Neurónové qubity alebo ako funguje kvantový počítač mozgu

2024 Autor: Seth Attwood | [email protected]. Naposledy zmenené: 2023-12-16 16:15

Sú uvedené fyzikálne procesy vyskytujúce sa v membránach neurónov v hypersonickom rozsahu. Ukazuje sa, že tieto procesy môžu slúžiť ako základ pre tvorbu kľúčových prvkov (qubitov) kvantového počítača, ktorý je informačným systémom mozgu. Navrhuje sa vytvoriť kvantový počítač založený na rovnakých fyzikálnych princípoch, na ktorých funguje mozog.

Materiál je prezentovaný ako hypotéza.

Úvod. Formulácia problému

Táto práca má odhaliť obsah konečného (č. 12) záveru predchádzajúcej práce [1]: „Mozog funguje ako kvantový počítač, v ktorom je funkcia qubitov vykonávaná koherentnými akustickoelektrickými osciláciami častí myelínových obalov neurónov a spojenie medzi týmito časťami sa uskutočňuje vďaka nelokálnej interakcii cez NR.¹-priamy ".

Základná myšlienka, ktorá je základom tohto záveru, bola publikovaná pred štvrťstoročím v časopise „Radiofizika“[2]. Podstatou myšlienky bolo, že v oddelených sekciách neutrónov, konkrétne v zachyteniach Ranviera, sa generujú koherentné akustickoelektrické oscilácie s frekvenciou ~ 5 * 10¹⁰Hz a tieto výkyvy slúžia ako hlavný nosič informácií v informačnom systéme mozgu.

Tento dokument to ukazuje Akustoelektrické oscilačné režimy v membránach neurónov sú schopné vykonávať funkciu qubitov, na ktorých základe je postavená práca informačného systému mozgu, ako kvantového počítača.

Cieľ

Táto práca má 3 ciele:

1) upozorniť na prácu [2], v ktorej sa pred 25 rokmi ukázalo, že v membránach neurónov možno generovať koherentné hypersonické oscilácie, 2) opísať nový model informačného systému mozgu, ktorý je založený na prítomnosti koherentných hypersonických oscilácií v membránach neurónov, 3) navrhnúť nový typ kvantového počítača, ktorého práca bude v maximálnej miere simulovať prácu informačného systému mozgu.

Obsah práce

Prvá časť popisuje fyzikálny mechanizmus generovania koherentných akustickoelektrických oscilácií v membránach neurónov s frekvenciou rádovo 5 * 10¹⁰Hz.

Druhá časť popisuje princípy informačného systému mozgu založeného na koherentných osciláciách generovaných v membránach neurónov.

V tretej časti sa navrhuje vytvoriť kvantový počítač, ktorý simuluje informačný systém mozgu.

I. Povaha koherentných oscilácií v membránach neurónov

Štruktúra neurónu je opísaná v akejkoľvek monografii o neurovede. Každý neurón obsahuje hlavné telo, množstvo procesov (dendrity), prostredníctvom ktorých prijíma signály z iných buniek, a dlhý proces (axón), prostredníctvom ktorého sám vysiela elektrické impulzy (akčné potenciály).

V budúcnosti budeme uvažovať výlučne o axónoch. Každý axón obsahuje oblasti 2 typov, ktoré sa navzájom striedajú:

1. Ranvierove zachytenia, 2. myelínové obaly.

Každé zachytenie Ranviera je uzavreté medzi dvoma myelinizovanými segmentmi. Dĺžka zachytenia Ranviera je o 3 rády menšia ako dĺžka myelínového segmentu: dĺžka zachytenia Ranviera je 10^-4cm (jeden mikrón) a dĺžka myelínového segmentu je 10^-1cm (jeden milimeter).

Ranvierove zachytenia sú miesta, v ktorých sú vložené iónové kanály. Prostredníctvom týchto kanálov prechádzajú ióny Na⁺ a K⁺ prenikajú do axónu a von z neho, čo vedie k tvorbe akčných potenciálov. V súčasnosti sa verí, že vytváranie akčných potenciálov je jedinou funkciou Ranvierových zachytení.

V práci [2] sa však ukázalo, že Ranvierove odpočúvania sú schopné vykonávať ešte jednu dôležitú funkciu: v odposluchoch Ranviera vznikajú koherentné akustickoelektrické oscilácie.

Generovanie koherentných akustickoelektrických oscilácií sa uskutočňuje vďaka akustickoelektrickému laserovému efektu, ktorý sa realizuje v odposluchoch Ranviera, pretože sú splnené obe nevyhnutné podmienky na realizáciu tohto efektu:

1) prítomnosť čerpania, pomocou ktorého sú excitované vibračné režimy, 2) prítomnosť rezonátora, cez ktorý sa vykonáva spätná väzba.

1) Čerpanie je zabezpečené iónovými prúdmi Na⁺ a K⁺tečie cez záchytky Ranviera. Kvôli vysokej hustote kanálov (10¹² cm^-2) a ich vysoká priepustnosť (10⁷ ión / s), hustota iónového prúdu cez zachytenie Ranviera je extrémne vysoká. Ióny prechádzajúce kanálom excitujú vibračné režimy podjednotiek, ktoré tvoria vnútorný povrch kanála, a vďaka laserovému efektu sú tieto režimy synchronizované a vytvárajú koherentné hypersonické oscilácie.

2) Funkciu rezonátora, vytvárajúceho distribuovanú spätnú väzbu, plní periodická štruktúra, ktorá je prítomná v myelínových pošvách, medzi ktorými sú uzavreté Ranvierove zábery. Periodickú štruktúru vytvárajú vrstvy membrán s hrúbkou d ~ 10^-6 cm.

Táto perióda zodpovedá rezonančnej vlnovej dĺžke λ ~ 2d ~ 2 * 10^-6 cm a frekvencia ν ~ υ / λ ~ 5 * 10¹⁰ Hz, υ ~ 10⁵ cm / s - rýchlosť hypersonických vĺn.

Dôležitú úlohu zohráva skutočnosť, že iónové kanály sú selektívne. Priemer kanálikov sa zhoduje s priemerom iónov, takže ióny sú v tesnom kontakte s podjednotkami, ktoré lemujú vnútorný povrch kanála.

Výsledkom je, že ióny prenášajú väčšinu svojej energie do vibračných režimov týchto podjednotiek: energia iónov sa premieňa na vibračnú energiu podjednotiek tvoriacich kanály, čo je fyzikálny dôvod pre čerpanie.

Splnenie oboch nevyhnutných podmienok pre realizáciu laserového efektu znamená, že Ranvierove odposluchy sú akustické lasery (teraz sa im hovorí „sasers“). Charakteristickým znakom sasers v neurónových membránach je, že čerpanie sa vykonáva iónovým prúdom: Ranvierove odposluchy sú sasery generujúce koherentné akustickoelektrické oscilácie s frekvenciou ~ 5 * 10¹⁰ Hz.

V dôsledku laserového efektu prúd iónov prechádzajúci cez Ranvierove záchyty nielen excituje vibračné módy molekúl, ktoré tvoria tieto záchyty (čo by bola jednoduchá premena energie iónového prúdu na tepelnú energiu): odposluchmi Ranviera sú oscilačné režimy synchronizované, v dôsledku čoho sa vytvárajú koherentné oscilácie rezonančnej frekvencie.

Oscilácie vznikajúce v Ranvierových záchytoch vo forme akustických vĺn hypersonickej frekvencie sa šíria do myelínových pošiev, kde vytvárajú akustický (hypersonický) „interferenčný obrazec“, ktorý slúži ako materiálny nosič informačného systému mozgu

II. Informačný systém mozgu, ako kvantový počítač, ktorého qubity sú akustickoelektrické vibračné režimy

Ak záver o prítomnosti vysokofrekvenčných koherentných akustických kmitov v mozgu zodpovedá realite, potom je veľmi pravdepodobné, že informačný systém mozgu pracuje na základe týchto kmitov: na záznam je určite potrebné použiť také objemné médium. a reprodukovať informácie.

Prítomnosť koherentných hypersonických vibrácií umožňuje mozgu pracovať v režime kvantového počítača. Uvažujme o najpravdepodobnejšom mechanizme realizácie „mozgového“kvantového počítača, v ktorom sa na základe hypersonických oscilačných módov vytvárajú elementárne bunky informácií (qubity).

Qubit je ľubovoľná lineárna kombinácia základných stavov | Ψ₀> a | Ψ₁> s koeficientmi α, β, ktoré spĺňajú podmienku normalizácie α² + β² = 1. V prípade vibračných režimov sa základné stavy môžu líšiť ktorýmkoľvek zo 4 parametrov charakterizujúcich tieto režimy: amplitúda, frekvencia, polarizácia, fáza.

Amplitúda a frekvencia sa pravdepodobne nepoužívajú na vytvorenie qubitu, pretože vo všetkých oblastiach axónov sú tieto 2 parametre približne rovnaké.

Zostáva tretia a štvrtá možnosť: polarizácia a fáza. Qubity založené na polarizácii a fáze akustických vibrácií sú úplne analogické s qubitmi, v ktorých sa využíva polarizácia a fáza fotónov (nahradenie fotónov fonónmi nemá zásadný význam).

Je pravdepodobné, že polarizácia a fáza sa používajú spolu na vytvorenie akustických qubitov v myelínovej sieti mozgu. Hodnoty týchto 2 veličín určujú typ elipsy, ktorú oscilačný režim tvorí v každom priereze axónového myelínového obalu: základné stavy akustických qubitov kvantového počítača v mozgu sú dané eliptickou polarizáciou.

Počet axónov v mozgu zodpovedá počtu neurónov: asi 10¹¹… Axón má v priemere 30 myelínových segmentov a každý segment môže fungovať ako qubit. To znamená, že počet qubitov v informačnom systéme mozgu môže dosiahnuť 3 * 10¹².

Informačná kapacita zariadenia s takýmto počtom qubitov je ekvivalentná bežnému počítaču, ktorého pamäť obsahuje 2^{3 000 000 000 000}bitov.

Táto hodnota je o 10 miliárd rádov väčšia ako počet častíc vo vesmíre (10⁸⁰). Takáto veľká informačná kapacita kvantového počítača mozgu umožňuje zaznamenávať ľubovoľne veľké množstvo informácií a riešiť prípadné problémy.

Na zaznamenávanie informácií nie je potrebné vytvárať špeciálne záznamové zariadenie: informácie môžu byť uložené na rovnakom médiu, s ktorým sa informácie spracúvajú (v kvantových stavoch qubitov).

Každý obraz a dokonca každý „odtieň“obrazu (berúc do úvahy všetky prepojenia daného obrazu s inými obrazmi) môže byť spojený s bodom v Hilbertovom priestore, ktorý odráža množinu stavov qubitov kvantového počítača v mozgu.. Keď je súbor qubitov v rovnakom bode v Hilbertovom priestore, tento obraz „bliká“vo vedomí a je reprodukovaný.

Zapletenie akustických qubitov do kvantového počítača v mozgu sa dá dosiahnuť dvoma spôsobmi.

Prvý spôsob: kvôli prítomnosti úzkeho kontaktu medzi časťami myelínovej siete mozgu a prenosu zapletenia cez tieto kontakty.

Druhý spôsob: zapletenie sa môže objaviť ako výsledok viacnásobného opakovania tej istej sady vibračných režimov: korelácia medzi týmito režimami sa stáva jediným kvantovým stavom, medzi prvkami ktorého sa vytvorí nelokálne spojenie (pravdepodobne pomocou NR¹- priamky [1]). Prítomnosť nemiestneho spojenia umožňuje informačnej sieti mozgu vykonávať konzistentné výpočty pomocou „kvantového paralelizmu“.

Práve táto vlastnosť dáva kvantovému počítaču mozgu extrémne vysoký výpočtový výkon.

Aby kvantový počítač mozgu fungoval efektívne, nie je potrebné využívať všetky 3 * 10¹² potenciálne qubity. Prevádzka kvantového počítača bude efektívna, aj keď počet qubitov bude približne tisíc (10³). Tento počet qubitov môže byť vytvorený v jednom zväzku axónov, zložený iba z 30 axónov (každý nerv môže byť „mini“kvantový počítač). Kvantový počítač teda môže zaberať nepatrnú časť mozgu a v mozgu môže existovať veľa kvantových počítačov.

Hlavnou námietkou proti navrhovanému mechanizmu mozgového informačného systému je veľký útlm hypersonických vĺn. Táto prekážka sa dá prekonať efektom „osvietenia“.

Intenzita generovaných vibračných režimov môže byť dostatočná na šírenie v režime samonavodenej transparentnosti (tepelné vibrácie, ktoré by mohli narušiť koherenciu vibračného režimu, sa samy stanú súčasťou tohto vibračného režimu).

III. Kvantový počítač postavený na rovnakých fyzikálnych princípoch ako ľudský mozog

Ak informačný systém mozgu skutočne funguje ako kvantový počítač, ktorého qubity sú akustickoelektrické režimy, potom je celkom možné vytvoriť počítač, ktorý bude fungovať na rovnakých princípoch.

V najbližších 5-6 mesiacoch mieni autor podať prihlášku na patentovanie kvantového počítača, ktorý simuluje informačný systém mozgu.

Po 5-6 rokoch môžeme očakávať objavenie sa prvých vzoriek umelej inteligencie, fungujúcej na obraz a podobu ľudského mozgu.

Kvantové počítače využívajú najvšeobecnejšie zákony kvantovej mechaniky. Príroda „nevymyslela“žiadne všeobecnejšie zákony, preto je celkom prirodzené, že vedomie funguje na princípe kvantového počítača, využívajúc maximálne možnosti spracovania a zaznamenávania informácií, ktoré poskytuje príroda.

Odporúča sa vykonať priamy experiment na detekciu koherentných akustickoelektrických oscilácií v myelínovej sieti mozgu. Na tento účel je potrebné ožarovať časti myelínovej siete mozgu laserovým lúčom a pokúsiť sa zistiť moduláciu s frekvenciou asi 5 x 10 v prechádzajúcom alebo odrazenom svetle.¹⁰ Hz.

Podobný experiment možno uskutočniť na fyzikálnom modeli axónu, t.j. umelo vytvorená membrána so zabudovanými iónovými kanálmi. Tento experiment bude prvým krokom k vytvoreniu kvantového počítača, ktorého práca bude prebiehať na rovnakých fyzikálnych princípoch ako práca mozgu.

Vytvorenie kvantových počítačov, ktoré fungujú ako mozog (a lepšie ako mozog), pozdvihne informačnú podporu civilizácie na kvalitatívne novú úroveň.

Záver

Autor sa snaží upriamiť pozornosť vedeckej komunity na prácu spred štvrťstoročia [2], ktorá môže byť dôležitá pre pochopenie mechanizmu informačného systému mozgu a identifikáciu podstaty vedomia. Podstatou práce je dokázať, že jednotlivé úseky neurónových membrán (Ranvierove interceptions) slúžia ako zdroje koherentných akustickoelektrických oscilácií.

Zásadná novinka tejto práce spočíva v popise mechanizmu, ktorým sa oscilácie generované v odposluchoch Ranviera využívajú na fungovanie informačného systému mozgu ako nosiča pamäte a vedomia.

Hypotéza je podložená, že informačný systém mozgu funguje ako kvantový počítač, v ktorom funkciu qubitov vykonávajú akustickoelektrické oscilačné režimy v membránach neurónov. Hlavnou úlohou práce je podložiť tézu, že mozog je kvantový počítač, ktorého qubity sú koherentné oscilácie neurónových membrán.

Spolu s polarizáciou a fázou je ďalším parametrom hypersonických vĺn v neurónových membránach, ktorý možno použiť na vytvorenie qubitov, twist (to je 5^{a ja} charakteristika vĺn, odrážajúca prítomnosť orbitálneho momentu hybnosti).

Vytvorenie vírivých vĺn nespôsobuje žiadne zvláštne ťažkosti: na to musia byť na hranici Ranvierových záchytov a myelínových oblastí prítomné špirálové štruktúry alebo defekty. Pravdepodobne také štruktúry a defekty existujú (a samotné myelínové pošvy sú špirálovité).

Podľa navrhovaného modelu je hlavným nosičom informácií v mozgu biela hmota mozgu (myelínové pošvy), a nie šedá hmota, ako sa v súčasnosti verí. Myelínové obaly slúžia nielen na zvýšenie rýchlosti šírenia akčných potenciálov, ale sú aj hlavným nositeľom pamäti a vedomia: väčšina informácií sa spracováva v bielej, a nie v sivej hmote mozgu.

V rámci navrhovaného modelu informačného systému mozgu nachádza riešenie psychofyzický problém, ktorý predstavuje Descartes: „Ako súvisí telo a duch v človeku?“, Inými slovami, aký je vzťah medzi hmotou a vedomím?

Odpoveď je nasledovná: duch existuje v Hilbertovom priestore, ale je vytvorený kvantovými qubitmi tvorenými hmotnými časticami, ktoré existujú v časopriestore.

Moderná technológia dokáže reprodukovať štruktúru axonálnej siete mozgu a skontrolovať, či sa v tejto sieti skutočne generujú hypersonické vibrácie, a následne vytvoriť kvantový počítač, v ktorom budú tieto vibrácie použité ako qubity.

Umelá inteligencia založená na akustickoelektrickom kvantovom počítači bude časom schopná prekonať kvalitatívne charakteristiky ľudského vedomia. To umožní urobiť zásadne nový krok v ľudskej evolúcii a tento krok urobí vedomie samotného človeka.

Nastal čas začať implementovať záverečné vyhlásenie o práci [2]: "V budúcnosti je možné vytvoriť neuropočítač, ktorý bude fungovať na rovnakých fyzikálnych princípoch ako ľudský mozog.".

závery

1. V membránach neurónov existujú koherentné akustickoelektrické oscilácie: tieto oscilácie sú generované v súlade s akustickým laserovým efektom v záberoch Ranviera a šíria sa do myelínových obalov

2. Koherentné akustickoelektrické kmity v myelínových obaloch neurónov plnia funkciu qubitov, na základe ktorých funguje informačný systém mozgu na princípe kvantového počítača

3. V najbližších rokoch je možné vytvárať umelú inteligenciu, čo je kvantový počítač fungujúci na rovnakých fyzikálnych princípoch, na ktorých funguje informačný systém mozgu

LITERATÚRA

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