Nevronski kubiti ali kako deluje možganski kvantni računalnik

2024 Avtor: Seth Attwood | [email protected]. Nazadnje spremenjeno: 2023-12-16 16:16

Navedeni so fizikalni procesi, ki se pojavljajo v membranah nevronov v hiperzvočnem območju. Dokazano je, da lahko ti procesi služijo kot osnova za nastanek ključnih elementov (kubitov) kvantnega računalnika, ki je informacijski sistem možganov. Predlaga se izdelava kvantnega računalnika, ki temelji na istih fizičnih principih, na katerih delujejo možgani.

Gradivo je predstavljeno kot hipoteza.

Uvod. Formulacija problema

To delo je namenjeno razkrivanju vsebine končnega (št. 12) zaključka prejšnjega dela [1]: »Možgani delujejo kot kvantni računalnik, v katerem funkcijo kubitov opravljajo koherentna akustoelektrična nihanja odsekov mielinskih ovojnic nevronov, povezava med temi odseki pa se izvaja zaradi nelokalne interakcije preko NR.¹-direktno".

Temeljna ideja, na kateri temelji ta sklep, je bila objavljena pred četrt stoletja v reviji Radiofizika [2]. Bistvo ideje je bilo, da se v ločenih odsekih nevtronov, in sicer v prestrezanjih Ranvierja, generirajo koherentna akustoelektrična nihanja s frekvenco ~ 5 * 10¹⁰Hz in ta nihanja služijo kot glavni nosilec informacij v informacijskem sistemu možganov.

Ta dokument to kaže akustoelektrični oscilatorni načini v membranah nevronov so sposobni opravljati funkcijo kubitov, na podlagi katerih je zgrajeno delo informacijskega sistema možganov, kot kvantni računalnik.

Cilj

To delo ima 3 cilje:

1) opozoriti na delo [2], v katerem je bilo pred 25 leti prikazano, da lahko v membranah nevronov nastanejo koherentna hiperzvočna nihanja, 2) opisati nov model možganskega informacijskega sistema, ki temelji na prisotnosti koherentnih hiperzvočnih nihanj v membranah nevronov, 3) predlagati nov tip kvantnega računalnika, katerega delo bo v največji meri simuliralo delo informacijskega sistema možganov.

Vsebina dela

Prvi del opisuje fizični mehanizem nastanka v membranah nevronov koherentnih akustoelektričnih nihanj s frekvenco reda 5 * 10¹⁰Hz.

Drugi del opisuje principe možganskega informacijskega sistema, ki temelji na koherentnih nihanjih, ki nastanejo v membranah nevronov.

V tretjem delu se predlaga izdelava kvantnega računalnika, ki simulira informacijski sistem možganov.

I. Narava koherentnih nihanj v membranah nevronov

Struktura nevrona je opisana v kateri koli monografiji o nevroznanostih. Vsak nevron vsebuje glavno telo, številne procese (dendrite), preko katerih sprejema signale drugih celic, in dolg proces (akson), skozi katerega sam oddaja električne impulze (akcijske potenciale).

V prihodnosti bomo upoštevali izključno aksone. Vsak akson vsebuje področja 2 vrst, ki se izmenjujejo med seboj:

1. Ranvierjevi prestrezi, 2. mielinske ovojnice.

Vsako prestrezanje Ranvierja je zaprto med dvema mieliniranima segmentoma. Dolžina prestrezanja Ranvierja je 3 rede manjša od dolžine mielinskega segmenta: dolžina prestrezanja Ranvierja je 10^-4cm (en mikron), dolžina mielinskega segmenta pa je 10^-1cm (en milimeter).

Ranvierjevi prestrezi so mesta, v katera so vgrajeni ionski kanali. Skozi te kanale se ioni Na⁺ in K⁺ prodrejo v in iz aksona, kar povzroči nastanek akcijskih potencialov. Trenutno velja, da je tvorba akcijskih potencialov edina funkcija Ranvierovih prestrezkov.

Vendar je bilo v delu [2] dokazano, da lahko Ranvierjevi prestrezi opravljajo še eno pomembno funkcijo: v prestrezanjih Ranvierja nastanejo koherentna akustoelektrična nihanja.

Generiranje koherentnih akustoelektričnih nihanj se izvaja zaradi akustoelektričnega laserskega učinka, ki se realizira v prestrezanjih Ranvierja, saj sta izpolnjena oba potrebna pogoja za izvedbo tega učinka:

1) prisotnost črpanja, s katerim se vzbujajo vibracijski načini, 2) prisotnost resonatorja, skozi katerega se izvaja povratna informacija.

1) Črpanje zagotavljajo ionski tokovi Na⁺ in K⁺ki teče skozi prestrezanje Ranvierja. Zaradi velike gostote kanalov (10¹² cm^-2) in njihovo visoko prepustnost (10⁷ ion/s), je gostota ionskega toka skozi prestrezanje Ranvierja izjemno visoka. Ioni, ki prehajajo skozi kanal, vzbujajo vibracijske načine podenot, ki tvorijo notranjo površino kanala, in zaradi laserskega učinka se ti načini sinhronizirajo in tvorijo koherentna hiperzvočna nihanja.

2) Funkcijo resonatorja, ki ustvarja porazdeljeno povratno informacijo, opravlja periodična struktura, ki je prisotna v mielinskih ovojih, med katerimi so zaprti prestrezki Ranvierja. Periodično strukturo ustvarjajo plasti membran z debelino d ~ 10^-6 cm.

To obdobje ustreza resonančni valovni dolžini λ ~ 2d ~ 2 * 10^-6 cm in frekvenco ν ~ υ / λ ~ 5 * 10¹⁰ Hz, υ ~ 10⁵ cm / s - hitrost hiperzvočnih valov.

Pomembno vlogo igra dejstvo, da so ionski kanali selektivni. Premer kanalov sovpada s premerom ionov, zato so ioni v tesnem stiku s podenotami, ki obrobljajo notranjo površino kanala.

Posledično ioni večino svoje energije prenesejo v vibracijske načine teh podenot: energija ionov se pretvori v vibracijsko energijo podenot, ki sestavljajo kanale, kar je fizični razlog za črpanje.

Izpolnjevanje obeh potrebnih pogojev za realizacijo laserskega učinka pomeni, da so Ranvierjevi prestrezi akustični laserji (zdaj se imenujejo "saserji"). Značilnost saserjev v nevronskih membranah je, da črpanje poteka z ionskim tokom: Prestrezi Ranvier so saserji, ki ustvarjajo koherentna akustoelektrična nihanja s frekvenco ~ 5 * 10¹⁰ Hz.

Zaradi laserskega učinka ionski tok, ki poteka skozi prestrezanje Ranvierja, ne vzbuja le vibracijskih načinov molekul, ki sestavljajo te prestreze (kar bi bila preprosta pretvorba energije ionskega toka v toplotno energijo): v prestrezanje Ranvierja, se nihajni načini sinhronizirajo, zaradi česar nastanejo koherentna nihanja resonančne frekvence.

Nihanja, ki nastanejo pri Ranvierjevih prestrezanjih v obliki akustičnih valov hiperzvočne frekvence, se širijo v mielinske ovojnice, kjer tvorijo akustični (hiperzvočni) »interferenčni vzorec«, ki služi kot materialni nosilec informacijskega sistema možganov

II. Informacijski sistem možganov, kot kvantni računalnik, katerega kubiti so akustoelektrični vibracijski načini

Če ugotovitev o prisotnosti visokofrekvenčnih koherentnih akustičnih nihanj v možganih ustreza realnosti, potem je zelo verjetno, da informacijski sistem možganov deluje na podlagi teh nihanj: tako zmogljiv medij je vsekakor treba uporabiti za snemanje. in reproducirati informacije.

Prisotnost koherentnih hiperzvočnih vibracij omogoča možganom, da delujejo v načinu kvantnega računalnika. Poglejmo najverjetnejši mehanizem za realizacijo "možganskega" kvantnega računalnika, v katerem se na podlagi hiperzvočnih oscilatornih načinov ustvarijo elementarne celice informacij (kubiti).

Kubit je poljubna linearna kombinacija osnovnih stanj | Ψ₀> in | Ψ₁> s koeficienti α, β, ki izpolnjujejo normalizacijski pogoj α² + β² = 1. V primeru vibracijskih načinov se lahko osnovna stanja razlikujejo po katerem koli od 4 parametrov, ki označujejo te načine: amplituda, frekvenca, polarizacija, faza.

Amplituda in frekvenca se verjetno ne uporabljata za ustvarjanje kubita, saj sta na vseh področjih aksonov ta dva parametra približno enaka.

Tretja in četrta možnost ostajata: polarizacija in faza. Kubiti, ki temeljijo na polarizaciji in fazi akustičnih vibracij, so popolnoma analogni kubitim, pri katerih se uporabljata polarizacija in faza fotonov (zamenjava fotonov s fononi ni temeljnega pomena).

Verjetno se polarizacija in faza uporabljata skupaj za tvorbo akustičnih kubitov v možganski mielinski mreži. Vrednosti teh 2 količin določajo vrsto elipse, ki jo nihajni način tvori v vsakem preseku mielinske ovojnice aksona: osnovna stanja akustičnih kubitov kvantnega računalnika v možganih so podana z eliptično polarizacijo.

Število aksonov v možganih se ujema s številom nevronov: približno 10¹¹… Akson ima v povprečju 30 mielinskih segmentov in vsak segment lahko deluje kot kubit. To pomeni, da lahko število kubitov v informacijskem sistemu možganov doseže 3 * 10¹².

Informacijska zmogljivost naprave s takšnim številom kubitov je enaka običajnemu računalniku, katerega pomnilnik vsebuje 2^{3 000 000 000 000}bitov.

Ta vrednost je 10 milijard velikosti večja od števila delcev v vesolju (10⁸⁰). Tako velika informacijska zmogljivost kvantnega računalnika možganov vam omogoča, da posnamete poljubno veliko količino informacij in rešite kakršne koli težave.

Za snemanje informacij vam ni treba ustvariti posebne snemalne naprave: informacije se lahko shranijo na isti medij, s katerim se informacije obdelujejo (v kvantnih stanjih kubitov).

Vsako sliko in celo vsak "odtenek" slike (ob upoštevanju vseh medsebojnih povezav dane slike z drugimi slikami) je mogoče povezati s točko v Hilbertovem prostoru, ki odraža niz stanj kubitov kvantnega računalnika v možganih.. Ko je niz kubitov na isti točki v Hilbertovem prostoru, ta podoba "utripa" v zavesti in se reproducira.

Prepletanje akustičnih kubitov v kvantnem računalniku v možganih je mogoče doseči na dva načina.

Prvi način: zaradi prisotnosti tesnega stika med deli mielinske mreže možganov in prenosa prepletenosti skozi te stike.

Drugi način: prepletenost se lahko pojavi kot posledica večkratnega ponavljanja istega niza vibracijskih načinov: korelacija med temi načini postane eno samo kvantno stanje, med elementi katerega se vzpostavi nelokalna povezava (verjetno s pomočjo NR¹- ravne črte [1]). Prisotnost nelokalne povezave omogoča informacijskemu omrežju možganov, da izvaja dosledne izračune z uporabo "kvantnega paralelizma".

Prav ta lastnost daje možganskemu kvantnemu računalniku izjemno visoko računsko moč.

Da bi kvantni računalnik možganov učinkovito deloval, ni treba uporabiti vseh 3 * 10¹² potencialni kubiti. Delovanje kvantnega računalnika bo učinkovito tudi, če bo število kubitov približno tisoč (10³). To število kubitov se lahko oblikuje v enem snopu aksonov, sestavljenem iz samo 30 aksonov (vsak živec je lahko "mini" kvantni računalnik). Tako lahko kvantni računalnik zasede majhen del možganov, v možganih pa lahko obstaja veliko kvantnih računalnikov.

Glavni ugovor predlaganemu mehanizmu možganskega informacijskega sistema je veliko dušenje hiperzvočnih valov. To oviro je mogoče premagati z učinkom "razsvetljenja".

Intenzivnost ustvarjenih vibracijskih načinov je lahko zadostna za širjenje v načinu samoinducirane prosojnosti (toplotne vibracije, ki bi lahko uničile koherentnost vibracijskega načina, same postanejo del tega vibracijskega načina).

III. Kvantni računalnik, zgrajen na istih fizičnih principih kot človeški možgani

Če informacijski sistem možganov res deluje kot kvantni računalnik, katerega kubiti so akustoelektrični načini, potem je povsem mogoče ustvariti računalnik, ki bo deloval na enakih principih.

V naslednjih 5-6 mesecih namerava avtor vložiti prijavo za patent za kvantni računalnik, ki simulira informacijski sistem možganov.

Po 5-6 letih lahko pričakujemo pojav prvih vzorcev umetne inteligence, ki delujejo po podobi in podobnosti človeških možganov.

Kvantni računalniki uporabljajo najsplošnejše zakone kvantne mehanike. Narava "ni izumila" nobenih bolj splošnih zakonov, zato je povsem naravno, da zavest deluje na principu kvantnega računalnika, pri čemer uporablja največje možnosti za obdelavo in zapisovanje informacij, ki jih daje narava.

Priporočljivo je izvesti neposreden poskus za odkrivanje koherentnih akustoelektričnih nihanj v mielinski mreži možganov. Da bi to naredili, je treba z laserskim žarkom obsevati dele mielinske mreže možganov in poskusiti zaznati modulacijo s frekvenco približno 5 * 10 v prepuščeni ali odbiti svetlobi.¹⁰ Hz.

Podoben poskus lahko izvedemo na fizičnem modelu aksona, t.j. umetno ustvarjena membrana z vgrajenimi ionskimi kanali. Ta poskus bo prvi korak k ustvarjanju kvantnega računalnika, katerega delo bo potekalo na enakih fizikalnih principih kot delo možganov.

Ustvarjanje kvantnih računalnikov, ki delujejo kot možgani (in bolje kot možgani), bo dvignilo informacijsko podporo civilizacije na kvalitativno novo raven.

Zaključek

Avtor skuša opozoriti znanstveno skupnost na delo izpred četrt stoletja [2], ki je lahko pomembno za razumevanje mehanizma možganskega informacijskega sistema in prepoznavanje narave zavesti. Bistvo dela je dokazati, da posamezni deli nevronskih membran (Ranvierjevi prestrezi) služijo kot vir koherentnih akustoelektričnih nihanj.

Temeljna novost tega dela je v opisu mehanizma, s katerim se nihanja, ki nastanejo pri prestrezanjih Ranvierja, uporabljajo za delovanje informacijskega sistema možganov kot nosilca spomina in zavesti.

Utemeljena je hipoteza, da informacijski sistem možganov deluje kot kvantni računalnik, v katerem funkcijo kubitov opravljajo akustoelektrični oscilatorni načini v membranah nevronov. Glavna naloga dela je utemeljiti tezo, da možgani so kvantni računalnik, katerega kubiti so koherentna nihanja nevronskih membran.

Poleg polarizacije in faze je še en parameter hiperzvočnih valov v nevronskih membranah, ki jih je mogoče uporabiti za tvorbo kubitov, zasuk (to je 5^{in jaz} značilnost valov, ki odraža prisotnost orbitalne kotne količine).

Ustvarjanje vrtinčastih valov ne predstavlja posebnih težav: za to morajo biti spiralne strukture ali okvare prisotne na meji prestreznikov Ranvier in mielinskih regij. Verjetno takšne strukture in napake obstajajo (in mielinske ovojnice so spiralne).

Po predlaganem modelu je glavni nosilec informacij v možganih bela snov možganov (mielinske ovojnice) in ne siva snov, kot se trenutno domneva. Mielinske ovojnice ne služijo le povečanju hitrosti širjenja akcijskih potencialov, ampak so tudi glavni nosilec spomina in zavesti: večina informacij se obdela v beli in ne v sivi snovi možganov.

V okviru predlaganega modela informacijskega sistema možganov najde rešitev psihofizični problem, ki ga je postavil Descartes: »Kako se telo in duh povezujeta v človeku?«, z drugimi besedami, kakšen je odnos med materijo in zavestjo?

Odgovor je naslednji: duh obstaja v Hilbertovem prostoru, vendar ga ustvarjajo kvantni kubiti, ki jih tvorijo materialni delci, ki obstajajo v prostor-času.

Sodobna tehnologija je sposobna reproducirati strukturo aksonskega omrežja možganov in preveriti, ali v tem omrežju dejansko nastajajo hiperzvočne vibracije, nato pa ustvari kvantni računalnik, v katerem bodo te vibracije uporabljene kot kubiti.

Sčasoma bo umetna inteligenca, ki temelji na akustoelektričnem kvantnem računalniku, lahko presegla kvalitativne značilnosti človeške zavesti. To bo omogočilo temeljno nov korak v človekovi evoluciji, ta korak pa bo naredila zavest osebe same.

Prišel je čas za začetek izvajanja zaključnega dela [2]: "V prihodnosti je mogoče ustvariti nevroračunalnik, ki bo deloval na enakih fizičnih principih kot človeški možgani.".

sklepi

1. V membranah nevronov so koherentna akustoelektrična nihanja: ta nihanja nastanejo v skladu z učinkom akustičnega laserja v prestrezanju Ranvierja in se širijo v mielinske ovojnice

2. Koherentna akustoelektrična nihanja v mielinskih ovojih nevronov opravljajo funkcijo kubitov, na podlagi katerih deluje informacijski sistem možganov po principu kvantnega računalnika

3. V prihodnjih letih je mogoče ustvariti umetno inteligenco, ki je kvantni računalnik, ki deluje na enakih fizičnih principih, na katerih deluje informacijski sistem možganov

LITERATURA

1. V. A. Shashlov, Novi model vesolja (I) // "Akademija trinitarizma", M., El št. 77-6567, publ. 24950, 20. 11. 2018