Kubity neuronowe, czyli jak działa komputer kwantowy w mózgu

2024 Autor: Seth Attwood | [email protected]. Ostatnio zmodyfikowany: 2023-12-16 16:14

Wskazano na procesy fizyczne zachodzące w błonach neuronów w zakresie hipersonicznym. Wykazano, że procesy te mogą służyć jako podstawa do tworzenia kluczowych elementów (kubitów) komputera kwantowego, czyli systemu informacyjnego mózgu. Proponuje się stworzenie komputera kwantowego opartego na tych samych zasadach fizycznych, na których działa mózg.

Materiał jest przedstawiony jako hipoteza.

Wstęp. Sformułowanie problemu

Praca ta ma na celu ujawnienie treści końcowego (nr 12) zakończenia poprzedniej pracy [1]: „Mózg działa jak komputer kwantowy, w którym funkcję kubitów pełnią koherentne oscylacje akustoelektryczne odcinków osłonek mielinowych neuronów, a połączenie między tymi odcinkami odbywa się dzięki nielokalnej interakcji poprzez NR¹-bezpośredni ".

Podstawowa idea leżąca u podstaw tego wniosku została opublikowana ćwierć wieku temu w czasopiśmie „Radiofizika” [2]. Istota pomysłu polegała na tym, że w oddzielnych sekcjach neutronów, a mianowicie w przejęciach Ranviera, generowane są spójne oscylacje akustoelektryczne o częstotliwości ~ 5 * 10¹⁰Hz, a te fluktuacje służą jako główny nośnik informacji w systemie informacyjnym mózgu.

Ten artykuł pokazuje, że akustoelektryczne tryby oscylacyjne w błonach neuronów są w stanie pełnić funkcję kubitów, na podstawie których budowana jest praca systemu informacyjnego mózgu, jako komputera kwantowego.

Cel

Ta praca ma 3 cele:

1) zwrócić uwagę na pracę [2], w której 25 lat temu wykazano, że w błonach neuronów mogą być generowane spójne hipersoniczne oscylacje, 2) opisać nowy model systemu informacyjnego mózgu, który opiera się na obecności spójnych oscylacji hipersonicznych w błonach neuronów, 3) zaproponować nowy typ komputera kwantowego, którego praca będzie w maksymalnym stopniu symulować pracę systemu informacyjnego mózgu.

Treść pracy

Pierwsza sekcja opisuje fizyczny mechanizm generowania w błonach neuronów koherentnych oscylacji akustoelektrycznych o częstotliwości rzędu 5 * 10¹⁰Hz.

Druga część opisuje zasady działania systemu informacyjnego mózgu opartego na koherentnych oscylacjach generowanych w błonach neuronów.

W trzeciej części proponuje się stworzenie komputera kwantowego, który symuluje system informacyjny mózgu.

I. Natura koherentnych oscylacji w błonach neuronów

Struktura neuronu jest opisana w każdej monografii o neuronaukach. Każdy neuron zawiera ciało główne, wiele procesów (dendrytów), przez które otrzymuje sygnały z innych komórek, oraz długi proces (akson), przez który sam emituje impulsy elektryczne (potencjały czynnościowe).

W przyszłości rozważymy wyłącznie aksony. Każdy akson zawiera obszary 2 typów naprzemiennie ze sobą:

1. Przechwyty Ranviera, 2. osłonki mielinowe.

Każde przechwycenie Ranviera jest zamknięte pomiędzy dwoma zmielinizowanymi segmentami. Długość przechwytywania Ranviera jest o 3 rzędy wielkości mniejsza niż długość segmentu mielinowego: długość przechwytywania Ranviera wynosi 10^-4cm (jeden mikron), a długość odcinka mielinowego wynosi 10^-1cm (jeden milimetr).

Przechwytywanie Ranviera to miejsca, w których osadzone są kanały jonowe. Poprzez te kanały jony Na⁺ i K⁺ przenikają do i z aksonu, co powoduje powstawanie potencjałów czynnościowych. Obecnie uważa się, że tworzenie potencjałów czynnościowych jest jedyną funkcją przechwytywania Ranviera.

Jednak w pracy [2] wykazano, że podsłuchy Ranviera mogą pełnić jeszcze jedną ważną funkcję: w przechwyceniach Ranviera generowane są koherentne oscylacje akustoelektryczne.

Generowanie koherentnych oscylacji akustoelektrycznych odbywa się dzięki efektowi lasera akustoelektrycznego, który jest realizowany w odbiorach Ranviera, ponieważ spełnione są oba warunki konieczne do realizacji tego efektu:

1) obecność pompowania, za pomocą którego wzbudzane są mody wibracyjne, 2) obecność rezonatora, przez który odbywa się sprzężenie zwrotne.

1) Pompowanie zapewniają prądy jonowe Na⁺ i K⁺przepływający przez przechwytywanie Ranviera. Ze względu na dużą gęstość kanałów (10¹² cm^-2) i ich wysoką przepustowość (10⁷ jon / sek), gęstość prądu jonów przez przejęcia Ranviera jest niezwykle wysoka. Jony przechodzące przez kanał wzbudzają mody wibracyjne podjednostek tworzących wewnętrzną powierzchnię kanału, a dzięki efektowi lasera mody te są zsynchronizowane, tworząc spójne oscylacje hipersoniczne.

2) Funkcję rezonatora, tworzącego rozproszone sprzężenie zwrotne, pełni struktura okresowa, która jest obecna w osłonkach mielinowych, pomiędzy którymi zamknięte są przejęcia Ranviera. Okresową strukturę tworzą warstwy membran o grubości d ~ 10^-6 cm.

Okres ten odpowiada rezonansowej długości fali λ ~ 2d ~ 2 * 10^-6 cm i częstotliwość ν ~ υ / λ ~ 5 * 10¹⁰ Hz, υ ~ 10⁵ cm / s - prędkość fal hipersonicznych.

Ważną rolę odgrywa fakt, że kanały jonowe są selektywne. Średnica kanałów pokrywa się ze średnicą jonów, więc jony są w bliskim kontakcie z podjednostkami wyścielającymi wewnętrzną powierzchnię kanału.

W efekcie jony przekazują większość swojej energii do modów wibracyjnych tych podjednostek: energia jonów zamieniana jest na energię wibracyjną podjednostek tworzących kanały, co jest fizyczną przyczyną pompowania.

Spełnienie obu warunków koniecznych do realizacji efektu laserowego oznacza, że przechwyty Ranviera są laserami akustycznymi (obecnie nazywane są „saserami”). Cechą saserów w błonach neuronalnych jest to, że pompowanie odbywa się za pomocą prądu jonowego: Przechwyty Ranviera to sasery generujące koherentne oscylacje akustoelektryczne o częstotliwości ~5*10¹⁰ Hz.

Ze względu na efekt lasera, prąd jonów przechodzący przez przejęcia Ranviera wzbudza nie tylko mody wibracyjne cząsteczek tworzących te przejęcia (co byłoby prostym przekształceniem energii prądu jonów na energię cieplną): przejęcia Ranviera, tryby oscylacyjne są zsynchronizowane, w wyniku czego powstają spójne oscylacje częstotliwości rezonansowej.

Oscylacje generowane w przejęciach Ranviera w postaci fal akustycznych o częstotliwości naddźwiękowej rozchodzą się do otoczek mielinowych, gdzie tworzą akustyczny (hipodźwiękowy) „wzór interferencyjny”, który służy jako materialny nośnik systemu informacyjnego mózgu

II. System informacyjny mózgu, jak komputer kwantowy, którego kubity są akustoelektrycznymi trybami wibracji

Jeśli wniosek o obecności w mózgu spójnych oscylacji akustycznych o wysokiej częstotliwości odpowiada rzeczywistości, to jest bardzo prawdopodobne, że system informacyjny mózgu działa w oparciu o te oscylacje: tak pojemne medium z pewnością musi być użyte do zapisu i odtwarzać informacje.

Obecność spójnych wibracji hipersonicznych pozwala mózgowi działać w trybie komputera kwantowego. Rozważmy najbardziej prawdopodobny mechanizm realizacji „mózgowego” komputera kwantowego, w którym na podstawie hipersonicznych modów oscylacyjnych tworzone są elementarne komórki informacji (kubity).

Kubit to arbitralna liniowa kombinacja stanów bazowych | Ψ₀> i |₁> o współczynnikach α, β spełniających warunek normalizacji α² + β² = 1. W przypadku modów oscylacyjnych stany bazowe mogą różnić się dowolnym z 4 parametrów charakteryzujących te mody: amplituda, częstotliwość, polaryzacja, faza.

Amplituda i częstotliwość prawdopodobnie nie są używane do tworzenia kubitu, ponieważ we wszystkich obszarach aksonów te 2 parametry są w przybliżeniu takie same.

Pozostają trzecia i czwarta możliwość: polaryzacja i faza. Kubity oparte na polaryzacji i fazie drgań akustycznych są całkowicie analogiczne do kubitów, w których wykorzystuje się polaryzację i fazę fotonów (zastąpienie fotonów fononami nie ma fundamentalnego znaczenia).

Jest prawdopodobne, że polaryzacja i faza są używane razem do tworzenia akustycznych kubitów w sieci mielinowej mózgu. Wartości tych 2 wielkości określają rodzaj elipsy, jaką tworzy tryb oscylacyjny w każdym przekroju osłonki mielinowej aksonu: podstawowe stany kubitów akustycznych komputera kwantowego w mózgu określa polaryzacja eliptyczna.

Liczba aksonów w mózgu odpowiada liczbie neuronów: około 10¹¹… Akson ma średnio 30 segmentów mieliny, a każdy segment może funkcjonować jako kubit. Oznacza to, że liczba kubitów w systemie informacyjnym mózgu może osiągnąć 3 * 10¹².

Pojemność informacyjna urządzenia o takiej liczbie kubitów odpowiada konwencjonalnemu komputerowi, którego pamięć zawiera 2^{3 000 000 000 000}bity.

Wartość ta jest o 10 miliardów rzędów wielkości większa niż liczba cząstek we Wszechświecie (10⁸⁰). Tak duża pojemność informacyjna komputera kwantowego mózgu pozwala na rejestrowanie dowolnie dużej ilości informacji i rozwiązywanie wszelkich problemów.

Aby rejestrować informacje, nie trzeba tworzyć specjalnego urządzenia rejestrującego: informacje mogą być przechowywane na tym samym nośniku, za pomocą którego informacje są przetwarzane (w stanach kwantowych kubitów).

Każdy obraz, a nawet każdy „odcień” obrazu (z uwzględnieniem wszystkich połączeń danego obrazu z innymi obrazami) może być powiązany z punktem w przestrzeni Hilberta, odzwierciedlającym zbiór stanów kubitów komputera kwantowego w mózgu. Kiedy zbiór kubitów znajduje się w tym samym punkcie przestrzeni Hilberta, ten obraz „miga” w świadomości i jest odtwarzany.

Splątanie kubitów akustycznych w komputerze kwantowym w mózgu można zrealizować na dwa sposoby.

Pierwszy sposób: ze względu na obecność bliskiego kontaktu między częściami sieci mielinowej mózgu i przeniesienie splątania przez te kontakty.

Drugi sposób: splątanie może pojawić się w wyniku wielokrotnych powtórzeń tego samego zestawu modów wibracyjnych: korelacja między tymi modami staje się pojedynczym stanem kwantowym, między elementami, których ustala się nielokalne połączenie (prawdopodobnie za pomocą NR¹- linie proste [1]). Obecność nielokalnego połączenia umożliwia mózgowej sieci informacyjnej wykonywanie spójnych obliczeń przy użyciu „równoległości kwantowej”.

To właśnie ta właściwość nadaje komputerowi kwantowemu w mózgu ekstremalnie wysoką moc obliczeniową.

Aby komputer kwantowy mózgu działał efektywnie, nie ma potrzeby używania wszystkich 3 * 10¹² potencjalne kubity. Praca komputera kwantowego będzie wydajna, nawet jeśli liczba kubitów wyniesie około tysiąca (10³). Taka liczba kubitów może być utworzona w jednej wiązce aksonów, złożonej z zaledwie 30 aksonów (każdy nerw może być „mini” komputerem kwantowym). Tak więc komputer kwantowy może zajmować niewielką część mózgu, aw mózgu może istnieć wiele komputerów kwantowych.

Głównym zarzutem wobec proponowanego mechanizmu systemu informacyjnego mózgu jest duże tłumienie fal hipersonicznych. Tę przeszkodę można pokonać dzięki efektowi „oświecenia”.

Intensywność generowanych modów wibracyjnych może być wystarczająca do propagacji w trybie samoindukowanej przezroczystości (drgania termiczne, które mogłyby zniszczyć spójność modu wibracyjnego, same stają się częścią tego modu wibracyjnego).

III. Komputer kwantowy zbudowany na tych samych zasadach fizycznych, co ludzki mózg

Jeśli system informacyjny mózgu naprawdę działa jak komputer kwantowy, którego kubity są trybami akustoelektrycznymi, to całkiem możliwe jest stworzenie komputera, który będzie działał na tych samych zasadach.

W ciągu najbliższych 5-6 miesięcy autor zamierza złożyć wniosek o patent na komputer kwantowy symulujący system informatyczny mózgu.

Po 5-6 latach możemy spodziewać się pojawienia się pierwszych próbek sztucznej inteligencji, pracujących na obraz i podobieństwo ludzkiego mózgu.

Komputery kwantowe wykorzystują najbardziej ogólne prawa mechaniki kwantowej. Natura „nie wymyśliła” bardziej ogólnych praw, dlatego jest całkiem naturalne, że świadomość działa na zasadzie komputera kwantowego, wykorzystując maksymalne możliwości przetwarzania i rejestrowania informacji dostarczanych przez naturę.

Wskazane jest przeprowadzenie bezpośredniego eksperymentu w celu wykrycia koherentnych oscylacji akustoelektrycznych w sieci mielinowej mózgu. W tym celu należy naświetlić części sieci mielinowej mózgu wiązką laserową i spróbować wykryć modulację z częstotliwością około 5*10 w świetle przechodzącym lub odbitym.¹⁰ Hz.

Podobny eksperyment można przeprowadzić na fizycznym modelu aksonu, tj. sztucznie stworzona membrana z wbudowanymi kanałami jonowymi. Eksperyment ten będzie pierwszym krokiem w kierunku stworzenia komputera kwantowego, którego praca będzie prowadzona na tych samych zasadach fizycznych, co praca mózgu.

Stworzenie komputerów kwantowych działających jak mózg (i lepiej niż mózg) podniesie wsparcie informacyjne cywilizacji na jakościowo nowy poziom.

Wniosek

Autor stara się zwrócić uwagę środowiska naukowego na prace sprzed ćwierćwiecza [2], które mogą mieć znaczenie dla zrozumienia mechanizmu systemu informacyjnego mózgu i rozpoznania natury świadomości. Istotą pracy jest wykazanie, że poszczególne odcinki błon neuronalnych (przechwytywanie Ranviera) służą jako źródła koherentnych oscylacji akustoelektrycznych.

Zasadnicza nowość tej pracy polega na opisie mechanizmu, za pomocą którego oscylacje generowane w przejęciach Ranviera są wykorzystywane do działania systemu informacyjnego mózgu jako nośnika pamięci i świadomości.

Hipoteza jest uzasadniona, że system informacyjny mózgu działa jak komputer kwantowy, w którym funkcję kubitów pełnią akustoelektryczne tryby oscylacyjne w błonach neuronów. Głównym zadaniem pracy jest uzasadnienie tezy, że: mózg jest komputerem kwantowym, którego kubity są koherentnymi oscylacjami błon neuronalnych.

Oprócz polaryzacji i fazy, kolejnym parametrem fal hipersonicznych w błonach neuronalnych, który można wykorzystać do tworzenia kubitów, jest skręt (jest to 5^{i ja} charakterystyczne dla fal, odzwierciedlające obecność orbitalnego momentu pędu).

Tworzenie fal wirujących nie stwarza żadnych szczególnych trudności: w tym celu struktury spiralne lub defekty muszą być obecne na granicy przechwytów Ranviera i obszarów mieliny. Prawdopodobnie takie struktury i defekty istnieją (a same osłonki mielin są spiralne).

Zgodnie z zaproponowanym modelem głównym nośnikiem informacji w mózgu jest istota biała mózgu (osłonki mielinowe), a nie, jak się obecnie uważa, istota szara. Osłonki mielinowe służą nie tylko zwiększeniu szybkości propagacji potencjałów czynnościowych, ale także głównemu nośnikowi pamięci i świadomości: większość informacji jest przetwarzana w białej, a nie szarej istocie mózgu.

W ramach zaproponowanego modelu systemu informacyjnego mózgu, problem psychofizyczny Kartezjusza znajduje rozwiązanie: „Jak łączą się ciało i duch w człowieku?”, Innymi słowy, jaka jest relacja między materią a świadomością?

Odpowiedź jest następująca: duch istnieje w przestrzeni Hilberta, ale jest tworzony przez kubity kwantowe utworzone przez cząstki materialne, które istnieją w czasoprzestrzeni.

Współczesna technologia jest w stanie odtworzyć strukturę sieci aksonalnej mózgu i sprawdzić, czy w tej sieci rzeczywiście generowane są drgania hipersoniczne, a następnie stworzyć komputer kwantowy, w którym drgania te zostaną wykorzystane jako kubity.

Z czasem sztuczna inteligencja oparta na akustoelektrycznym komputerze kwantowym będzie w stanie przekroczyć jakościowe cechy ludzkiej świadomości. Umożliwi to zrobienie fundamentalnie nowego kroku w ewolucji człowieka, a tego kroku dokona świadomość samego człowieka.

Nadszedł czas, aby rozpocząć wdrażanie końcowego rozliczenia pracy [2]: „W przyszłości możliwe jest stworzenie neurokomputera, który będzie działał na tych samych zasadach fizycznych, co ludzki mózg”..

wnioski

1. W błonach neuronów występują koherentne drgania akustoelektryczne: drgania te są generowane zgodnie z efektem lasera akustycznego w przejęciach Ranviera i rozchodzą się do osłonek mielinowych

2. Koherentne drgania akustoelektryczne w osłonkach mielinowych neuronów pełnią funkcję kubitów, na podstawie których system informacyjny mózgu działa na zasadzie komputera kwantowego

3. W najbliższych latach możliwe jest stworzenie sztucznej inteligencji, czyli komputera kwantowego działającego na tych samych fizycznych zasadach, na których działa system informacyjny mózgu

LITERATURA

1. V. A. Szaszłow, Nowy model Wszechświata (I) // „Akademia Trynitarianizmu”, M., El nr 77-6567, wyd. 24950, 20.11.2018