Neuralni kubiti ili kako radi kvantni kompjuter mozga

2024 Autor: Seth Attwood | [email protected]. Zadnja izmjena: 2023-12-16 15:59

Prikazani su fizički procesi koji se odvijaju u membranama neurona u hipersoničnom opsegu. Pokazano je da ovi procesi mogu poslužiti kao osnova za formiranje ključnih elemenata (kubita) kvantnog kompjutera, a to je informacioni sistem mozga. Predlaže se stvaranje kvantnog kompjutera zasnovanog na istim fizičkim principima na kojima radi mozak.

Materijal je predstavljen kao hipoteza.

Uvod. Formulacija problema

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

Osnovna ideja koja je u osnovi ovog zaključka objavljena je prije četvrt stoljeća u časopisu "Radiofizika" [2]. Suština ideje bila je da se u odvojenim dijelovima neutrona, naime, u presretcima Ranviera, generiraju koherentne akustoelektrične oscilacije sa frekvencijom od ~ 5 * 10¹⁰Hz, a ove fluktuacije služe kao glavni nosilac informacija u informacionom sistemu mozga.

Ovaj rad to pokazuje akustoelektrični oscilatorni modovi u membranama neurona sposobni su da obavljaju funkciju kubita, na osnovu kojih se gradi rad informacionog sistema mozga, kao kvantni kompjuter.

Cilj

Ovaj rad ima 3 cilja:

1) skrenuti pažnju na rad [2], u kojem je prije 25 godina pokazano da se u membranama neurona mogu generirati koherentne hipersonične oscilacije, 2) opisati novi model informacionog sistema mozga, koji se zasniva na prisustvu koherentnih hipersoničnih oscilacija u membranama neurona, 3) predložiti novi tip kvantnog kompjutera čiji će rad maksimalno simulirati rad informacionog sistema mozga.

Sadržaj rada

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

Drugi dio opisuje principe moždanog informacionog sistema zasnovanog na koherentnim oscilacijama koje se stvaraju u membranama neurona.

U trećem dijelu predlaže se stvaranje kvantnog kompjutera koji simulira informacioni sistem mozga.

I. Priroda koherentnih oscilacija u membranama neurona

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

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

1. Ranvierovi presretanja, 2. mijelinske ovojnice.

Svaki intercept Ranvier-a je zatvoren između dva mijelinizirana segmenta. Dužina presretanja Ranviera je 3 reda veličine manja od dužine mijelinskog segmenta: dužina presretanja Ranviera je 10^-4cm (jedan mikron), a dužina mijelinskog segmenta je 10^-1cm (jedan milimetar).

Ranvierovi presretanja su mjesta u koja su ugrađeni jonski kanali. Kroz ove kanale, ioni Na⁺ i K⁺ prodiru u i iz aksona, što rezultira stvaranjem akcionih potencijala. Trenutno se vjeruje da je formiranje akcionih 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.

Generisanje koherentnih akustoelektričnih oscilacija vrši se zahvaljujući akustoelektričnom laserskom efektu, koji se ostvaruje u Ranvierovim presretcima, pošto su ispunjena oba neophodna uslova za realizaciju ovog efekta:

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

1) Pumpanje se vrši pomoću jonskih struja Na⁺ i K⁺teče kroz presretanja Ranviera. Zbog velike gustine kanala (10¹² cm^-2) i njihovu veliku propusnost (10⁷ ion/sec), gustina jonske struje kroz Ranvierove presretanja je izuzetno visoka. Joni koji prolaze kroz kanal pobuđuju vibracione modove podjedinica koje formiraju unutrašnju površinu kanala, a zahvaljujući laserskom efektu, ti modovi su sinhronizovani, formirajući koherentne hipersonične oscilacije.

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

Ovaj period odgovara rezonantnoj talasnoj dužini λ ~ 2d ~ 2 * 10^-6 cm i frekvencija ν ~ υ / λ ~ 5 * 10¹⁰ Hz, υ ~ 10⁵ cm / sec - brzina hipersoničnih talasa.

Važnu ulogu igra činjenica da su jonski kanali selektivni. Prečnik kanala se poklapa sa prečnikom jona, tako da su ioni u bliskom kontaktu sa podjedinicama koje oblažu unutrašnju površinu kanala.

Kao rezultat toga, joni prenose većinu svoje energije na vibracione modove ovih podjedinica: energija jona se pretvara u energiju vibracija podjedinica koje čine kanale, što je fizički razlog za pumpanje.

Ispunjenje oba neophodna uslova za realizaciju laserskog efekta znači da su Ranvierovi presretanja akustični laseri (sada se zovu "saseri"). Karakteristika sasera u neuronskim membranama je da se pumpanje vrši ionskom strujom: Ranvier presretanja su saseri koji generiraju koherentne akustoelektrične oscilacije sa frekvencijom od ~ 5 * 10¹⁰ Hz.

Zbog efekta lasera, jonska struja koja prolazi kroz Ranvierove intercepture ne samo da pobuđuje vibracione modove molekula koji čine ove presretanja (što bi bila jednostavna konverzija energije jonske struje u toplotnu energiju): u presretanja Ranviera, oscilatorni modovi su sinkronizirani, zbog čega se formiraju koherentne oscilacije rezonantne frekvencije.

Oscilacije nastale u Ranvierovim presretanjama u obliku akustičnih valova hipersonične frekvencije šire se u mijelinske ovojnice, gdje formiraju akustični (hipersonični) "interferentni uzorak", koji služi kao materijalni nosilac informacionog sistema mozga

II. Informacioni sistem mozga, poput kvantnog kompjutera, čiji su kubiti akustoelektrični vibracioni modovi

Ako zaključak o prisutnosti visokofrekventnih koherentnih akustičkih oscilacija u mozgu odgovara stvarnosti, onda je vrlo vjerovatno da informacioni sistem mozga radi na osnovu tih oscilacija: tako prostran medij svakako mora biti korišten za snimanje i reprodukovati informacije.

Prisustvo koherentnih hipersoničnih vibracija omogućava mozgu da radi u načinu rada kvantnog kompjutera. Razmotrimo najvjerovatniji mehanizam za realizaciju "moždanog" kvantnog kompjutera, u kojem se elementarne ćelije informacije (kubiti) stvaraju na bazi hipersoničnih oscilatornih modova.

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

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

Ostaju treća i četvrta mogućnost: polarizacija i faza. Kubiti zasnovani na polarizaciji i fazi akustičnih vibracija potpuno su analogni kubitima u kojima se koriste polarizacija i faza fotona (zamjena fotona fononima nije od fundamentalnog značaja).

Vjerovatno je da se polarizacija i faza koriste zajedno za formiranje akustičnih kubita u mijelinskoj mreži mozga. Vrijednosti ove 2 veličine određuju vrstu elipse koju oscilatorni mod formira u svakom poprečnom presjeku mijelinske ovojnice aksona: osnovna stanja akustičnih kubita kvantnog kompjutera 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 informacionom sistemu mozga može doseći 3*10¹².

Informacioni kapacitet uređaja sa takvim brojem kubita je ekvivalentan konvencionalnom računaru čija memorija sadrži 2^{3 000 000 000 000}bits.

Ova vrijednost je 10 milijardi redova veličine veća od broja čestica u svemiru (10⁸⁰). Tako veliki informacioni kapacitet kvantnog kompjutera mozga omogućava vam da snimite proizvoljno veliku količinu informacija i rešite sve probleme.

Da biste snimili informacije, ne morate kreirati 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 date slike sa drugim slikama) može se povezati s točkom u Hilbertovom prostoru, odražavajući skup stanja kubita kvantnog kompjutera u mozgu.. Kada je skup kubita u istoj tački u Hilbertovom prostoru, ova slika "bljesne" u svijesti i ona se reprodukuje.

Preplitanje akustičnih kubita u kvantnom kompjuteru u mozgu može se postići na dva načina.

Prvi način: zbog prisustva 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 vibracionih modova: korelacija između ovih modova postaje jedno kvantno stanje, između elemenata čiji se nelokalni spoj uspostavlja (vjerovatno uz pomoć NR¹- prave linije [1]). Prisustvo ne-lokalne veze omogućava informacijskoj mreži mozga da izvodi konzistentna izračunavanja koristeći "kvantni paralelizam".

Upravo ovo svojstvo daje kvantnom kompjuteru mozga izuzetno veliku moć računanja.

Da bi kvantni kompjuter mozga radio efikasno, nema potrebe da koristite svih 3*10¹² potencijalni kubiti. Rad kvantnog računara će biti efikasan čak i ako je broj kubita oko hiljadu (10³). Ovaj broj kubita može se formirati u jednom snopu aksona, sastavljenom od samo 30 aksona (svaki nerv može biti "mini" kvantni kompjuter). Dakle, kvantni kompjuter može zauzeti mali dio mozga, a mnogi kvantni kompjuteri mogu postojati u mozgu.

Glavna zamerka predloženom mehanizmu moždanog informacionog sistema je veliko slabljenje hipersoničnih talasa. Ova prepreka se može prevazići efektom "prosvetljenja".

Intenzitet generisanih vibracionih modova može biti dovoljan za širenje u režimu samoindukovane transparentnosti (toplotne vibracije, koje bi mogle da unište koherentnost vibracionog moda, same postaju deo ovog vibracionog moda).

III. Kvantni kompjuter izgrađen na istim fizičkim principima kao i ljudski mozak

Ako informacioni sistem mozga zaista radi kao kvantni kompjuter, čiji su kubiti akustoelektrični modovi, onda je sasvim moguće stvoriti kompjuter koji će raditi na istim principima.

U narednih 5-6 meseci autor namerava da podnese prijavu za patent za kvantni kompjuter koji simulira informacioni sistem mozga.

Nakon 5-6 godina možemo očekivati pojavu prvih uzoraka umjetne inteligencije, koja radi po slici i sličnosti ljudskog mozga.

Kvantni kompjuteri koriste najopštije zakone kvantne mehanike. Priroda "nije izmislila" nikakve općenitije zakone, pa je to sasvim prirodno svijest radi na principu kvantnog kompjutera, koristeći maksimalne mogućnosti za obradu i snimanje informacija koje pruža priroda.

Preporučljivo je provesti direktan eksperiment kako bi se otkrile koherentne akustoelektrične oscilacije u mijelinskoj mreži mozga. Da biste to učinili, treba zračiti dijelove mijelinske mreže mozga laserskim snopom i pokušati otkriti modulaciju frekvencijom od oko 5 * 10 u propuštenoj ili reflektovanoj svjetlosti.¹⁰ Hz.

Sličan eksperiment se može izvesti na fizičkom modelu aksona, tj. umjetno stvorena membrana sa ugrađenim ionskim kanalima. Ovaj eksperiment će biti prvi korak ka stvaranju kvantnog kompjutera, čiji će se rad odvijati na istim fizičkim principima kao i rad mozga.

Stvaranje kvantnih kompjutera koji rade kao mozak (i bolje od mozga) podići će informatičku podršku civilizacije na kvalitativno novi nivo.

Zaključak

Autor pokušava da skrene pažnju naučne zajednice na rad od pre četvrt veka [2], koji može biti važan za razumevanje mehanizma moždanog informacionog sistema i identifikaciju prirode svesti. Suština rada je dokazati da pojedini dijelovi neuronskih membrana (Ranvier intercepti) služe kao izvori koherentnih akustoelektričnih oscilacija.

Osnovna novina ovog rada leži u opisu mehanizma kojim se oscilacije nastale u presretcima Ranviera koriste za rad informacionog sistema mozga kao nosioca pamćenja i svijesti.

Potvrđena je hipoteza da informacioni sistem mozga radi kao kvantni kompjuter, u kojem funkciju kubita obavljaju akustoelektrični oscilatorni modovi u membranama neurona. Osnovni zadatak rada je potkrijepiti tezu da mozak je kvantni kompjuter 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} karakteristika talasa, koja odražava prisustvo orbitalnog ugaonog momenta).

Stvaranje vrtložnih valova ne predstavlja posebne poteškoće: za to moraju biti prisutne spiralne strukture ili defekti na granici Ranvierovih presretanja i mijelinskih regija. Vjerovatno takve strukture i defekti postoje (a sami mijelinski omotači su spiralni).

Prema predloženom modelu, glavni nosilac 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 akcionih potencijala, već su i glavni nosilac pamćenja i svijesti: većina informacija se obrađuje u bijeloj, a ne u sivoj tvari mozga.

U okviru predloženog modela informacionog sistema mozga, psihofizički problem koji postavlja Descartes nalazi 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 da reproducira strukturu aksonske mreže mozga i provjeri da li se hipersonične vibracije stvarno generiraju u ovoj mreži, a zatim kreira kvantni kompjuter u kojem će se te vibracije koristiti kao kubiti.

S vremenom će umjetna inteligencija zasnovana na akustoelektričnom kvantnom kompjuteru moći nadmašiti kvalitativne karakteristike ljudske svijesti. To će omogućiti da se napravi fundamentalno novi korak u ljudskoj evoluciji, a taj korak će učiniti svijest same osobe.

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

zaključci

1. U membranama neurona postoje koherentne akustoelektrične oscilacije: ove oscilacije nastaju u skladu sa efektom akustičnog lasera u presretcima Ranviera i šire se u mijelinske ovojnice

2. Koherentne akustoelektrične oscilacije u mijelinskim ovojnicama neurona vrše funkciju kubita, na osnovu kojih informacioni sistem mozga radi na principu kvantnog kompjutera

3. U narednim godinama moguće je stvoriti vještačku inteligenciju, koja je kvantni kompjuter koji radi na istim fizičkim principima na kojima radi informacioni sistem mozga

LITERATURA

1. V. A. Šašlov, Novi model univerzuma (I) // "Akademija trinitarizma", M., El br. 77-6567, publ. 24950, 20.11.2018