Taula de continguts:
Vídeo: Qubits neuronals o com funciona l'ordinador quàntic del cervell
2024 Autora: Seth Attwood | [email protected]. Última modificació: 2023-12-16 16:00
S'indiquen els processos físics que tenen lloc a les membranes de les neurones del rang hipersònic. Està demostrat que aquests processos poden servir de base per a la formació d'elements clau (qubits) d'un ordinador quàntic, que és el sistema d'informació del cervell. Es proposa crear un ordinador quàntic basat en els mateixos principis físics sobre els quals treballa el cervell.
El material es presenta com una hipòtesi.
Introducció. Formulació del problema
Aquest treball pretén revelar el contingut de la conclusió final (núm. 12) del treball anterior [1]: "El cervell funciona com un ordinador quàntic, en el qual la funció dels qubits es realitza mitjançant oscil·lacions acustoelèctriques coherents de seccions de les beines de mielina de les neurones, i la connexió entre aquestes seccions es realitza a causa d'una interacció no local a través del NR.1-directe".
La idea fonamental que subjau a aquesta conclusió es va publicar fa un quart de segle a la revista "Radiofizika" [2]. L'essència de la idea era que en seccions separades de neutrons, és a dir, a les intercepcions de Ranvier, es generen oscil·lacions acustoelèctriques coherents amb una freqüència de ~ 5 * 10.10Hz, i aquestes fluctuacions serveixen com a principal portador d'informació en el sistema d'informació del cervell.
Aquest document ho demostra Els modes oscil·latoris acustoelèctrics a les membranes de les neurones són capaços de realitzar la funció de qubits, sobre la base dels quals es construeix el treball del sistema d'informació del cervell, com a ordinador quàntic..
Objectiu
Aquest treball té 3 objectius:
1) cridar l'atenció sobre el treball [2], en el qual es va demostrar fa 25 anys que es poden generar oscil·lacions hipersòniques coherents a les membranes de les neurones, 2) descriure un nou model del sistema d'informació cerebral, que es basa en la presència d'oscil·lacions hipersòniques coherents a les membranes de les neurones, 3) proposar un nou tipus d'ordinador quàntic, el treball del qual simularà al màxim el treball del sistema d'informació del cervell.
El contingut de l'obra
La primera secció descriu el mecanisme físic de generació a les membranes de les neurones d'oscil·lacions acustoelèctriques coherents amb una freqüència de l'ordre de 5 * 10.10Hz.
La segona secció descriu els principis del sistema d'informació cerebral basat en oscil·lacions coherents generades a les membranes de les neurones.
En el tercer apartat, es proposa crear un ordinador quàntic que simuli el sistema d'informació del cervell.
I. La naturalesa de les oscil·lacions coherents a les membranes de les neurones
L'estructura d'una neurona es descriu en qualsevol monografia sobre neurociències. Cada neurona conté un cos principal, molts processos (dendrites), a través dels quals rep senyals d'altres cèl·lules, i un procés llarg (axó), mitjançant el qual ella mateixa emet impulsos elèctrics (potencials d'acció).
En el futur, tindrem en compte exclusivament els axons. Cada axó conté àrees de 2 tipus que s'alternen entre si:
1. Intercepcions de Ranvier, 2. beines de mielina.
Cada intercepció de Ranvier està tancada entre dos segments mielinitzats. La longitud de la intercepció de Ranvier és 3 ordres de magnitud menor que la longitud del segment de mielina: la durada de la intercepció de Ranvier és 10-4cm (una micra) i la longitud del segment de mielina és de 10-1cm (un mil·límetre).
Les intercepcions de Ranvier són els llocs on estan incrustats els canals iònics. A través d'aquests canals, els ions Na+ i K+ penetren dins i fora de l'axó, donant lloc a la formació de potencials d'acció. Actualment es creu que la formació de potencials d'acció és l'única funció de les intercepcions de Ranvier.
Tanmateix, en el treball [2] es va demostrar que les intercepcions de Ranvier són capaces de realitzar una funció més important: a les intercepcions de Ranvier es generen oscil·lacions acustoelèctriques coherents.
La generació d'oscil·lacions acustoelèctriques coherents es realitza a causa de l'efecte làser acustoelèctric, que es realitza en les intercepcions de Ranvier, ja que es compleixen ambdues condicions necessàries per a la implementació d'aquest efecte:
1) la presència de bombeig, mitjançant el qual s'exciten els modes vibratoris, 2) la presència d'un ressonador a través del qual es realitza la retroalimentació.
1) El bombeig és proporcionat pels corrents iònics Na+ i K+fluint a través de les intercepcions de Ranvier. A causa de l'alta densitat dels canals (1012 cm-2) i el seu alt rendiment (107 ió/seg), la densitat del corrent iònic a través de les intercepcions de Ranvier és extremadament alta. Els ions que passen pel canal exciten els modes vibratoris de les subunitats que formen la superfície interna del canal i, a causa de l'efecte làser, aquests modes es sincronitzen, formant oscil·lacions hipersòniques coherents.
2) La funció d'un ressonador, creant una retroalimentació distribuïda, la duu a terme una estructura periòdica, que està present a les beines de mielina, entre les quals s'enclouen les intercepcions de Ranvier. L'estructura periòdica està creada per capes de membranes amb un gruix de d ~ 10-6 cm.
Aquest període correspon a una longitud d'ona ressonant λ ~ 2d ~ 2 * 10-6 cm i freqüència ν ~ υ / λ ~ 5 * 1010 Hz, υ ~ 105 cm/seg - velocitat de les ones hipersòniques.
Un paper important el juga el fet que els canals iònics són selectius. El diàmetre dels canals coincideix amb el diàmetre dels ions, de manera que els ions estan en estret contacte amb les subunitats que revesteixen la superfície interna del canal.
Com a resultat, els ions transfereixen la major part de la seva energia als modes vibratoris d'aquestes subunitats: l'energia dels ions es converteix en l'energia vibratòria de les subunitats que constitueixen els canals, que és la raó física del bombeig.
El compliment de les dues condicions necessàries per a la realització de l'efecte làser fa que les intercepcions de Ranvier siguin làsers acústics (ara s'anomenen "sasers"). Una característica dels sasers a les membranes neuronals és que el bombeig es realitza mitjançant un corrent iònic: Les intercepcions de Ranvier són sasers que generen oscil·lacions acustoelèctriques coherents amb una freqüència de ~ 5 * 1010 Hz.
A causa de l'efecte làser, el corrent iònic que passa per les intercepcions de Ranvier no només excita els modes vibratoris de les molècules que componen aquestes intercepcions (que seria una simple conversió de l'energia del corrent iònic en energia tèrmica): en el intercepcions de Ranvier, els modes oscil·latoris es sincronitzen, com a resultat de la qual cosa es formen oscil·lacions coherents de la freqüència de ressonància.
Les oscil·lacions generades en les intercepcions de Ranvier en forma d'ones acústiques de freqüència hipersònica es propaguen a les beines de mielina, on formen un "patró d'interferència" acústic (hipersònic), que serveix com a portador material del sistema d'informació del cervell
II. Sistema d'informació del cervell, com un ordinador quàntic, els qubits del qual són modes vibracionals acustoelèctrics
Si la conclusió sobre la presència d'oscil·lacions acústiques coherents d'alta freqüència al cervell correspon a la realitat, és molt probable que el sistema d'informació del cervell funcioni sobre la base d'aquestes oscil·lacions: un mitjà tan ampli, sens dubte, s'ha d'utilitzar per gravar. i reproduir la informació.
La presència de vibracions hipersòniques coherents permet que el cervell funcioni en la manera d'un ordinador quàntic. Considerem el mecanisme més probable per a la realització d'un ordinador quàntic "cervell", en el qual es creen cèl·lules elementals d'informació (qubits) sobre la base de modes oscil·latoris hipersònics.
Un qubit és una combinació lineal arbitrària d'estats base | Ψ0> i | Ψ1> amb coeficients α, β que compleixen la condició de normalització α2 + β2 = 1. En el cas dels modes vibratoris, els estats base poden diferir per qualsevol dels 4 paràmetres que caracteritzen aquests modes: amplitud, freqüència, polarització, fase.
L'amplitud i la freqüència probablement no s'utilitzen per crear un qubit, ja que en totes les zones dels axons aquests 2 paràmetres són aproximadament els mateixos.
Queden la tercera i quarta possibilitat: polarització i fase. Els qubits basats en la polarització i la fase de vibracions acústiques són completament anàlegs als qubits en què s'utilitzen la polarització i la fase dels fotons (la substitució dels fotons per fonons no té cap importància fonamental).
És probable que la polarització i la fase s'utilitzin juntes per formar qubits acústics a la xarxa de mielina del cervell. Els valors d'aquestes 2 magnituds determinen el tipus d'el·lipse que forma el mode oscil·latori en cada secció transversal de la beina de mielina de l'axó: els estats bàsics dels qubits acústics d'un ordinador quàntic al cervell estan donats per la polarització el·líptica.
El nombre d'axons del cervell coincideix amb el nombre de neurones: unes 1011… Un axó té una mitjana de 30 segments de mielina i cada segment pot funcionar com un qubit. Això significa que el nombre de qubits en el sistema d'informació del cervell pot arribar a 3 * 1012.
La capacitat d'informació d'un dispositiu amb aquest nombre de qubits és equivalent a un ordinador convencional, la memòria del qual conté 23 000 000 000 000bits.
Aquest valor és 10.000 milions d'ordres de magnitud més gran que el nombre de partícules de l'Univers (1080). La capacitat d'informació tan gran de l'ordinador quàntic del cervell us permet registrar una quantitat arbitràriament gran d'informació i resoldre qualsevol problema.
Per gravar informació, no cal crear un dispositiu de gravació especial: la informació es pot emmagatzemar en el mateix suport amb què es processa la informació (en estats quàntics de qubits).
Cada imatge i fins i tot cada "ombra" d'una imatge (tenint en compte totes les interconnexions d'una imatge determinada amb altres imatges) es pot associar a un punt de l'espai de Hilbert, reflectint un conjunt d'estats de qubits d'un ordinador quàntic al cervell.. Quan un conjunt de qubits es troba al mateix punt de l'espai de Hilbert, aquesta imatge "flash" a la consciència i es reprodueix.
L'entrellat de qubits acústics en un ordinador quàntic al cervell es pot aconseguir de dues maneres.
La primera via: per la presència d'un contacte estret entre les parts de la xarxa de mielina del cervell i la transferència d'entrellaçament a través d'aquests contactes.
La segona manera: l'entrellat pot aparèixer com a resultat de múltiples repeticions d'un mateix conjunt de modes vibratoris: la correlació entre aquests modes es converteix en un únic estat quàntic, entre els elements dels quals s'estableix una connexió no local (probablement, amb l'ajuda de la NR1- línies rectes [1]). La presència d'una connexió no local permet que la xarxa d'informació del cervell realitzi càlculs consistents mitjançant "paral·lelisme quàntic".
Aquesta propietat és la que dóna a l'ordinador quàntic del cervell una potència computacional extremadament alta.
Perquè l'ordinador quàntic del cervell funcioni eficaçment, no cal utilitzar tots els 3 * 1012 qubits potencials. El funcionament d'un ordinador quàntic serà eficient encara que el nombre de qubits sigui d'uns mil (103). Aquest nombre de qubits es pot formar en un paquet d'axons, compost només per 30 axons (cada nervi pot ser un "mini" ordinador quàntic). Així, un ordinador quàntic pot ocupar una petita fracció del cervell, i molts ordinadors quàntics poden existir al cervell.
La principal objecció al mecanisme proposat del sistema d'informació cerebral és la gran atenuació de les ones hipersòniques. Aquest obstacle es pot superar amb l'efecte "il·luminació".
La intensitat dels modes vibratoris generats pot ser suficient per a la propagació en el mode de transparència autoinduïda (les vibracions tèrmiques, que podrien destruir la coherència del mode vibracional, passen a formar part d'aquest mode vibracional).
III. Un ordinador quàntic construït sobre els mateixos principis físics que el cervell humà
Si el sistema d'informació del cervell funciona realment com un ordinador quàntic, els qubits del qual són modes acustoelèctrics, llavors és molt possible crear un ordinador que funcioni amb els mateixos principis.
En els propers 5-6 mesos, l'autor té la intenció de presentar una sol·licitud de patent per a un ordinador quàntic que simula el sistema d'informació del cervell.
Després de 5-6 anys, podem esperar l'aparició de les primeres mostres d'intel·ligència artificial, treballant a imatge i semblança del cervell humà.
Els ordinadors quàntics utilitzen les lleis més generals de la mecànica quàntica. La natura "no va inventar" cap llei més general, per tant és ben natural que això la consciència funciona sobre el principi d'un ordinador quàntic, utilitzant les màximes possibilitats de processament i registre de la informació proporcionada per la natura.
S'aconsella realitzar un experiment directe per detectar oscil·lacions acustoelèctriques coherents a la xarxa de mielina del cervell. Per fer-ho, cal irradiar parts de la xarxa de mielina del cervell amb un raig làser i intentar detectar la modulació amb una freqüència d'uns 5 * 10 en llum transmesa o reflectida.10 Hz.
Un experiment similar es pot dur a terme en un model físic d'un axó, és a dir. una membrana creada artificialment amb canals iònics integrats. Aquest experiment serà el primer pas cap a la creació d'un ordinador quàntic, el treball del qual es realitzarà sobre els mateixos principis físics que el treball del cervell.
La creació d'ordinadors quàntics que funcionin com un cervell (i millor que un cervell) elevarà el suport informatiu de la civilització a un nivell qualitativament nou.
Conclusió
L'autor intenta cridar l'atenció de la comunitat científica sobre el treball de fa un quart de segle [2], que pot ser important per entendre el mecanisme del sistema d'informació cerebral i identificar la naturalesa de la consciència. L'essència del treball és demostrar que les seccions individuals de les membranes neuronals (intercepcions de Ranvier) serveixen com a fonts d'oscil·lacions acustoelèctriques coherents.
La novetat fonamental d'aquest treball rau en la descripció del mecanisme pel qual s'utilitzen les oscil·lacions generades en les intercepcions de Ranvier per al funcionament del sistema d'informació del cervell com a portador de memòria i consciència.
Es confirma la hipòtesi que el sistema d'informació del cervell funciona com un ordinador quàntic, en el qual la funció dels qubits es realitza mitjançant modes oscil·latoris acustoelèctrics a les membranes de les neurones. La tasca principal del treball és fonamentar la tesi que el cervell és un ordinador quàntic els qubits del qual són oscil·lacions coherents de les membranes neuronals.
Juntament amb la polarització i la fase, un altre paràmetre de les ones hipersòniques a les membranes neuronals que es pot utilitzar per formar qubits és el gir (això és 5i jo característica de les ones, que reflecteix la presència del moment angular orbital).
La creació d'ones remolins no suposa cap dificultat particular: per això, les estructures o defectes en espiral han d'estar presents a la vora de les intercepcions de Ranvier i les regions de mielina. Probablement, aquestes estructures i defectes existeixen (i les mateixes beines de mielina són espirals).
Segons el model proposat, el principal portador d'informació al cervell és la substància blanca del cervell (beines de mielina), i no la substància grisa, com es creu actualment. Les beines de mielina serveixen no només per augmentar la velocitat de propagació dels potencials d'acció, sinó també el principal portador de la memòria i la consciència: la major part de la informació es processa en el blanc, i no en la substància grisa del cervell.
En el marc del model proposat del sistema d'informació del cervell, el problema psicofísic plantejat per Descartes troba una solució: “Com es relacionen el cos i l'esperit en una persona?”, és a dir, quina és la relació entre la matèria i la consciència?
La resposta és la següent: l'esperit existeix a l'espai de Hilbert, però és creat per qubits quàntics formats per partícules materials que existeixen en l'espai-temps..
La tecnologia moderna és capaç de reproduir l'estructura de la xarxa axonal del cervell i comprovar si realment es generen vibracions hipersòniques en aquesta xarxa, i després crear un ordinador quàntic en el qual aquestes vibracions s'utilitzaran com a qubits.
Amb el temps, la intel·ligència artificial basada en un ordinador quàntic acustoelèctric podrà superar les característiques qualitatives de la consciència humana. Això permetrà fer un pas fonamentalment nou en l'evolució humana, i aquest pas el farà la consciència de la mateixa persona.
Ha arribat el moment de començar a implementar la declaració de treball final [2]: "En el futur, és possible crear un neuroordinador que funcioni amb els mateixos principis físics que el cervell humà"..
conclusions
1. A les membranes de les neurones hi ha oscil·lacions acustoelèctriques coherents: aquestes oscil·lacions es generen d'acord amb l'efecte làser acústic en les intercepcions de Ranvier i es propaguen a les beines de mielina
2. Les oscil·lacions acustoelèctriques coherents a les beines de mielina de les neurones fan la funció de qubits, sobre la base de les quals el sistema d'informació del cervell funciona sobre el principi d'un ordinador quàntic
3. En els propers anys, és possible crear intel·ligència artificial, que és un ordinador quàntic que funciona sobre els mateixos principis físics sobre els quals treballa el sistema d'informació del cervell
LITERATURA
1. V. A. Shashlov, Nou model de l'Univers (I) // "Acadèmia del Trinitarisme", M., El núm. 77-6567, publ. 24950, 20.11.2018
Recomanat:
Objectius i objectius del centre científic rus amb un ordinador quàntic i biosensors
L'arribada dels ordinadors quàntics permetrà a la humanitat crear nous tipus de combustible i fer un gran avenç en la medicina. Aquesta opinió és compartida pel director del Centre Científic "Micro / Nanosistemes Funcionals" de la Universitat Tècnica Estatal de Moscou. N.E. Bauman Ilya Rodionov. Segons ell, una de les principals tasques del laboratori que dirigeix és el desenvolupament de dispositius per a la computació quàntica. En una entrevista a RT, el científic també va parlar del desenvolupament de biosensors per diagnosticar una condició humana en temps real
Com és el món des del punt de vista quàntic? TOP 10 fets
Centenars de coses i processos que tenen lloc al teu cos i als quals no prestes atenció: la respiració, la digestió, l'augment o la baixada de la pressió arterial, el creixement de noves cèl·lules, la neteja de toxines, etc., es poden controlar sota el teu control
Com Internet ens està canviant d'opinió. La sorprenent diferència entre el cervell i l'ordinador
La recepta del cervell té aquest aspecte: 78% d'aigua, 15% de greix, i la resta és proteïna, hidrat de potassi i sal. No hi ha res més complex a l'Univers del que coneixem i del que és comparable al cervell en general
La riquesa d'una persona no està en diners, sinó en el nombre de connexions neuronals - Oleg Kryshtal
El cervell humà està format per 10.000 milions de cèl·lules nervioses connectades per diversos bilions de contactes. I l'estructura de les connexions entre les cèl·lules nervioses comença a formar-se exactament des del moment en què el nen va obrir els ulls i va veure el món per primera vegada. Interessant, no? Es torna doblement curiós quan s'assabenta que el núvol gegant, que es troba en cadascun de nosaltres al cap, és capaç d'acceptar un nombre de combinacions que superen el nombre d'àtoms de l'univers conegut
Com funciona el cervell. Part 2. El cervell i l'alcohol
A la segona part de l'article, l'autor segueix analitzant el treball del cervell des d'un punt de vista poc habitual per a molts. Quanta energia s'allibera durant l'oxidació de l'alcohol i què hi té a veure l'acetaldehid? Quina és la seva concentració tòxica? Per què es promou la beguda cultural arreu?