Neurale qubits of hoe de kwantumcomputer van de hersenen werkt

2024 Auteur: Seth Attwood | [email protected]. Laatst gewijzigd: 2023-12-16 16:13

De fysieke processen die plaatsvinden in de membranen van neuronen in het hypersonische bereik zijn aangegeven. Het is aangetoond dat deze processen als basis kunnen dienen voor de vorming van sleutelelementen (qubits) van een kwantumcomputer, het informatiesysteem van de hersenen. Er wordt voorgesteld om een kwantumcomputer te maken op basis van dezelfde fysieke principes waarop de hersenen werken.

Het materiaal wordt gepresenteerd als een hypothese.

Invoering. Formulering van het probleem

Dit werk is bedoeld om de inhoud van de definitieve (nr. 12) conclusie van het vorige werk [1] te onthullen: "De hersenen werken als een kwantumcomputer, waarin de functie van qubits wordt uitgevoerd door coherente akoesto-elektrische oscillaties van secties van de myeline-omhulsels van neuronen, en de verbinding tussen deze secties wordt uitgevoerd door niet-lokale interactie via de NR¹-direct ".

Het fundamentele idee dat aan deze conclusie ten grondslag ligt, werd een kwart eeuw geleden gepubliceerd in het tijdschrift "Radiofizika" [2]. De essentie van het idee was dat in afzonderlijke secties van neutronen, namelijk in de onderscheppingen van Ranvier, coherente akoesto-elektrische oscillaties worden gegenereerd met een frequentie van ~ 5 * 10¹⁰Hz, en deze fluctuaties dienen als de belangrijkste informatiedrager in het informatiesysteem van de hersenen.

Dit artikel laat zien dat akoesto-elektrische oscillerende modi in de membranen van neuronen zijn in staat om de functie van qubits uit te voeren, op basis waarvan het werk van het informatiesysteem van de hersenen is gebouwd, als een kwantumcomputer.

Objectief

Dit werk heeft 3 doelen:

1) om de aandacht te vestigen op het werk [2], waarin 25 jaar geleden werd aangetoond dat coherente hypersonische oscillaties kunnen worden gegenereerd in de membranen van neuronen, 2) een nieuw model van het herseninformatiesysteem beschrijven, dat gebaseerd is op de aanwezigheid van coherente hypersonische oscillaties in de membranen van neuronen, 3) een nieuw type kwantumcomputer voorstellen, waarvan het werk het werk van het informatiesysteem van de hersenen maximaal zal simuleren.

De inhoud van het werk

De eerste sectie beschrijft het fysieke mechanisme van generatie in de membranen van neuronen van coherente akoesto-elektrische oscillaties met een frequentie in de orde van 5 * 10¹⁰Hz.

Het tweede deel beschrijft de principes van het herseninformatiesysteem op basis van coherente oscillaties die worden gegenereerd in de membranen van neuronen.

In het derde deel wordt voorgesteld om een kwantumcomputer te maken die het informatiesysteem van de hersenen simuleert.

I. De aard van coherente oscillaties in de membranen van neuronen

De structuur van een neuron wordt beschreven in elke monografie over neurowetenschappen. Elk neuron bevat een hoofdlichaam, vele processen (dendrieten), waardoor het signalen van andere cellen ontvangt, en een lang proces (axon), waardoor het zelf elektrische impulsen uitzendt (actiepotentialen).

In de toekomst zullen we uitsluitend axonen beschouwen. Elk axon bevat gebieden van 2 typen die elkaar afwisselen:

1. Ranvier's onderscheppingen, 2. myeline-omhulsels.

Elke onderschepping van Ranvier is ingesloten tussen twee gemyeliniseerde segmenten. De lengte van de onderschepping van Ranvier is 3 ordes van grootte minder dan de lengte van het myelinesegment: de lengte van de onderschepping van Ranvier is 10^-4cm (één micron), en de lengte van het myelinesegment is 10^-1cm (een millimeter).

Ranvier's onderscheppingen zijn de plaatsen waarin ionenkanalen zijn ingebed. Via deze kanalen kunnen de Na-ionen⁺ en K⁺ doordringen in en uit het axon, wat resulteert in de vorming van actiepotentialen. Momenteel wordt aangenomen dat de vorming van actiepotentialen de enige functie is van de onderscheppingen van Ranvier.

In werk [2] werd echter aangetoond dat de onderscheppingen van Ranvier nog een belangrijkere functie kunnen vervullen: in de onderscheppingen van Ranvier worden coherente akoestisch-elektrische oscillaties gegenereerd.

Het genereren van coherente akoesto-elektrische oscillaties wordt uitgevoerd dankzij het akoesto-elektrische lasereffect, dat wordt gerealiseerd in de onderscheppingen van Ranvier, aangezien aan beide noodzakelijke voorwaarden voor de implementatie van dit effect is voldaan:

1) de aanwezigheid van pompen, waardoor vibratiemodi worden opgewekt, 2) de aanwezigheid van een resonator waardoor de feedback wordt uitgevoerd.

1) Pompen wordt verzorgd door ionenstromen Na⁺ en K⁺stroomt door de onderscheppingen van Ranvier. Door de hoge dichtheid van de kanalen (10¹² cm^-2) en hun hoge doorvoer (10⁷ ion / sec), is de dichtheid van de ionenstroom door de onderscheppingen van Ranvier extreem hoog. De ionen die door het kanaal gaan, wekken de vibratiemodi op van de subeenheden die het binnenoppervlak van het kanaal vormen, en vanwege het lasereffect worden deze modi gesynchroniseerd, waardoor coherente hypersonische oscillaties worden gevormd.

2) De functie van een resonator, het creëren van een gedistribueerde feedback, wordt uitgevoerd door een periodieke structuur, die aanwezig is in de myeline-omhulsels, waartussen de intercepties van Ranvier zijn ingesloten. De periodieke structuur wordt gecreëerd door lagen membranen met een dikte van d ~ 10^-6 cm.

Deze periode komt overeen met een resonantiegolflengte λ ~ 2d ~ 2 * 10^-6 cm en frequentie ν ~ υ / λ ~ 5 * 10¹⁰ Hz, υ ~ 10⁵ cm / sec - snelheid van hypersonische golven.

Een belangrijke rol wordt gespeeld door het feit dat ionenkanalen selectief zijn. De diameter van de kanalen valt samen met de diameter van de ionen, dus de ionen staan in nauw contact met de subeenheden die het binnenoppervlak van het kanaal bekleden.

Dientengevolge dragen de ionen het grootste deel van hun energie over aan de trillingsmodi van deze subeenheden: de energie van de ionen wordt omgezet in de trillingsenergie van de subeenheden die de kanalen vormen, wat de fysieke reden is voor het pompen.

De vervulling van beide noodzakelijke voorwaarden voor de realisatie van het lasereffect betekent dat de onderscheppingen van Ranvier akoestische lasers zijn (nu worden ze "sasers" genoemd). Een kenmerk van sasers in neuronale membranen is dat het pompen wordt uitgevoerd door een ionenstroom: Ranvier-onderscheppingen zijn sasers die coherente akoestisch-elektrische oscillaties genereren met een frequentie van ~ 5 * 10¹⁰ Hz.

Door het lasereffect wekt de ionenstroom die door de onderscheppingen van Ranvier gaat niet alleen de vibratiemodi op van de moleculen waaruit deze onderscheppingen bestaan (wat een eenvoudige omzetting van de energie van de ionenstroom in thermische energie zou zijn): in de intercepties van Ranvier, worden de oscillatiemodi gesynchroniseerd, waardoor coherente oscillaties van de resonantiefrequentie worden gevormd.

De oscillaties die worden gegenereerd in Ranvier's onderscheppingen in de vorm van akoestische golven met een hypersonische frequentie planten zich voort in de myeline-omhulsels, waar ze een akoestisch (hypersonisch) "interferentiepatroon" vormen, dat dient als een materiële drager van het informatiesysteem van de hersenen

II. Informatiesysteem van de hersenen, zoals een kwantumcomputer, waarvan de qubits akoesto-elektrische trillingsmodi zijn

Als de conclusie over de aanwezigheid van hoogfrequente coherente akoestische oscillaties in de hersenen overeenkomt met de werkelijkheid, dan is het zeer waarschijnlijk dat het informatiesysteem van de hersenen op basis van deze oscillaties werkt: zo'n ruim medium moet zeker worden gebruikt om vast te leggen en informatie reproduceren.

Door de aanwezigheid van coherente hypersonische trillingen kunnen de hersenen werken in de modus van een kwantumcomputer. Laten we eens kijken naar het meest waarschijnlijke mechanisme voor het realiseren van een "hersenen" kwantumcomputer, waarin elementaire informatiecellen (qubits) worden gecreëerd op basis van hypersonische oscillerende modi.

Een qubit is een willekeurige lineaire combinatie van basistoestanden | Ψ₀> en |₁> met coëfficiënten α, β die voldoen aan de normalisatievoorwaarde α² +² = 1. In het geval van trillingsmodi kunnen de basistoestanden verschillen door elk van de 4 parameters die deze modi karakteriseren: amplitude, frequentie, polarisatie, fase.

Amplitude en frequentie worden waarschijnlijk niet gebruikt om een qubit te maken, aangezien in alle gebieden van de axonen deze 2 parameters ongeveer hetzelfde zijn.

De derde en vierde mogelijkheid blijven: polarisatie en fase. Qubits op basis van polarisatie en de fase van akoestische trillingen zijn volledig analoog aan qubits waarin de polarisatie en fase van fotonen wordt gebruikt (het vervangen van fotonen door fononen is niet van fundamenteel belang).

Het is waarschijnlijk dat polarisatie en fase samen worden gebruikt om akoestische qubits te vormen in het myeline-netwerk van de hersenen. De waarden van deze 2 grootheden bepalen het type ellips dat de oscillerende modus vormt in elke dwarsdoorsnede van de axon-myelineschede: de basistoestanden van akoestische qubits van een kwantumcomputer in de hersenen worden gegeven door elliptische polarisatie.

Het aantal axonen in de hersenen komt overeen met het aantal neuronen: ongeveer 10¹¹… Een axon heeft gemiddeld 30 myelinesegmenten en elk segment kan als een qubit fungeren. Dit betekent dat het aantal qubits in het informatiesysteem van de hersenen kan oplopen tot 3 * 10¹².

De informatiecapaciteit van een apparaat met zo'n aantal qubits is gelijk aan een conventionele computer, waarvan het geheugen 2^{3 000 000 000 000}stukjes.

Deze waarde is 10 miljard ordes van grootte groter dan het aantal deeltjes in het heelal (10⁸⁰). Met zo'n grote informatiecapaciteit van de kwantumcomputer van de hersenen kun je een willekeurig grote hoeveelheid informatie vastleggen en eventuele problemen oplossen.

Om informatie vast te leggen, hoef je geen speciaal opnameapparaat te maken: informatie kan worden opgeslagen op hetzelfde medium waarmee informatie wordt verwerkt (in kwantumtoestanden van qubits).

Elke afbeelding en zelfs elke "schaduw" van een afbeelding (rekening houdend met alle onderlinge verbindingen van een bepaalde afbeelding met andere afbeeldingen) kan worden geassocieerd met een punt in de Hilbert-ruimte, die een reeks toestanden van qubits van een kwantumcomputer in de hersenen weerspiegelt. Wanneer een reeks qubits zich op hetzelfde punt in de Hilbertruimte bevindt, "flitst" dit beeld in het bewustzijn en wordt het gereproduceerd.

Verstrengeling van akoestische qubits in een kwantumcomputer in de hersenen kan op twee manieren worden bereikt.

De eerste manier: door de aanwezigheid van nauw contact tussen de delen van het myelinenetwerk van de hersenen en de overdracht van verstrengeling via deze contacten.

De tweede manier: verstrengeling kan optreden als gevolg van meerdere herhalingen van dezelfde reeks trillingsmodi: de correlatie tussen deze modi wordt een enkele kwantumtoestand, tussen de elementen waarvan een niet-lokale verbinding tot stand wordt gebracht (waarschijnlijk met behulp van de NR¹- rechte lijnen [1]). De aanwezigheid van een niet-lokale verbinding stelt het informatienetwerk van de hersenen in staat om consistente berekeningen uit te voeren met behulp van 'kwantumparallellisme'.

Het is deze eigenschap die de kwantumcomputer van de hersenen een extreem hoge rekenkracht geeft.

Om de kwantumcomputer van de hersenen effectief te laten werken, is het niet nodig om alle 3 * 10. te gebruiken¹² potentiële qubits. De werking van een kwantumcomputer zal efficiënt zijn, zelfs als het aantal qubits ongeveer duizend is (10³). Dit aantal qubits kan worden gevormd in één axonbundel, bestaande uit slechts 30 axonen (elke zenuw kan een "mini" kwantumcomputer zijn). Een kwantumcomputer kan dus een klein deel van de hersenen bezetten en er kunnen veel kwantumcomputers in de hersenen bestaan.

Het belangrijkste bezwaar tegen het voorgestelde mechanisme van het herseninformatiesysteem is de grote verzwakking van hypersonische golven. Dit obstakel kan worden overwonnen door het "verlichtingseffect".

De intensiteit van de gegenereerde trillingsmodi kan voldoende zijn voor voortplanting in de modus van zelf-geïnduceerde transparantie (thermische trillingen, die de samenhang van de trillingsmodus zouden kunnen vernietigen, worden zelf onderdeel van deze trillingsmodus).

III. Een kwantumcomputer gebouwd op dezelfde natuurkundige principes als het menselijk brein

Als het informatiesysteem van de hersenen echt werkt als een kwantumcomputer, waarvan de qubits akoesto-elektrische modi zijn, dan is het heel goed mogelijk om een computer te maken die volgens dezelfde principes werkt.

In de komende 5-6 maanden is de auteur van plan een octrooiaanvraag in te dienen voor een kwantumcomputer die het informatiesysteem van de hersenen simuleert.

Na 5-6 jaar kunnen we het verschijnen van de eerste monsters van kunstmatige intelligentie verwachten, werkend in het beeld en de gelijkenis van het menselijk brein.

Kwantumcomputers gebruiken de meest algemene wetten van de kwantummechanica. De natuur heeft geen algemenere wetten "uitgevonden", daarom is het heel natuurlijk dat bewustzijn werkt volgens het principe van een kwantumcomputer, waarbij gebruik wordt gemaakt van de maximale mogelijkheden voor het verwerken en vastleggen van informatie die de natuur ons biedt.

Het is raadzaam om een direct experiment uit te voeren om coherente akoesto-elektrische oscillaties in het myeline-netwerk van de hersenen te detecteren. Om dit te doen, moet men delen van het myeline-netwerk van de hersenen bestralen met een laserstraal en proberen modulatie te detecteren met een frequentie van ongeveer 5 * 10 in doorgelaten of gereflecteerd licht.¹⁰ Hz.

Een soortgelijk experiment kan worden uitgevoerd op een fysiek model van een axon, d.w.z. een kunstmatig gecreëerd membraan met ingebouwde ionenkanalen. Dit experiment zal de eerste stap zijn naar het creëren van een kwantumcomputer, waarvan het werk zal worden uitgevoerd op dezelfde fysieke principes als het werk van de hersenen.

De creatie van kwantumcomputers die werken als een brein (en beter dan een brein) zal de informatieondersteuning van de beschaving naar een kwalitatief nieuw niveau tillen.

Gevolgtrekking

De auteur probeert de aandacht van de wetenschappelijke gemeenschap te vestigen op het werk van een kwart eeuw geleden [2], wat belangrijk kan zijn voor het begrijpen van het mechanisme van het herseninformatiesysteem en het identificeren van de aard van bewustzijn. De essentie van het werk is om te bewijzen dat individuele secties van neuronale membranen (Ranvier-onderscheppingen) dienen als bronnen van coherente akoesto-elektrische oscillaties.

De fundamentele nieuwigheid van dit werk ligt in de beschrijving van het mechanisme waarmee de trillingen die bij de onderscheppingen van Ranvier worden gegenereerd, worden gebruikt voor de werking van het informatiesysteem van de hersenen als drager van geheugen en bewustzijn.

De hypothese wordt onderbouwd dat het informatiesysteem van de hersenen werkt als een kwantumcomputer, waarin de functie van qubits wordt uitgevoerd door akoesto-elektrische oscillerende modi in de membranen van neuronen. De belangrijkste taak van het werk is het onderbouwen van de stelling dat: de hersenen zijn een kwantumcomputer waarvan de qubits coherente oscillaties van neuronale membranen zijn.

Naast polarisatie en fase is een andere parameter van hypersonische golven in neuronale membranen die kunnen worden gebruikt om qubits te vormen, twist (dit is 5^{en ik} kenmerkend voor golven, als gevolg van de aanwezigheid van orbitaal impulsmoment).

Het creëren van wervelende golven levert geen bijzondere problemen op: hiervoor moeten spiraalvormige structuren of defecten aanwezig zijn op de grens van de Ranvier-onderscheppingen en myeline-regio's. Waarschijnlijk bestaan dergelijke structuren en defecten (en de myeline-omhulsels zelf zijn spiraalvormig).

Volgens het voorgestelde model is de belangrijkste drager van informatie in de hersenen de witte stof van de hersenen (myelinescheden), en niet de grijze stof, zoals momenteel wordt aangenomen. De myeline-omhulsels dienen niet alleen om de voortplantingssnelheid van actiepotentialen te verhogen, maar zijn ook de belangrijkste drager van geheugen en bewustzijn: de meeste informatie wordt verwerkt in het wit, en niet in de grijze stof van de hersenen.

Binnen het kader van het voorgestelde model van het informatiesysteem van de hersenen, vindt het psychofysische probleem van Descartes een oplossing: "Hoe verhouden lichaam en geest zich in een persoon?", Met andere woorden, wat is de relatie tussen materie en bewustzijn?

Het antwoord is als volgt: geest bestaat in de Hilbert-ruimte, maar wordt gecreëerd door kwantumqubits gevormd door materiële deeltjes die in ruimte-tijd bestaan.

Moderne technologie is in staat om de structuur van het axonale netwerk van de hersenen te reproduceren en te controleren of hypersonische trillingen daadwerkelijk in dit netwerk worden gegenereerd, en vervolgens een kwantumcomputer te maken waarin deze trillingen als qubits worden gebruikt.

Op termijn zal kunstmatige intelligentie op basis van een akoesto-elektrische kwantumcomputer de kwalitatieve kenmerken van het menselijk bewustzijn kunnen overtreffen. Dit zal het mogelijk maken om een fundamenteel nieuwe stap in de menselijke evolutie te zetten, en deze stap zal worden gemaakt door het bewustzijn van de persoon zelf.

Het is tijd om te beginnen met de uitvoering van de definitieve werkverklaring [2]: "In de toekomst is het mogelijk om een neurocomputer te maken die op dezelfde fysieke principes werkt als het menselijk brein.".

conclusies

1. In de membranen van neuronen zijn er coherente akoesto-elektrische oscillaties: deze oscillaties worden gegenereerd in overeenstemming met het akoestische lasereffect in de onderscheppingen van Ranvier en planten zich voort in de myeline-omhulsels

2. Samenhangende akoesto-elektrische oscillaties in de myeline-omhulsels van neuronen vervullen de functie van qubits, op basis waarvan het informatiesysteem van de hersenen werkt volgens het principe van een kwantumcomputer

3. De komende jaren is het mogelijk om kunstmatige intelligentie te creëren, een kwantumcomputer die werkt op dezelfde fysieke principes als waarop het informatiesysteem van de hersenen werkt

LITERATUUR

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