Kubitet nervore ose si funksionon kompjuteri kuantik i trurit

2024 Autor: Seth Attwood | [email protected]. E modifikuara e fundit: 2023-12-16 16:16

Tregohen proceset fizike që ndodhin në membranat e neuroneve në intervalin hipersonik. Është treguar se këto procese mund të shërbejnë si bazë për formimin e elementeve kryesore (qubits) të një kompjuteri kuantik, i cili është sistemi i informacionit të trurit. Propozohet të krijohet një kompjuter kuantik i bazuar në të njëjtat parime fizike mbi të cilat funksionon truri.

Materiali paraqitet si hipotezë.

Prezantimi. Formulimi i problemit

Kjo punë synon të zbulojë përmbajtjen e përfundimit përfundimtar (nr. 12) të punës së mëparshme [1]: "Truri funksionon si një kompjuter kuantik, në të cilin funksioni i kubitëve kryhet nga lëkundjet koherente akustoelektrike të seksioneve të mbështjellësve mielin të neuroneve, dhe lidhja midis këtyre seksioneve kryhet për shkak të ndërveprimit jo-lokal përmes NR.¹- direkt".

Ideja themelore që qëndron në themel të këtij përfundimi u botua një çerek shekulli më parë në revistën "Radiofizika" [2]. Thelbi i idesë ishte që në seksione të veçanta të neutroneve, përkatësisht, në përgjimet e Ranvier, krijohen lëkundje koherente akustoelektrike me një frekuencë prej ~ 5 * 10.¹⁰Hz, dhe këto luhatje shërbejnë si bartësi kryesor i informacionit në sistemin e informacionit të trurit.

Ky punim tregon se Mënyrat osciluese akustoelektrike në membranat e neuroneve janë të afta të kryejnë funksionin e kubitëve, në bazë të të cilave është ndërtuar puna e sistemit të informacionit të trurit, si një kompjuter kuantik..

Objektiv

Kjo punë ka 3 qëllime:

1) për të tërhequr vëmendjen në punën [2], në të cilën u tregua 25 vjet më parë se lëkundjet koherente hipersonike mund të gjenerohen në membranat e neuroneve, 2) përshkruani një model të ri të sistemit të informacionit të trurit, i cili bazohet në praninë e lëkundjeve hipersonike koherente në membranat e neuroneve, 3) të propozojë një lloj të ri kompjuteri kuantik, puna e të cilit do të simulojë në masën maksimale punën e sistemit të informacionit të trurit.

Përmbajtja e veprës

Seksioni i parë përshkruan mekanizmin fizik të gjenerimit në membranat e neuroneve të lëkundjeve koherente akustoelektrike me një frekuencë të rendit 5 * 10¹⁰Hz.

Seksioni i dytë përshkruan parimet e sistemit të informacionit të trurit bazuar në lëkundjet koherente të krijuara në membranat e neuroneve.

Në pjesën e tretë, propozohet krijimi i një kompjuteri kuantik që simulon sistemin e informacionit të trurit.

I. Natyra e lëkundjeve koherente në membranat e neuroneve

Struktura e një neuroni përshkruhet në çdo monografi mbi neuroshkencat. Çdo neuron përmban një trup kryesor, shumë procese (dendrite), përmes të cilave merr sinjale nga qelizat e tjera dhe një proces të gjatë (akson), përmes të cilit ai vetë lëshon impulse elektrike (potenciale veprimi).

Në të ardhmen, ne do të shqyrtojmë ekskluzivisht aksonet. Çdo akson përmban zona të 2 llojeve të alternuara me njëra-tjetrën:

1. Përgjimet e Ranvier-it, 2. mbështjelljet e mielinës.

Çdo ndërprerje e Ranvier është e mbyllur midis dy segmenteve të mielinizuar. Gjatësia e përgjimit të Ranvier është 3 rend magnitudë më pak se gjatësia e segmentit të mielinës: gjatësia e përgjimit të Ranvier është 10^-4cm (një mikron), dhe gjatësia e segmentit të mielinës është 10^-1cm (një milimetër).

Përgjimet e Ranvier janë vendet në të cilat kanalet jonike janë të ngulitura. Nëpërmjet këtyre kanaleve, jonet Na⁺ dhe K⁺ depërtojnë brenda dhe jashtë aksonit, duke rezultuar në formimin e potencialeve të veprimit. Aktualisht besohet se formimi i potencialeve të veprimit është funksioni i vetëm i përgjimeve të Ranvier.

Sidoqoftë, në punën [2] u tregua se përgjimet e Ranvier janë në gjendje të kryejnë një funksion më të rëndësishëm: në përgjimet e Ranvier, krijohen lëkundje koherente akustoelektrike.

Gjenerimi i lëkundjeve koherente akustoelektrike kryhet për shkak të efektit lazer akustoelektrik, i cili realizohet në përgjimet e Ranvier, pasi plotësohen të dy kushtet e nevojshme për zbatimin e këtij efekti:

1) prania e pompimit, me anë të të cilit ngacmohen mënyrat e dridhjes, 2) prania e një rezonatori përmes të cilit kryhet reagimi.

1) Pompimi sigurohet nga rrymat jonike Na⁺ dhe K⁺që rrjedh nëpër përgjimet e Ranvier. Për shkak të densitetit të lartë të kanaleve (10¹² cm^-2) dhe xhiros së lartë të tyre (10⁷ jon / sek), dendësia e rrymës jonike përmes përgjimeve të Ranvier është jashtëzakonisht e lartë. Jonet që kalojnë nëpër kanal ngacmojnë mënyrat vibruese të nënnjësive që formojnë sipërfaqen e brendshme të kanalit dhe për shkak të efektit lazer, këto mënyra sinkronizohen, duke formuar lëkundje hipersonike koherente.

2) Funksioni i një rezonatori, duke krijuar një reagim të shpërndarë, kryhet nga një strukturë periodike, e cila është e pranishme në mbështjellësit e mielinës, midis të cilave mbyllen përgjimet e Ranvier. Struktura periodike krijohet nga shtresa membranash me trashësi d ~ 10^-6 cm.

Kjo periudhë korrespondon me një gjatësi vale rezonante λ ~ 2d ~ 2 * 10^-6 cm dhe frekuenca ν ~ υ / λ ~ 5 * 10¹⁰ Hz, υ ~ 10⁵ cm / sek - shpejtësia e valëve hipersonike.

Një rol të rëndësishëm luhet nga fakti se kanalet jonike janë selektive. Diametri i kanaleve përkon me diametrin e joneve, kështu që jonet janë në kontakt të ngushtë me nënnjësitë që rreshtojnë sipërfaqen e brendshme të kanalit.

Si rezultat, jonet transferojnë pjesën më të madhe të energjisë së tyre në mënyrat vibruese të këtyre nënnjësive: energjia e joneve shndërrohet në energjinë vibruese të nënnjësive që përbëjnë kanalet, e cila është arsyeja fizike e pompimit.

Plotësimi i të dy kushteve të nevojshme për realizimin e efektit lazer do të thotë se përgjimet e Ranvier janë lazer akustikë (tani quhen "saser"). Një tipar i saserëve në membranat neuronale është se pompimi kryhet nga një rrymë jonike: Përgjimet Ranvier janë saser që gjenerojnë lëkundje koherente akustoelektrike me një frekuencë prej ~ 5 * 10¹⁰ Hz.

Për shkak të efektit lazer, rryma e joneve që kalon përmes përgjimeve të Ranvier jo vetëm që ngacmon mënyrat vibruese të molekulave që përbëjnë këto ndërprerje (që do të ishte një shndërrim i thjeshtë i energjisë së rrymës jonike në energji termike): në përgjimet e Ranvier, sinkronizohen mënyrat osciluese, si rezultat i të cilave formohen lëkundje koherente të frekuencës rezonante.

Lëkundjet e krijuara në përgjimet e Ranvier-it në formën e valëve akustike të frekuencës hipersonike përhapen në mbështjellësit e mielinës, ku formojnë një "model ndërhyrjeje" akustike (hipersonike), e cila shërben si një bartës material i sistemit të informacionit të trurit

II. Sistemi i informacionit të trurit, si një kompjuter kuantik, kubitët e të cilit janë mënyra vibruese akustoelektrike

Nëse konkluzioni për praninë e lëkundjeve akustike koherente me frekuencë të lartë në tru korrespondon me realitetin, atëherë ka shumë të ngjarë që sistemi i informacionit të trurit të funksionojë në bazë të këtyre lëkundjeve: një medium i tillë i fuqishëm duhet të përdoret sigurisht për të regjistruar. dhe riprodhoni informacionin.

Prania e dridhjeve koherente hipersonike lejon trurin të funksionojë në modalitetin e një kompjuteri kuantik. Le të shqyrtojmë mekanizmin më të mundshëm për realizimin e një kompjuteri kuantik "truri", në të cilin qelizat elementare të informacionit (qubits) krijohen në bazë të mënyrave osciluese hipersonike.

Një kubit është një kombinim linear arbitrar i gjendjeve bazë | Ψ₀> dhe | Ψ₁> me koeficientët α, β që plotësojnë kushtin e normalizimit α² + β² = 1. Në rastin e mënyrave vibruese, gjendjet bazë mund të ndryshojnë nga cilido nga 4 parametrat që karakterizojnë këto mënyra: amplituda, frekuenca, polarizimi, faza.

Amplituda dhe frekuenca ndoshta nuk përdoren për të krijuar një kubit, pasi në të gjitha zonat e aksoneve këta 2 parametra janë afërsisht të njëjtë.

Mbeten mundësitë e treta dhe të katërta: polarizimi dhe faza. Kubitët e bazuar në polarizimin dhe fazën e dridhjeve akustike janë plotësisht analoge me kubitët në të cilët përdoren polarizimi dhe faza e fotoneve (zëvendësimi i fotoneve me fonone nuk ka rëndësi thelbësore).

Ka të ngjarë që polarizimi dhe faza të përdoren së bashku për të formuar kubit akustikë në rrjetin e mielinës së trurit. Vlerat e këtyre 2 sasive përcaktojnë llojin e elipsës që formon modaliteti oscilues në çdo seksion kryq të mbështjellësit të mielinës së aksonit: gjendjet themelore të kubitëve akustikë të një kompjuteri kuantik në tru jepen nga polarizimi eliptik.

Numri i aksoneve në tru përputhet me numrin e neuroneve: rreth 10¹¹… Një akson ka mesatarisht 30 segmente të mielinës dhe secili segment mund të funksionojë si një kubit. Kjo do të thotë që numri i kubitëve në sistemin e informacionit të trurit mund të arrijë 3 * 10¹².

Kapaciteti informativ i një pajisjeje me një numër të tillë kubitësh është i barabartë me një kompjuter konvencional, memoria e të cilit përmban 2^{3 000 000 000 000}copa.

Kjo vlerë është 10 miliardë renditje të madhësisë më e madhe se numri i grimcave në Univers (10⁸⁰). Një kapacitet kaq i madh informacioni i kompjuterit kuantik të trurit ju lejon të regjistroni një sasi të madhe informacioni në mënyrë arbitrare dhe të zgjidhni çdo problem.

Për të regjistruar informacionin, nuk keni nevojë të krijoni një pajisje të veçantë regjistrimi: informacioni mund të ruhet në të njëjtin medium me të cilin përpunohet informacioni (në gjendje kuantike të kubit).

Çdo imazh dhe madje çdo "hije" e një imazhi (duke marrë parasysh të gjitha ndërlidhjet e një imazhi të caktuar me imazhe të tjera) mund të shoqërohet me një pikë në hapësirën Hilbert, duke reflektuar një sërë gjendjesh kubitësh të një kompjuteri kuantik në tru.. Kur një grup kubitësh është në të njëjtën pikë në hapësirën Hilbert, ky imazh "pulson" në vetëdije dhe ai riprodhohet.

Ngatërrimi i kubitëve akustikë në një kompjuter kuantik në tru mund të realizohet në dy mënyra.

Mënyra e parë: për shkak të pranisë së kontaktit të ngushtë midis pjesëve të rrjetit mielin të trurit dhe transferimit të ngatërrimit përmes këtyre kontakteve.

Mënyra e dytë: ngatërrimi mund të shfaqet si rezultat i përsëritjeve të shumta të të njëjtit grup mënyrash vibruese: korrelacioni midis këtyre mënyrave bëhet një gjendje e vetme kuantike, midis elementeve të së cilës vendoset një lidhje jolokale (ndoshta, me ndihmën e NR¹- vijat e drejta [1]). Prania e një lidhjeje jo-lokale lejon rrjetin e informacionit të trurit të kryejë llogaritje të qëndrueshme duke përdorur "paralelizmin kuantik".

Është kjo veti që i jep kompjuterit kuantik të trurit fuqi llogaritëse jashtëzakonisht të lartë.

Që kompjuteri kuantik i trurit të funksionojë në mënyrë efektive, nuk ka nevojë të përdorni të gjitha 3 * 10¹² kubit potencial. Funksionimi i një kompjuteri kuantik do të jetë efikas edhe nëse numri i kubitëve është rreth një mijë (10³). Ky numër kubitësh mund të formohet në një pako aksonësh, të përbërë nga vetëm 30 akse (çdo nerv mund të jetë një kompjuter kuantik "mini"). Kështu, një kompjuter kuantik mund të zërë një pjesë të vogël të trurit, dhe shumë kompjuterë kuantikë mund të ekzistojnë në tru.

Kundërshtimi kryesor ndaj mekanizmit të propozuar të sistemit të informacionit të trurit është dobësimi i madh i valëve hipersonike. Kjo pengesë mund të kapërcehet nga efekti "iluminues".

Intensiteti i mënyrave vibruese të krijuara mund të jetë i mjaftueshëm për përhapjen në mënyrën e transparencës së vetë-induktuar (dridhjet termike, të cilat mund të shkatërrojnë koherencën e mënyrës vibruese, bëhen vetë pjesë e kësaj mënyre vibruese).

III. Një kompjuter kuantik i ndërtuar mbi të njëjtat parime fizike si truri i njeriut

Nëse sistemi i informacionit të trurit funksionon vërtet si një kompjuter kuantik, kubitët e të cilit janë mënyra akustoelektrike, atëherë është mjaft e mundur të krijohet një kompjuter që do të funksionojë në të njëjtat parime.

Në 5-6 muajt e ardhshëm, autori synon të paraqesë një aplikim për një patentë për një kompjuter kuantik që simulon sistemin e informacionit të trurit.

Pas 5-6 vitesh, mund të presim shfaqjen e mostrave të para të inteligjencës artificiale, duke punuar në imazhin dhe ngjashmërinë e trurit të njeriut.

Kompjuterët kuantikë përdorin ligjet më të përgjithshme të mekanikës kuantike. Natyra “nuk ka shpikur” ligje më të përgjithshme, prandaj është krejt e natyrshme që vetëdija funksionon në parimin e një kompjuteri kuantik, duke përdorur mundësitë maksimale për përpunimin dhe regjistrimin e informacionit të ofruar nga natyra.

Këshillohet që të kryhet një eksperiment i drejtpërdrejtë për të zbuluar lëkundjet koherente akustoelektrike në rrjetin e mielinës së trurit. Për ta bërë këtë, duhet të rrezatohen pjesë të rrjetit mielin të trurit me një rreze lazer dhe të përpiqet të zbulojë modulimin me një frekuencë prej rreth 5 * 10 në dritën e transmetuar ose të reflektuar.¹⁰ Hz.

Një eksperiment i ngjashëm mund të kryhet në një model fizik të një akson, d.m.th. një membranë e krijuar artificialisht me kanale jonike të integruara. Ky eksperiment do të jetë hapi i parë drejt krijimit të një kompjuteri kuantik, puna e të cilit do të kryhet në të njëjtat parime fizike si puna e trurit.

Krijimi i kompjuterëve kuantikë që punojnë si një tru (dhe më mirë se një tru) do të rrisë mbështetjen e informacionit të qytetërimit në një nivel cilësor të ri.

konkluzioni

Autori përpiqet të tërheqë vëmendjen e komunitetit shkencor në punën e një çerek shekulli më parë [2], e cila mund të jetë e rëndësishme për të kuptuar mekanizmin e sistemit të informacionit të trurit dhe identifikimin e natyrës së vetëdijes. Thelbi i punës është të provojë se seksionet individuale të membranave neuronale (përgjimet Ranvier) shërbejnë si burime të lëkundjeve koherente akustoelektrike.

Risia themelore e kësaj pune qëndron në përshkrimin e mekanizmit me të cilin lëkundjet e krijuara në përgjimet e Ranvier përdoren për funksionimin e sistemit të informacionit të trurit si bartës i kujtesës dhe vetëdijes.

Hipoteza vërtetohet se sistemi i informacionit të trurit funksionon si një kompjuter kuantik, në të cilin funksioni i kubitëve kryhet nga mënyrat osciluese akustoelektrike në membranat e neuroneve. Detyra kryesore e punës është të vërtetojë tezën se truri është një kompjuter kuantik kubitët e të cilit janë lëkundje koherente të membranave neurone.

Së bashku me polarizimin dhe fazën, një tjetër parametër i valëve hipersonike në membranat neuronale që mund të përdoret për të formuar kubit është përdredhja (kjo është 5^{edhe une} karakteristikë e valëve, duke reflektuar praninë e momentit këndor orbital).

Krijimi i valëve rrotulluese nuk paraqet ndonjë vështirësi të veçantë: për këtë, strukturat spirale ose defektet duhet të jenë të pranishme në kufirin e përgjimeve të Ranvier dhe rajoneve të mielinës. Ndoshta, struktura dhe defekte të tilla ekzistojnë (dhe vetë mbështjelljet e mielinës janë spirale).

Sipas modelit të propozuar, bartësi kryesor i informacionit në tru është lënda e bardhë e trurit (mbështjellësit e mielinës), dhe jo materia gri, siç besohet aktualisht. Mbulesat e mielinës shërbejnë jo vetëm për të rritur shpejtësinë e përhapjes së potencialeve të veprimit, por edhe bartësin kryesor të kujtesës dhe vetëdijes: shumica e informacionit përpunohet në të bardhën dhe jo në lëndën gri të trurit.

Në kuadrin e modelit të propozuar të sistemit të informacionit të trurit, problemi psikofizik i paraqitur nga Dekarti gjen një zgjidhje: “Si lidhen trupi dhe shpirti tek një person?”, Me fjalë të tjera, cila është marrëdhënia midis materies dhe vetëdijes?

Përgjigja është si më poshtë: shpirti ekziston në hapësirën e Hilbertit, por krijohet nga kubitët kuantikë të formuar nga grimcat materiale që ekzistojnë në hapësirë-kohë.

Teknologjia moderne është në gjendje të riprodhojë strukturën e rrjetit aksonal të trurit dhe të kontrollojë nëse dridhjet hipersonike gjenerohen në të vërtetë në këtë rrjet, dhe më pas të krijojë një kompjuter kuantik në të cilin këto dridhje do të përdoren si kubit.

Me kalimin e kohës, inteligjenca artificiale e bazuar në një kompjuter kuantik akustoelektrik do të jetë në gjendje të tejkalojë karakteristikat cilësore të ndërgjegjes njerëzore. Kjo do të bëjë të mundur hedhjen e një hapi thelbësisht të ri në evolucionin njerëzor, dhe ky hap do të bëhet nga vetëdija e vetë personit.

Ka ardhur koha për të filluar zbatimin e deklaratës përfundimtare të punës [2]: “Në të ardhmen, është e mundur të krijohet një neurokompjuter që do të funksionojë në të njëjtat parime fizike si truri i njeriut”..

konkluzionet

1. Në membranat e neuroneve, ka lëkundje koherente akustoelektrike: këto lëkundje krijohen në përputhje me efektin lazer akustik në përgjimet e Ranvier dhe përhapen në mbështjellësit e mielinës

2. Lëkundjet koherente akustoelektrike në mbështjellësit e mielinës së neuroneve kryejnë funksionin e kubitëve, në bazë të të cilave sistemi i informacionit të trurit funksionon në parimin e një kompjuteri kuantik

3. Në vitet e ardhshme është e mundur të krijohet inteligjenca artificiale, e cila është një kompjuter kuantik që funksionon mbi të njëjtat parime fizike mbi të cilat funksionon sistemi i informacionit të trurit

LITERATURA

1. V. A. Shashlov, Modeli i ri i Universit (I) // "Academy of Trinitarianism", M., El Nr. 77-6567, publ. 24950, 20.11.2018