Neurális qubitek vagy az agy kvantumszámítógépének működése

2024 Szerző: Seth Attwood | [email protected]. Utoljára módosítva: 2023-12-16 16:07

A hiperszonikus tartományba eső neuronok membránjában végbemenő fizikai folyamatok láthatók. Kimutatták, hogy ezek a folyamatok alapul szolgálhatnak az agy információs rendszerének számító kvantumszámítógép kulcselemeinek (qubit) kialakulásához. Javasolják egy kvantumszámítógép létrehozását, amely ugyanazon a fizikai elvek alapján működik, amelyeken az agy működik.

Az anyagot hipotézisként mutatjuk be.

Bevezetés. A probléma megfogalmazása

Ez a munka az előző munka [1] végső (12. számú) következtetésének tartalmát kívánja feltárni: „Az agy kvantumszámítógépként működik, amelyben a qubitek funkcióját a neuronok mielinhüvelyének szakaszainak koherens akusztoelektromos rezgései látják el, és a szakaszok közötti kapcsolat az NR-en keresztüli nem lokális kölcsönhatás révén jön létre.¹-közvetlen ".

A következtetés alapjául szolgáló alapgondolat negyedszázaddal ezelőtt jelent meg a „Radiofizika” folyóiratban [2]. Az ötlet lényege az volt, hogy a neutronok külön szakaszaiban, nevezetesen a Ranvier elfogásaiban koherens akusztoelektromos rezgések keletkeznek ~ 5 * 10 frekvenciával.¹⁰Hz, és ezek a fluktuációk az agy információs rendszerének fő információhordozójaként szolgálnak.

Ez a papír ezt mutatja A neuronok membránjában az akusztoelektromos oszcillációs módok kvantumszámítógépként képesek ellátni a qubitek funkcióját, amelyek alapján az agy információs rendszerének munkája felépül..

Célkitűzés

Ennek a munkának 3 célja van:

1) felhívni a figyelmet arra a munkára [2], amelyben 25 évvel ezelőtt kimutatták, hogy az idegsejtek membránjában koherens hiperszonikus rezgések keletkezhetnek, 2) írja le az agy információs rendszerének új modelljét, amely a neuronok membránjában lévő koherens hiperszonikus oszcillációk jelenlétén alapul, 3) javaslatot kell tenni egy új típusú kvantumszámítógépre, amelynek munkája maximálisan szimulálja az agy információs rendszerének munkáját.

A mű tartalma

Az első szakasz leírja a koherens akusztoelektromos rezgések keletkezésének fizikai mechanizmusát az idegsejtek membránjaiban 5 * 10 nagyságrendű frekvenciával.¹⁰Hz.

A második rész az idegsejtek membránjában generált koherens rezgéseken alapuló agyi információs rendszer alapelveit írja le.

A harmadik részben egy olyan kvantumszámítógép létrehozását javasolják, amely szimulálja az agy információs rendszerét.

I. A koherens rezgések természete az idegsejtek membránjában

A neuron szerkezetét bármely idegtudományi monográfia leírja. Minden idegsejt tartalmaz egy fő testet, számos folyamatot (dendriteket), amelyeken keresztül más sejtektől kap jeleket, és egy hosszú folyamatot (axont), amelyen keresztül maga bocsát ki elektromos impulzusokat (akciós potenciálokat).

A jövőben kizárólag az axonokat fogjuk figyelembe venni. Mindegyik axon kétféle területet tartalmaz, amelyek váltakoznak egymással:

1. Ranvier elfogásai, 2. mielinhüvelyek.

A Ranvier minden egyes intercepciója két myelinizált szegmens közé van zárva. A Ranvier elfogásának hossza 3 nagyságrenddel kisebb, mint a myelin szegmens hossza: Ranvier elfogásának hossza 10^-4cm (egy mikron), a myelin szegmens hossza pedig 10^-1cm (egy milliméter).

A Ranvier-féle elfogások azok a helyek, amelyekbe ioncsatornák vannak beágyazva. Ezeken a csatornákon keresztül a Na-ionok⁺ és K⁺ behatolnak az axonba és onnan kifelé, ami akciós potenciálok kialakulását eredményezi. Jelenleg úgy gondolják, hogy Ranvier elfogásainak egyetlen funkciója az akciós potenciál kialakítása.

A [2] munkában azonban kimutatták, hogy Ranvier elfogásai még egy fontos funkciót képesek ellátni: a Ranvier intercepcióiban koherens akusztoelektromos rezgések keletkeznek.

A koherens akusztoelektromos oszcillációk generálása az akusztoelektromos lézereffektusnak köszönhető, amely Ranvier elfogásaiban valósul meg, mivel ennek a hatásnak a megvalósításához mindkét szükséges feltétel teljesül:

1) szivattyúzás jelenléte, amellyel a rezgési módokat gerjesztik, 2) egy rezonátor jelenléte, amelyen keresztül a visszacsatolás történik.

1) A szivattyúzást Na ionáramok biztosítják⁺ és K⁺átfolyik Ranvier elfogásain. A csatornák nagy sűrűsége miatt (10¹² cm^-2) és nagy áteresztőképességük (10⁷ ion/sec), a Ranvier elfogásain áthaladó ionáram sűrűsége rendkívül magas. A csatornán áthaladó ionok a csatorna belső felületét alkotó alegységek rezgésmódjait gerjesztik, és a lézerhatás miatt ezek a módusok szinkronizálódnak, koherens hiperszonikus rezgéseket képezve.

2) Az elosztott visszacsatolást létrehozó rezonátor funkcióját egy periodikus struktúra látja el, amely a mielinhüvelyekben található, amelyek közé a Ranvier intercepciói záródnak. A periodikus szerkezetet d ~ 10 vastagságú membránrétegek hozzák létre^-6 cm.

Ez az időszak egy λ ~ 2d ~ 2 * 10 rezonancia hullámhossznak felel meg^-6 cm és frekvencia ν ~ υ / λ ~ 5 * 10¹⁰ Hz, υ ~ 10⁵ cm / s - a hiperszonikus hullámok sebessége.

Fontos szerepet játszik az a tény, hogy az ioncsatornák szelektívek. A csatornák átmérője egybeesik az ionok átmérőjével, így az ionok szorosan érintkeznek a csatorna belső felületét szegélyező alegységekkel.

Ennek eredményeként az ionok energiájuk nagy részét ezen alegységek rezgésmódjaiba adják át: az ionok energiája a csatornákat alkotó alegységek rezgési energiájává alakul, ami a pumpálás fizikai oka.

A lézereffektus megvalósításához szükséges mindkét feltétel teljesülése azt jelenti, hogy Ranvier interceptionjei akusztikus lézerek (ma „saserek”). A neuronmembránokban lévő sasers jellemzője, hogy a szivattyúzást ionáram végzi: A Ranvier elfogások olyan saserek, amelyek koherens akusztoelektromos rezgéseket generálnak ~ 5 * 10 frekvenciával¹⁰ Hz.

A lézerhatásnak köszönhetően a Ranvier intercepcióin áthaladó ionáram nem csak az ezeket az intercepciókat alkotó molekulák rezgésmódját gerjeszti (ami az ionáram energiájának egyszerű átalakítása hőenergiává): A Ranvier intercepciói során az oszcillációs módusok szinkronizálódnak, aminek eredményeként a rezonanciafrekvencia koherens rezgései jönnek létre.

A Ranvier-féle intercepciókban generált rezgések hiperszonikus frekvenciájú akusztikus hullámok formájában a mielinhüvelyekbe terjednek, ahol akusztikus (hiperszonikus) „interferenciamintázatot” alkotnak, amely az agy információs rendszerének anyagi hordozójaként szolgál

II. Az agy információs rendszere, mint egy kvantumszámítógép, melynek qubitjei akusztoelektromos rezgésmódok

Ha a nagyfrekvenciás koherens akusztikus rezgések agyban való jelenlétére vonatkozó következtetés megfelel a valóságnak, akkor nagyon valószínű, hogy az agy információs rendszere ezen oszcillációk alapján működik: minden bizonnyal ilyen nagy kapacitású közeget kell használni a rögzítéshez. és reprodukálni az információkat.

A koherens hiperszonikus rezgések jelenléte lehetővé teszi az agy számára, hogy a kvantumszámítógép üzemmódjában működjön. Tekintsük az "agyi" kvantumszámítógép megvalósításának legvalószínűbb mechanizmusát, amelyben hiperszonikus oszcillációs módok alapján elemi információsejteket (qubit) hoznak létre.

A qubit alapállapotok tetszőleges lineáris kombinációja | Ψ₀> és | Ψ₁> olyan α, β együtthatókkal, amelyek kielégítik az α normalizálási feltételt² + β² = 1. A rezgésmódok esetében az alapállapotok az ezeket a módokat jellemző 4 paraméter bármelyikében eltérhetnek: amplitúdó, frekvencia, polarizáció, fázis.

Az amplitúdót és a frekvenciát valószínűleg nem használják a qubit létrehozására, mivel az axonok minden területén ez a 2 paraméter megközelítőleg megegyezik.

Marad a harmadik és negyedik lehetőség: a polarizáció és a fázis. A polarizáción és az akusztikus rezgések fázisán alapuló qubitek teljesen analógok azokkal a qubitekkel, amelyekben a fotonok polarizációját és fázisát használják (a fotonok fononokkal való helyettesítése nem alapvető fontosságú).

Valószínű, hogy a polarizációt és a fázist együtt használják fel akusztikus qubitek létrehozására az agy mielinhálózatában. Ennek a 2 mennyiségnek az értéke határozza meg az ellipszis típusát, amelyet az oszcillációs mód az axon mielinhüvely minden keresztmetszetében alkot: az agyban lévő kvantumszámítógép akusztikus qubitjeinek alapállapotait elliptikus polarizáció adja meg.

Az agy axonjainak száma megegyezik a neuronok számával: körülbelül 10¹¹… Egy axonnak átlagosan 30 myelin szegmense van, és mindegyik szegmens qubitként funkcionálhat. Ez azt jelenti, hogy az agy információs rendszerében a qubitek száma elérheti a 3 * 10-et¹².

Egy ilyen számú qubittel rendelkező eszköz információs kapacitása megegyezik egy hagyományos számítógépével, amelynek memóriája 2^{3 000 000 000 000}bitek.

Ez az érték 10 milliárd nagyságrenddel nagyobb, mint a részecskék száma az Univerzumban (10⁸⁰). Az agy kvantumszámítógépének ilyen nagy információs kapacitása lehetővé teszi tetszőleges mennyiségű információ rögzítését és bármilyen probléma megoldását.

Az információk rögzítéséhez nem kell külön rögzítő eszközt létrehozni: az információ ugyanazon a médián tárolható, amelyen az információ feldolgozásra kerül (qubit kvantumállapotában).

Minden kép, sőt a kép minden egyes "árnyalata" (figyelembe véve az adott kép és más képekkel fennálló összes összefüggést) társítható egy ponthoz a Hilbert-térben, ami egy kvantumszámítógép qubit-állapotainak halmazát tükrözi az agyban.. Amikor egy qubit halmaz a Hilbert-tér ugyanazon a pontján van, ez a kép "felvillan" a tudatban, és reprodukálódik.

Az akusztikus qubitek összefonódása egy kvantumszámítógépben az agyban kétféleképpen valósítható meg.

Az első út: az agy mielinhálózatának részei közötti szoros érintkezés és az összefonódás átvitele ezen érintkezéseken keresztül.

A második út: az összefonódás ugyanazon rezgésmód-készlet többszöri ismétlődéseként is megjelenhet: ezen módusok közötti korreláció egyetlen kvantumállapottá alakul, amelynek elemei között nemlokális kapcsolat jön létre (valószínűleg a rezgésmód segítségével). NR¹- egyenesek [1]). A nem lokális kapcsolat jelenléte lehetővé teszi, hogy az agy információs hálózata konzisztens számításokat hajtson végre "kvantum-párhuzamot" használva.

Ez a tulajdonság biztosítja az agy kvantumszámítógépének rendkívül nagy számítási teljesítményt.

Az agy kvantumszámítógépének hatékony működéséhez nem szükséges mind a 3 * 10¹² potenciális qubitek. A kvantumszámítógép működése akkor is hatékony lesz, ha a qubitek száma körülbelül ezer (10³). Ennyi qubit egy axonkötegben képződhet, amely mindössze 30 axonból áll (mindegyik ideg lehet "mini" kvantumszámítógép). Így a kvantumszámítógép az agy egy parányi részét elfoglalhatja, és sok kvantumszámítógép létezhet az agyban.

Az agyi információs rendszer javasolt mechanizmusával szembeni fő kifogás a hiperszonikus hullámok nagymértékű csillapítása. Ez az akadály leküzdhető a „megvilágosodás” effektussal.

A generált rezgésmódok intenzitása elegendő lehet az önindukált transzparencia módban történő terjedéshez (a hőrezgések, amelyek a rezgésmód koherenciáját tönkretehetik, maguk is ennek a rezgésmódnak a részévé válnak).

III. Kvantumszámítógép, amely ugyanazokra a fizikai elvekre épül, mint az emberi agy

Ha az agy információs rendszere valóban úgy működik, mint egy kvantumszámítógép, amelynek qubitjei akusztoelektromos módok, akkor teljesen lehetséges olyan számítógépet létrehozni, amely ugyanazon az elven működik.

A következő 5-6 hónapban a szerző szabadalmi kérelmet kíván benyújtani egy, az agy információs rendszerét szimuláló kvantumszámítógépre.

5-6 év után számíthatunk az emberi agy képében és hasonlatosságában dolgozó mesterséges intelligencia első mintáinak megjelenésére.

A kvantumszámítógépek a kvantummechanika legáltalánosabb törvényeit alkalmazzák. A természet nem "talált ki" általánosabb törvényeket, ezért teljesen természetes a tudat a kvantumszámítógép elvén működik, kihasználva a természet adta információfeldolgozás és -rögzítés maximális lehetőségeit.

Célszerű közvetlen kísérletet végezni az agy mielinhálózatának koherens akusztoelektromos oszcillációinak kimutatására. Ehhez az agy mielinhálózatának egyes részeit lézersugárral kell besugározni, és meg kell próbálni észlelni a modulációt körülbelül 5 * 10 frekvenciával az áteresztett vagy visszavert fényben.¹⁰ Hz.

Hasonló kísérletet lehet végezni egy axon fizikai modelljén, pl. mesterségesen létrehozott membrán beépített ioncsatornákkal. Ez a kísérlet lesz az első lépés egy kvantumszámítógép megalkotása felé, amelynek munkája ugyanazon fizikai elvek alapján történik, mint az agy munkája.

Az agyhoz hasonlóan (és agynál jobban) működő kvantumszámítógépek létrehozása minőségileg új szintre emeli a civilizáció információs támogatását.

Következtetés

A szerző igyekszik felhívni a tudományos közösség figyelmét egy negyedszázaddal ezelőtti munkásságra [2], amely fontos lehet az agy információs rendszerének mechanizmusának megértéséhez és a tudat természetének azonosításához. A munka lényege annak bizonyítása, hogy a neuronmembránok egyes szakaszai (Ranvier-elfogások) koherens akusztoelektromos oszcillációk forrásaként szolgálnak.

A munka alapvető újdonsága annak a mechanizmusnak a leírásában rejlik, amellyel a Ranvier-féle lehallgatások során keletkező oszcillációkat az agy információs rendszerének, mint memória- és tudathordozónak a működésére használják fel.

Beigazolódik a hipotézis, miszerint az agy információs rendszere kvantumszámítógépként működik, amelyben a qubitek funkcióját akusztoelektromos oszcillációs módok látják el az idegsejtek membránjában. A munka fő feladata annak a tézisnek az alátámasztása, hogy az agy egy kvantumszámítógép, amelynek qubitjei az idegsejtek membránjainak koherens oszcillációi.

A polarizáció és a fázis mellett a neuronmembránok hiperszonikus hullámainak másik paramétere, amely kvbitek képzésére használható, a twist (ez 5^{és én} hullámokra jellemző, tükrözve az orbitális szögimpulzus jelenlétét).

Az örvénylő hullámok létrehozása nem jelent különösebb nehézséget: ehhez spirális struktúráknak vagy hibáknak kell jelen lenniük a Ranvier intercepciók és a mielin régiók határán. Valószínűleg léteznek ilyen struktúrák és hibák (és maguk a mielinhüvelyek spirálisak).

A javasolt modell szerint az agyban az információ fő hordozója az agy fehérállománya (mielinhüvelyek), nem pedig a szürkeállomány, ahogyan azt jelenleg hiszik. A mielinhüvelyek nemcsak az akciós potenciálok terjedési sebességének növelésére szolgálnak, hanem a memória és a tudat fő hordozójaként is szolgálnak: az információ nagy része az agy fehérállományában, nem pedig a szürkeállományban kerül feldolgozásra.

Az agy információs rendszerének javasolt modellje keretein belül a Descartes által felvetett pszichofizikai probléma megoldást talál: „Hogyan viszonyul test és szellem az emberben?” Vagyis mi a kapcsolat az anyag és a tudat között?

A válasz a következő: A szellem a Hilbert-térben létezik, de a téridőben létező anyagi részecskék által alkotott kvantumkubitok hozzák létre.

A modern technológia képes reprodukálni az agy axonális hálózatának szerkezetét, és ellenőrizni, hogy valóban hiperszonikus rezgések keletkeznek-e ebben a hálózatban, majd létrehoz egy kvantumszámítógépet, amelyben ezeket a rezgéseket kvbitként fogják használni.

Idővel az akusztoelektromos kvantumszámítógépre épülő mesterséges intelligencia képes lesz meghaladni az emberi tudat minőségi jellemzőit. Ez lehetővé teszi egy alapvetően új lépés megtételét az emberi evolúcióban, és ezt a lépést magának az embernek a tudata fogja megtenni.

Eljött az idő, hogy megkezdjük a végső munkanyilatkozat végrehajtását [2]: "A jövőben lehetőség nyílik egy olyan neurokomputer létrehozására, amely ugyanazon a fizikai elveken fog működni, mint az emberi agy.".

következtetéseket

1. Az idegsejtek membránjában koherens akusztoelektromos rezgések vannak: ezek az oszcillációk az akusztikus lézereffektusnak megfelelően jönnek létre a Ranvier intercepcióiban és továbbterjednek a mielinhüvelyekbe

2. Az idegsejtek mielinhüvelyében fellépő koherens akusztoelektromos rezgések a qubitek funkcióját látják el, amelyek alapján az agy információs rendszere a kvantumszámítógép elvén működik

3. A következő években lehetőség nyílik mesterséges intelligencia létrehozására, amely egy olyan kvantumszámítógép, amely ugyanazokon a fizikai elveken működik, amelyeken az agy információs rendszere működik

IRODALOM

1. V. A. Shashlov, New model of the Universe (I) // "Academy of Trinitarianism", M., El No. 77-6567, publ. 24950, 2018.11.20