta je 10^-1cm (jedan milimetar).

Ranvierovi presretanja su mjesta u koja su ugrađeni ionski kanali. Kroz ove kanale, ioni Na⁺ i K⁺ prodiru u i izvan aksona, što rezultira stvaranjem akcijskih potencijala. Trenutno se vjeruje da je formiranje akcijskih potencijala jedina funkcija Ranvierovih presretanja.

Međutim, u radu [2] je pokazano da Ranvierovi presretanja mogu obavljati još jednu važnu funkciju: u presretcima Ranviera generiraju se koherentne akustoelektrične oscilacije.

Generiranje koherentnih akustoelektričnih oscilacija vrši se zahvaljujući akustoelektričnom laserskom efektu, koji se ostvaruje u Ranvierovim presretanjama, budući da su ispunjena oba potrebna uvjeta za realizaciju ovog efekta:

1) prisutnost pumpanja, pomoću kojih se pobuđuju vibracijski modovi, 2) prisutnost rezonatora kroz koji se provodi povratna sprega.

1) Pumpanje se osigurava ionskim strujama Na⁺ i K⁺teče kroz presretanja Ranviera. Zbog velike gustoće kanala (10¹² cm^-2) i njihovu visoku propusnost (10⁷ ion / sec), gustoća ionske struje kroz Ranvierove presretanja je izuzetno visoka. Ioni koji prolaze kroz kanal pobuđuju vibracijske modove podjedinica koje tvore unutarnju površinu kanala, a zahvaljujući laserskom efektu, ti modovi su sinkronizirani, tvoreći koherentne hiperzvučne oscilacije.

2) Funkciju rezonatora, stvarajući distribuiranu povratnu informaciju, obavlja periodična struktura, koja je prisutna u mijelinskim ovojnicama, između kojih su zatvorena presretanja Ranviera. Periodična struktura je stvorena slojevima membrana debljine d ~ 10^-6 cm.

Ovo razdoblje odgovara rezonantnoj valnoj duljini λ ~ 2d ~ 2 * 10^-6 cm i frekvencija ν ~ υ / λ ~ 5 * 10¹⁰ Hz, υ ~ 10⁵ cm / sec - brzina hipersoničnih valova.

Važnu ulogu igra činjenica da su ionski kanali selektivni. Promjer kanala podudara se s promjerom iona, pa su ioni u bliskom kontaktu s podjedinicama koje oblažu unutarnju površinu kanala.

Kao rezultat toga, ioni prenose većinu svoje energije na vibracijske načine tih podjedinica: energija iona se pretvara u vibracijsku energiju podjedinica koje čine kanale, što je fizički razlog pumpanja.

Ispunjenje oba potrebna uvjeta za realizaciju laserskog efekta znači da su Ranvierovi presretanja akustični laseri (sada se zovu "saseri"). Značajka sasera u neuronskim membranama je da se pumpanje provodi ionskom strujom: Ranvierovi presretanja su saseri koji generiraju koherentne akustoelektrične oscilacije s frekvencijom od ~ 5 * 10¹⁰ Hz.

Zbog laserskog efekta, ionska struja koja prolazi kroz Ranvierove intercepture ne pobuđuje samo vibracijske modove molekula koje čine te presretanja (što bi bila jednostavna konverzija energije ionske struje u toplinsku energiju): u presretanja Ranviera, oscilatorni modovi su sinkronizirani, uslijed čega nastaju koherentne oscilacije rezonantne frekvencije.

Oscilacije koje nastaju kod Ranvierovih presretanja u obliku akustičnih valova hipersonične frekvencije šire se u mijelinske ovojnice, gdje tvore akustični (hiperzvučni) "interferentni uzorak", koji služi kao materijalni nositelj informacijskog sustava mozga

II. Informacijski sustav mozga, poput kvantnog računala, čiji su kubiti akustoelektrični vibracijski modovi

Ako zaključak o prisutnosti visokofrekventnih koherentnih akustičkih oscilacija u mozgu odgovara stvarnosti, onda je vrlo vjerojatno da informacijski sustav mozga radi na temelju tih oscilacija: tako prostran medij svakako se mora koristiti za snimanje i reproducirati informacije.

Prisutnost koherentnih hipersoničnih vibracija omogućuje mozgu da radi u načinu kvantnog računala. Razmotrimo najvjerojatniji mehanizam za realizaciju "moždanog" kvantnog računala, u kojem se na temelju hipersoničnih oscilatornih modova stvaraju elementarne stanice informacija (kubiti).

Kubit je proizvoljna linearna kombinacija osnovnih stanja | Ψ₀> i | Ψ₁> s koeficijentima α, β koji zadovoljavaju uvjet normalizacije α² + β² = 1. U slučaju vibracijskih modova, osnovna stanja mogu se razlikovati za bilo koji od 4 parametra koji karakteriziraju ove modove: amplituda, frekvencija, polarizacija, faza.

Amplituda i frekvencija se vjerojatno ne koriste za stvaranje kubita, budući da su u svim područjima aksona ova 2 parametra približno ista.

Ostaju treća i četvrta mogućnost: polarizacija i faza. Kubiti koji se temelje na polarizaciji i fazi akustičkih vibracija potpuno su analogni kubitima u kojima se koriste polarizacija i faza fotona (zamjena fotona fononima nije od temeljne važnosti).

Vjerojatno se polarizacija i faza koriste zajedno za stvaranje akustičnih kubita u mijelinskoj mreži mozga. Vrijednosti ove 2 veličine određuju vrstu elipse koju oscilatorni mod formira u svakom presjeku mijelinske ovojnice aksona: osnovna stanja akustičnih kubita kvantnog računala u mozgu data su eliptičnom polarizacijom.

Broj aksona u mozgu odgovara broju neurona: oko 10¹¹… Akson ima u prosjeku 30 mijelinskih segmenata, a svaki segment može funkcionirati kao kubit. To znači da broj kubita u informacijskom sustavu mozga može doseći 3 * 10¹².

Informacijski kapacitet uređaja s takvim brojem kubita jednak je konvencionalnom računalu čija memorija sadrži 2^{3 000 000 000 000}komadići.

Ova vrijednost je 10 milijardi redova veličine veća od broja čestica u Svemiru (10⁸⁰). Tako veliki informacijski kapacitet kvantnog računala mozga omogućuje vam da snimite proizvoljno veliku količinu informacija i riješite sve probleme.

Za snimanje informacija ne morate izraditi poseban uređaj za snimanje: informacije se mogu pohraniti na isti medij s kojim se informacije obrađuju (u kvantnim stanjima kubita).

Svaka slika, pa čak i svaka "nijansa" slike (uzimajući u obzir sve međusobne veze dane slike s drugim slikama) može se povezati s točkom u Hilbertovom prostoru, odražavajući skup stanja kubita kvantnog računala u mozgu. Kada je skup kubita na istoj točki u Hilbertovom prostoru, ta slika "bljesne" u svijesti i ona se reproducira.

Zaplitanje akustičnih kubita u kvantnom računalu u mozgu može se postići na dva načina.

Prvi način: zbog prisutnosti bliskog kontakta između dijelova mijelinske mreže mozga i prijenosa zapleta kroz te kontakte.

Drugi način: isprepletenost se može pojaviti kao rezultat višestrukih ponavljanja istog skupa vibracijskih modova: korelacija između tih modova postaje jedno kvantno stanje, između elemenata koje se uspostavlja nelokalna veza (vjerojatno uz pomoć NR¹- ravne linije [1]). Prisutnost ne-lokalne veze omogućuje informacijskoj mreži mozga da izvodi dosljedna izračunavanja koristeći "kvantni paralelizam".

Upravo to svojstvo kvantnom računalu mozga daje iznimno veliku računsku snagu.

Da bi kvantno računalo mozga učinkovito radilo, nema potrebe za korištenjem svih 3 * 10¹² potencijalni kubiti. Rad kvantnog računala bit će učinkovit čak i ako je broj kubita oko tisuću (10³). Ovaj broj kubita može se formirati u jednom snopu aksona, sastavljenom od samo 30 aksona (svaki živac može biti "mini" kvantno računalo). Dakle, kvantno računalo može zauzeti mali dio mozga, a mnoga kvantna računala mogu postojati u mozgu.

Glavna zamjerka predloženom mehanizmu moždanog informacijskog sustava je veliko prigušenje hipersoničnih valova. Ova se prepreka može prevladati efektom "prosvjetljenja".

Intenzitet generiranih vibracijskih modova može biti dovoljan za širenje u načinu samoinducirane prozirnosti (toplinske vibracije, koje bi mogle uništiti koherentnost vibracijskog moda, same postaju dio ovog vibracijskog moda).

III. Kvantno računalo izgrađeno na istim fizičkim principima kao i ljudski mozak

Ako informacijski sustav mozga doista radi kao kvantno računalo, čiji su kubiti akustoelektrični modovi, onda je sasvim moguće stvoriti računalo koje će raditi na istim principima.

U sljedećih 5-6 mjeseci autor namjerava podnijeti prijavu za patent za kvantno računalo koje simulira informacijski sustav mozga.

Nakon 5-6 godina možemo očekivati pojavu prvih uzoraka umjetne inteligencije, koja radi na sliku i priliku ljudskog mozga.

Kvantna računala koriste najopćenitije zakone kvantne mehanike. Priroda "nije izmislila" nikakve općenitije zakone, stoga je sasvim prirodno da svijest radi na principu kvantnog računala, koristeći maksimalne mogućnosti za obradu i bilježenje informacija koje pruža priroda.

Preporučljivo je provesti izravan eksperiment kako bi se otkrile koherentne akustoelektrične oscilacije u mijelinskoj mreži mozga. Da biste to učinili, treba laserskom zrakom ozračiti dijelove mijelinske mreže mozga i pokušati detektirati modulaciju s frekvencijom od oko 5 * 10 u propuštenoj ili reflektiranoj svjetlosti.¹⁰ Hz.

Sličan pokus može se provesti na fizičkom modelu aksona, t.j. umjetno stvorena membrana s ugrađenim ionskim kanalima. Ovaj eksperiment bit će prvi korak prema stvaranju kvantnog računala, čiji će se rad odvijati na istim fizičkim principima kao i rad mozga.

Stvaranje kvantnih računala koja rade kao mozak (i bolje od mozga) podići će informacijsku potporu civilizacije na kvalitativno novu razinu.

Zaključak

Autor pokušava skrenuti pozornost znanstvene zajednice na rad od prije četvrt stoljeća [2], koji može biti važan za razumijevanje mehanizma informacijskog sustava mozga i identificiranje prirode svijesti. Bit rada je dokazati da pojedini dijelovi neuronskih membrana (Ranvierovi presretanja) služe kao izvori koherentnih akustoelektričnih oscilacija.

Temeljna novost ovog rada leži u opisu mehanizma kojim se oscilacije nastale u presretcima Ranviera koriste za rad informacijskog sustava mozga kao nositelja pamćenja i svijesti.

Potvrđena je hipoteza da informacijski sustav mozga radi poput kvantnog računala, u kojem funkciju kubita obavljaju akustoelektrični oscilatorni modovi u membranama neurona. Glavni zadatak rada je potkrijepiti tezu da mozak je kvantno računalo čiji su kubiti koherentne oscilacije neuronskih membrana.

Uz polarizaciju i fazu, još jedan parametar hipersoničnih valova u neuronskim membranama koji se mogu koristiti za formiranje kubita je uvijanje (ovo je 5^{i ja} karakterističan za valove, koji odražava prisutnost orbitalnog kutnog momenta).

Stvaranje vrtložnih valova ne predstavlja posebne poteškoće: za to moraju biti prisutne spiralne strukture ili defekti na granici Ranvierovih presretanja i mijelinskih regija. Vjerojatno postoje takve strukture i defekti (a same mijelinske ovojnice su spiralne).

Prema predloženom modelu, glavni nositelj informacija u mozgu je bijela tvar mozga (mijelinske ovojnice), a ne siva tvar, kako se trenutno vjeruje. Mijelinske ovojnice služe ne samo za povećanje brzine širenja akcijskih potencijala, već su i glavni nositelj pamćenja i svijesti: većina informacija obrađuje se u bijeloj, a ne u sivoj tvari mozga.

U okviru predloženog modela informacijskog sustava mozga, psihofizički problem koji postavlja Descartes pronalazi rješenje: “Kako se tijelo i duh odnose u čovjeku?”, drugim riječima, kakav je odnos između materije i svijesti?

Odgovor je sljedeći: duh postoji u Hilbertovom prostoru, ali ga stvaraju kvantni kubiti formirani od materijalnih čestica koje postoje u prostor-vremenu.

Moderna tehnologija je u stanju reproducirati strukturu aksonske mreže mozga i provjeriti stvaraju li se hipersonične vibracije stvarno u toj mreži, a zatim stvoriti kvantno računalo u kojem će se te vibracije koristiti kao kubiti.

S vremenom će umjetna inteligencija bazirana na akustoelektričnom kvantnom računalu moći nadmašiti kvalitativne karakteristike ljudske svijesti. To će omogućiti poduzimanje temeljno novog koraka u ljudskoj evoluciji, a taj korak će napraviti svijest same osobe.

Došlo je vrijeme za početak implementacije završnog izvještaja o radu [2]: "U budućnosti je moguće stvoriti neuroračunalo koje će raditi na istim fizičkim principima kao i ljudski mozak.".

zaključke

1. U membranama neurona postoje koherentne akustoelektrične oscilacije: te oscilacije nastaju u skladu s učinkom akustičnog lasera u Ranvierovim presretcima i šire se u mijelinske ovojnice

2. Koherentne akustoelektrične oscilacije u mijelinskim ovojnicama neurona obavljaju funkciju kubita, na temelju kojih informacijski sustav mozga radi na principu kvantnog računala

3. U nadolazećim godinama moguće je stvoriti umjetnu inteligenciju, koja je kvantno računalo koje radi na istim fizičkim principima na kojima radi informacijski sustav mozga

KNJIŽEVNOST

1. V. A. Shashlov, Novi model svemira (I) // "Academy of Trinitarianism", M., El No. 77-6567, publ. 24950, 20.11.2018