Нейрондук кубиттер же мээнин кванттык компьютери кантип иштейт

2024 Автор: Seth Attwood | [email protected]. Акыркы өзгөртүү: 2023-12-16 16:10

Гиперсондук диапазондогу нейрондордун мембраналарында болуп жаткан физикалык процесстер көрсөтүлгөн. Бул процесстер мээнин маалымат системасы болгон кванттык компьютердин негизги элементтеринин (кубиттеринин) пайда болушу үчүн негиз боло ала тургандыгы көрсөтүлгөн. Мээ иштеген физикалык принциптердин негизинде кванттык компьютерди түзүү сунушталууда.

Материал гипотеза катары берилген.

Киришүү. Проблеманы түзүү

Бул эмгек мурунку иштин [1] жыйынтыктоочу (No12) корутундусунун мазмунун ачууга арналган: «Мээ кванттык компьютер сыяктуу иштейт, мында кубиттердин функциясы нейрондордун миелин кабыкчаларынын бөлүмдөрүнүн когеренттүү акустоэлектрдик термелүүлөрү менен аткарылат жана бул бөлүмдөрдүн ортосундагы байланыш NR аркылуу локалдык эмес өз ара аракеттенүүдөн улам ишке ашат.¹-түз".

Бул корутундунун негизин түзгөн фундаменталдуу идея мындан чейрек кылым мурда «Радиофизика» журналында жарыяланган [2]. Идеянын маңызы нейтрондордун айрым бөлүмдөрүндө, тактап айтканда, Ранвьенин кармашууларында ~ 5*10 жыштыгы менен когеренттүү акустоэлектрдик термелүүлөр түзүлөт.¹⁰Hz жана бул термелүүлөр мээнин маалымат системасында маалыматтын негизги алып жүрүүчүсү болуп кызмат кылат.

Бул кагаз ошону көрсөтүп турат нейрондордун мембраналарындагы акустоэлектрдик термелүүчү режимдер кванттык компьютер катары мээнин маалымат системасынын иши курулган кубиттердин функциясын аткарууга жөндөмдүү.

Иштин максаты

Бул иштин 3 максаты бар:

1) 25 жыл мурун нейрондордун мембраналарында когеренттүү гипер үн термелүүсү пайда боло тургандыгы көрсөтүлгөн эмгекке [2] көңүл буруу үчүн, 2) нейрондордун мембраналарында когеренттүү гипер үн термелүүлөрүнүн болушуна негизделген мээнин маалымат системасынын жаңы моделин сүрөттөйт;

3) иши мээнин маалымат системасынын ишин максималдуу түрдө окшоштурган кванттык ЭЭМдин жаңы түрүн сунуш кылуу.

Иштин мазмуну

Биринчи бөлүмдө 5*10 тартибиндеги когеренттүү акустоэлектрдик термелүүлөрдүн нейрондорунун мембраналарында генерациялоонун физикалык механизми сүрөттөлөт.¹⁰Hz.

Экинчи бөлүм нейрондордун мембраналарында пайда болгон когеренттүү термелүүлөргө негизделген мээнин маалымат системасынын принциптерин сүрөттөйт.

Үчүнчү бөлүмдө мээнин маалымат системасын симуляциялаган кванттык компьютерди түзүү сунушталат.

I. Нейрондордун мембраналарындагы когеренттүү термелүүлөрдүн табияты

Нейрондун түзүлүшү неврология боюнча ар кандай монографияда сүрөттөлөт. Ар бир нейрондо негизги дене, көптөгөн процесстер (дендриттер), алар аркылуу башка клеткалардан сигналдар жана узак процесс (аксон), ал аркылуу өзү электрдик импульстарды (аракет потенциалы) чыгарат.

Келечекте биз аксондорду гана карап чыгабыз. Ар бир аксон бири-бири менен алмашып турган 2 типтеги аймактарды камтыйт:

1. Ранвиердин тосмолору, 2. миелин кабыктары.

Ранвьенин ар бир кармалышы эки миелиндүү сегменттин ортосунда жайгашкан. Ранвьенин кесилишинин узундугу миелин сегментинин узундугунан 3 даражага аз: Ранвьенин кармашынын узундугу 10^-4см (бир микрон), миелин сегментинин узундугу 10^-1см (бир миллиметр).

Ранвиердин тосмолору иондук каналдар орнотулган сайттар. Бул каналдар аркылуу Na иондору⁺ жана К⁺ аксонго кирип жана сыртка кирип, натыйжада аракет потенциалы пайда болот. Азыркы учурда аракет потенциалын калыптандыруу Ранвьенин кармашууларынын бирден-бир функциясы деп эсептелет.

Бирок, эмгекте [2] Ранвьенин тосмолору дагы бир маанилүү функцияны аткарууга жөндөмдүү экени көрсөтүлгөн: Ранвьенин кесилишинде когеренттүү акустоэлектрдик термелүүлөр пайда болот..

Когеренттүү акустоэлектрдик термелүүлөрдүн генерациясы Ранвьенин кармашууларында ишке ашкан акустоэлектрдик лазер эффектинин эсебинен ишке ашырылат, анткени бул эффектти ишке ашыруу үчүн эки зарыл шарт тең аткарылган:

1) термелүү режимдери дүүлүктүргөн насостун болушу;

2) кайтарым байланыш ишке ашырылуучу резонатордун болушу.

1) Насостук Na иондук ток менен камсыз кылынат⁺ жана К⁺Ранвиердин тосмолору аркылуу агып жатат. Каналдардын тыгыздыгына байланыштуу (10¹² см^-2) жана алардын жогорку өткөрүү жөндөмдүүлүгү (10⁷ ион/сек), Ранвьенин кармашуулары аркылуу иондук токтун тыгыздыгы өтө жогору. Канал аркылуу өткөн иондор каналдын ички бетин түзүүчү бөлүмчөлөрдүн термелүү режимдерин козгойт жана лазердик эффекттин аркасында бул режимдер синхрондолуп, когеренттүү гипер үн термелүүлөрдү пайда кылат.

2) Бөлүштүрүлгөн пикирди түзүүчү резонатордун функциясын миелин кабыкчаларында болгон мезгилдик түзүлүш аткарат, алардын ортосунда Ранвьенин кармашуулары камтылган. Мезгилдүү түзүлүш d ~ 10 калыңдыктагы мембрана катмарларынан түзүлөт^-6 см.

Бул мезгил λ ~ 2d ~ 2 * 10 резонанстык толкун узундугуна туура келет^-6 см жана жыштыгы ν ~ υ / λ ~ 5 * 10¹⁰ Hz, υ ~ 10⁵ см/сек - гиперүн толкундарынын ылдамдыгы.

Маанилүү ролду иондук каналдардын тандалма болгондугу ойнойт. Каналдардын диаметри иондордун диаметри менен дал келет, ошондуктан иондор каналдын ички бетин түзүүчү суббирдиктер менен тыгыз байланышта болот.

Натыйжада, иондор энергиянын көп бөлүгүн ушул подбирдиктердин термелүү режимдерине өткөрүп беришет: иондордун энергиясы каналдарды түзгөн суб-бирдиктердин термелүү энергиясына айланат, бул насостун физикалык себеби болуп саналат.

Лазердик эффектти ишке ашыруу үчүн зарыл болгон эки шарттын тең аткарылышы Ранвьенин кармашуулары акустикалык лазер (азыр «сазер» деп аталат) экенин билдирет. Нейрондук мембраналардагы сазерлердин өзгөчөлүгү насостун иондук ток аркылуу ишке ашырылышы болуп саналат: Ранвьенин кармашуулары ~ 5 * 10 жыштыгы менен когеренттүү акустоэлектрдик термелүүлөрдү жаратуучу сазерлер.¹⁰ Hz.

Лазердик эффекттин аркасында Ранвьенин тосмолорунан өткөн иондук ток бул кармашууларды түзгөн молекулалардын термелүү режимдерин гана козгобостон (бул иондук токтун энергиясын жылуулук энергиясына жөнөкөй айландыруу болмок): Ранвьенин кармашууларында термелүү режимдери синхрондолуп, натыйжада резонанстык жыштыктын когеренттүү термелүүсү пайда болот.

Гиперүндик жыштыктагы акустикалык толкундар түрүндөгү Ранвьенин интервенцияларында пайда болгон термелүүлөр миелин кабыкчаларына таралат, мында алар акустикалык (гиперсоникалык) «интерференция схемасын» түзөт, ал мээнин маалымат системасынын материалдык алып жүрүүчүсү катары кызмат кылат

II. Кубиттери акустоэлектрдик термелүү режимдери болгон кванттык компьютер сыяктуу мээнин маалымат системасы

Мээде жогорку жыштыктагы когеренттүү акустикалык термелүүлөрдүн бар экендиги жөнүндөгү тыянак чындыкка дал келсе, анда мээнин маалымат системасы бул термелүүлөрдүн негизинде иштеши өтө ыктымал: мындай сыйымдуулук чөйрөсү, албетте, жазуу үчүн колдонулушу керек. жана маалыматты кайра чыгаруу.

Когеренттүү гиперүн титирөөлөрдүн болушу мээнин кванттык компьютердин режиминде иштөөсүнө шарт түзөт. Гиперүндүү термелүү режимдеринин негизинде маалыматтын элементардык клеткалары (кубиттер) түзүлгөн «мээнин» кванттык компьютерин ишке ашыруунун эң ыктымалдуу механизмин карап көрөлү.

Кубит - бул базалык абалдардын ыктыярдуу сызыктуу айкалышы | Ψ₀> жана |Ψ₁> нормалдаштыруу α шартын канааттандыруучу α, β коэффициенттери менен² + β² = 1. Термелүү режимдеринде базалык абалдар бул режимдерди мүнөздөгөн 4 параметрдин каалаганы боюнча айырмаланышы мүмкүн: амплитуда, жыштык, поляризация, фаза.

Кубитти түзүү үчүн амплитуда жана жыштык колдонулбайт, анткени аксондордун бардык аймактарында бул 2 параметр болжол менен бирдей.

Үчүнчү жана төртүнчү мүмкүнчүлүктөр калууда: поляризация жана фаза. Поляризацияга жана акустикалык термелүү фазасына негизделген кубиттер фотондордун поляризациясы жана фазасы колдонулган кубиттерге толугу менен окшош (фотондорду фонондор менен алмаштыруунун принципиалдуу мааниси жок).

Кыязы, поляризация жана фаза мээнин миелин тармагында акустикалык кубиттерди түзүү үчүн бирге колдонулат. Бул 2 чоңдуктун маанилери аксон миелин кабыгынын ар бир кесилишинде термелүү режими пайда болгон эллипстин түрүн аныктайт: мээдеги кванттык компьютердин акустикалык кубиттеринин негизги абалы эллиптикалык поляризация аркылуу берилет.

Мээдеги аксондордун саны нейрондордун санына дал келет: 10го жакын¹¹… Аксондо орто эсеп менен 30 миелин сегменти бар жана ар бир сегмент кубит катары иштей алат. Бул мээнин маалымат системасындагы кубиттердин саны 3*10го жетиши мүмкүн дегенди билдирет¹².

Мындай сандагы кубиттери бар түзүлүштүн маалымат сыйымдуулугу кадимки компьютерге барабар, анын эс тутуму 2^{3 000 000 000 000}бит.

Бул маани Ааламдагы бөлүкчөлөрдүн санынан 10 миллиард ирет чоңураак.⁸⁰). Мээнин кванттык компьютеринин мындай чоң маалымат сыйымдуулугу ээнбаштык менен чоң көлөмдөгү маалыматты жазууга жана ар кандай маселелерди чечүүгө мүмкүндүк берет.

Маалыматты жаздыруу үчүн атайын жаздыруучу түзүлүштү түзүүнүн кереги жок: маалымат ошол эле чөйрөдө сакталышы мүмкүн, аны менен маалымат иштетилет (кубиттердин кванттык абалында).

Сүрөттүн ар бир сүрөтү, ал тургай, ар бир "көлөкөсү" (берилген сүрөттүн башка сүрөттөр менен бардык өз ара байланыштарын эске алуу менен) мээдеги кванттык компьютердин кубиттеринин абалын чагылдырган Гильберт мейкиндигиндеги чекит менен байланыштырылышы мүмкүн.. Кубиттердин жыйындысы Гильберт мейкиндигинде бир чекитте турганда, бул сүрөттөлүш аң-сезимде "жарк этет" жана ал кайра жаралат.

Мээдеги кванттык компьютерге акустикалык кубиттерди түйшөлтүүнү эки жол менен ишке ашырууга болот.

Биринчи жол: мээнин миелиндик тармагынын бөлүктөрүнүн ортосунда тыгыз байланыштын болушу жана бул байланыштар аркылуу чырмалуунун өтүшүнө байланыштуу.

Экинчи жол: чырмалышуу бир эле термелүү режимдеринин бир нече жолу кайталанышынын натыйжасында пайда болушу мүмкүн: бул режимдердин ортосундагы корреляция бирдиктүү кванттык абалга айланат, анын элементтеринин ортосунда локалдык эмес байланыш түзүлөт (балким, NR¹- түз сызыктар [1]). Жергиликтүү эмес байланыштын болушу мээнин маалымат тармагына “кванттык параллелизмди” колдонуу менен ырааттуу эсептөөлөрдү жүргүзүүгө мүмкүндүк берет.

Дал ушул касиет мээнин кванттык компьютерине өтө жогорку эсептөө күчүн берет.

Мээнин кванттык компьютери эффективдүү иштеши үчүн 3*10дун баарын колдонуунун кажети жок¹² потенциалдуу кубиттер. Кубиттердин саны миңге жакын болсо да, кванттык компьютердин иштеши натыйжалуу болот (10³). Бул сандагы кубиттер 30 гана аксондон турган бир аксон байламтасында түзүлүшү мүмкүн (ар бир нерв "мини" кванттык компьютер болушу мүмкүн). Ошентип, кванттык компьютер мээнин кичинекей бөлүгүн ээлей алат жана мээде көптөгөн кванттык компьютерлер болушу мүмкүн.

Мээнин маалыматтык системасынын сунушталган механизмине каршы негизги каршылык гиперсоникалык толкундардын чоң басаңдашы болуп саналат. Бул тоскоолдукту “агартуу” эффекти аркылуу жеңүүгө болот.

Түзүлгөн термелүү режимдердин интенсивдүүлүгү өз алдынча индукцияланган тунуктук режиминде таралуу үчүн жетиштүү болушу мүмкүн (термелүү режимдин когеренттигин бузушу мүмкүн болгон термикалык термелүүнүн өзү бул термелүү режиминин бир бөлүгү болуп калат).

III. Кванттык компьютер адамдын мээси сыяктуу эле физикалык принциптерге негизделген

Эгерде мээнин маалымат системасы чындап эле кванттык компьютердей иштесе, анын кубиттери акустоэлектрдик режимдер болсо, анда ошол эле принциптерде иштей турган компьютерди түзүүгө толук мүмкүн.

Жакынкы 5-6 айдын ичинде автор мээнин маалымат системасын симуляциялаган кванттык компьютерге патент алууга арыз берүүнү көздөөдө.

5-6 жылдан кийин биз адамдын мээсинин образында жана окшоштугунда иштеген жасалма интеллекттин алгачкы үлгүлөрүнүн пайда болушун күтсөк болот.

Кванттык компьютерлер кванттык механиканын эң жалпы мыйзамдарын колдонушат. Жаратылыш мындан ары жалпы мыйзамдарды «ойлоп чыгарган эмес», ошондуктан бул табигый нерсе аң-сезим табият берген маалыматты иштеп чыгуу жана жазуу үчүн максималдуу мүмкүнчүлүктөрдү колдонуп, кванттык компьютердин принцибинде иштейт.

Мээнин миелиндик тармагында когеренттүү акустоэлектрдик термелүүлөрдү аныктоо үчүн түз эксперимент жүргүзүү максатка ылайыктуу. Бул үчүн мээнин миелиндик тармагынын бөлүктөрүн лазер нуру менен нурландырып, өткөрүлүүчү же чагылган жарыкта болжол менен 5*10 жыштыгы менен модуляцияны аныктоого аракет кылуу керек.¹⁰ Hz.

Окшош экспериментти аксондун физикалык моделинде жүргүзүүгө болот, б.а. ион каналдары орнотулган жасалма жол менен түзүлгөн мембрана. Бул эксперимент кванттык компьютерди түзүүнүн биринчи кадамы болот, анын иши мээнин иштеши сыяктуу эле физикалык принциптерде аткарылат.

Мээ сыяктуу иштеген (мээге караганда жакшыраак) кванттык компьютерлерди түзүү цивилизацияны маалыматтык камсыздоону сапаттык жаңы деңгээлге көтөрөт.

Корутунду

Автор мээнин маалымат системасынын механизмин түшүнүү жана аң-сезимдин табиятын аныктоо үчүн маанилүү болушу мүмкүн болгон чейрек кылым мурунку [2] эмгекке илимий коомчулуктун көңүлүн бурууга аракет кылат. Иштин маңызы нейрондук мембраналардын айрым бөлүмдөрү (Ранвье тосмолору) когеренттүү акустоэлектрдик термелүүлөрдүн булагы болуп кызмат кылаарын далилдөөдө турат.

Бул иштин фундаменталдуу жаңылыгы Ранвьенин тосмолорунда пайда болгон термелүүлөр эс жана аң-сезимдин алып жүрүүчүсү катары мээнин маалымат системасынын иштеши үчүн колдонулуучу механизмди сүрөттөөдө жатат.

Гипотеза мээнин маалымат системасы кванттык компьютер сыяктуу иштейт, мында кубиттердин функциясы нейрондордун мембраналарында акустоэлектрдик термелүү режимдери аркылуу аткарылат деген гипотеза далилденген. деген тезисти негиздөө иштин негизги милдети мээ – кванттык компьютер, анын кубиттери нейрондук мембраналардын когеренттүү термелүүсү..

Поляризация жана фаза менен катар нейрондук мембраналардагы гиперүн толкундарынын кубиттерди түзүү үчүн колдонулушу мүмкүн болгон дагы бир параметри бурма (бул 5^менчи орбиталык бурчтук импульстун болушун чагылдырган толкундарга мүнөздүү).

Айланма толкундардын жаралышы эч кандай кыйынчылыкты туудурбайт: бул үчүн Ранвье тосмолорунун жана миелин аймактарынын чек арасында спиралдык түзүлүштөр же кемчиликтер болушу керек. Мүмкүн, мындай түзүмдөр жана кемчиликтер бар (жана миелин кабыктарынын өзү спираль).

Сунуш кылынган моделге ылайык, мээдеги маалыматтын негизги алып жүрүүчүсү болуп, азыркы учурда болжолдонгондой боз зат эмес, мээнин ак заты (миелин кабыктары) саналат. Миелин кабыктары аракет потенциалынын таралуу ылдамдыгын жогорулатуу үчүн гана эмес, ошондой эле эс тутумдун жана аң-сезимдин негизги алып жүрүүчүсү болуп саналат: маалыматтын көбү мээнин боз затында эмес, ак түстө иштетилет.

Мээнин маалымат системасынын сунуш кылынган моделинин алкагында Декарт койгон психофизикалык маселе өз чечимин табат: “Адамда дене менен рух кандай байланышта?”, Башкача айтканда, материя менен аң-сезимдин ортосунда кандай байланыш бар?

Жооп төмөнкүчө: рух Гильберт мейкиндигинде бар, бирок мейкиндик-убакыт ичинде бар болгон материалдык бөлүкчөлөрдөн түзүлгөн кванттык кубиттер тарабынан түзүлөт..

Заманбап технология мээнин аксоналдык тармагынын түзүмүн кайра жарата алат жана бул тармакта гипер үн титирөөлөр чындыгында пайда болгонун текшерип, андан кийин бул термелүүлөр кубиттер катары колдонула турган кванттык компьютерди түзө алат.

Убакыттын өтүшү менен акустоэлектрдик кванттык компьютерге негизделген жасалма интеллект адамдын аң-сезиминин сапаттык мүнөздөмөлөрүнөн ашып кете алат. Бул адамдын эволюциясында принципиалдуу жаңы кадам жасоого мүмкүндүк берет жана бул кадамды адамдын өзүнүн аң-сезими жасайт.

Иштин акыркы билдирүүсүн ишке ашырууга убакыт келди [2]: Келечекте адамдын мээси сыяктуу физикалык принциптерде иштей турган нейрокомпьютерди түзүүгө болот», - деди ал..

корутундулар

1. Нейрондордун мембраналарында когеренттүү акустоэлектрдик термелүүлөр болот: бул термелүүлөр Ранвьенин кармашууларында акустикалык лазердик эффектке ылайык түзүлүп, миелин кабыкчаларына тарайт

2. Нейрондордун миелин кабыкчаларындагы когеренттүү акустоэлектрдик термелүүлөр кубиттин функциясын аткарат, анын негизинде мээнин маалымат системасы кванттык компьютер принцибинде иштейт

3. Жакынкы жылдарда жасалма интеллект түзүлүшү мүмкүн, ал мээнин маалымат системасы иштеген ошол эле физикалык принциптерде иштеген кванттык компьютер

АДАБИЯТ

1. В. А. Шашлов, Ааламдын жаңы модели (I) // «Академиясы тринитаризм», М., Эл № 77-6567, бас. 24950, 20.11.2018