Розглядається проблема фізичної реалізації квантової теорії свідомості. Проводиться порівняльний аналіз традиційної та квантової теорії свідомості, яка в даний час знаходить все більше прихильників. Автори аналізують різні можливості реалізації фізико-хімічних процесів, які відповідають сучасним уявленням про структуру мозку як квантовому комп'ютері. Пропонується при моделюванні свідомості використовувати квантові обчислення, зокрема кубіти, - квантові розряди або найменші елементи для зберігання інформації. Кубіти можуть бути квантово пов'язані один з одним, тобто, при кожній зміні над одним з декількох кубітів, інші змінюються узгоджено з ним. Це дає можливість розпаралелювання операцій і отримання певних переваг в порівнянні з чисто двійковими алгоритмами.

Анотація наукової статті з нанотехнологій, автор наукової роботи - Хало Павло Володимирович, Галалу Валентин Гаврилович, Бородянський Юрій Михайлович


THE ANALYSIS OF POSSIBILITIES OF EXISTENCE QUBITS IN LIVE ORGANISMS

The problem of physical realization of the quantum theory of consciousness. Comparative analysis of traditional and quantum theory of consciousness, which is now found more and more supporters. The authors analyze the feasibility of various physical and chemical processes relevant to modern ideas about the structure of the brain as a quantum computer. Proposed to be used in the simulation of consciousness quantum computing, in particular qubits quantum bits, or the smallest elements to store information. Quantum qubits can be linked to each other, that is, for every change on one of several qubits, and the rest vary in concert with him. This allows parallel operations and to obtain certain advantages over a purely binary algorithms.


Область наук:

  • нанотехнології

  • Рік видавництва: 2012


    Журнал: Известия Південного федерального університету. Технічні науки


    Наукова стаття на тему 'Аналіз можливостей існування кубітів в живих організмах'

    Текст наукової роботи на тему «Аналіз можливостей існування кубітів в живих організмах»

    ?БІБЛІОГРАФІЧНИЙ СПИСОК

    1. Кноп В., Теске В. Техніка забезпечення чистоти повітря. - М .: Медицина. 1970. - 200 с.

    2. Штокман Е.А. Очищення повітря. - М .: Изд-во АСВ. 1998. - 320 с.

    3. Юсупова Д.Р. Архітектура електронних ланцюгів блоку управління і індикації системи підготовки повітря стоматологічного пістолета. - Казань: ГОУ ВПО «КГЕУ», 2009

    4. Юсупова Д.Р., Салеев Р.А., Порунов А.А. Питання оцінки стану атмосферного повітря в стоматологічних організаціях. - Пенза: Приволзький Будинок Знання, 2008

    Статтю рекомендував до опублікування к.м.н. Н.І. Шамсутдинов.

    Юсупова Діана Равилевна - ТОВ «Зуботехнічна лабораторія - 1»; e-mail: Ця електронна адреса захищена від спам-ботів. Вам потрібно увімкнути JavaScript, щоб побачити її.; 420059, м Казань, вул. Шаляпіна, 41А; тел .: 88432772019; інженер.

    Порунов Олександр Азіковіч - КНІТУ ім. А.Н. Туполєва (КАИ); e-mail: Ця електронна адреса захищена від спам-ботів. Вам потрібно увімкнути JavaScript, щоб побачити її.; 420111, м Казань, К.Маркса, 10; тел .: 88432310390; 88432365691; кафедра приладів і інформаційно-вимірювальних систем; к.т.н .; доцент.

    Yusupova Diana Ravilevna - «Dentitechnical laboratory - 1»; e-mail: Ця електронна адреса захищена від спам-ботів. Вам потрібно увімкнути JavaScript, щоб побачити її.; 41A, Shaliapina, Kazan, 420059, Russia; phone: +78432772019; engineer.

    Porunov Alexandr Azikovich - ^ RTU of a name of A.N. Tupolev (КА1); e-mail: Ця електронна адреса захищена від спам-ботів. Вам потрібно увімкнути JavaScript, щоб побачити її.; 10, Marksa, Kazan, 42011110, Russia; phone: +78432310390; +78432365691; the department of devices and information and measuring systems; cand. of eng. sc .; associate professor.

    УДК 577.338

    П.В. Хало, В.Г. Галалу, Ю.М. Бородянський

    АНАЛІЗ МОЖЛИВОСТЕЙ ІСНУВАННЯ кубіти В ЖИВИХ

    організм

    Розглядається проблема фізичної реалізації квантової теорії свідомості. Проводиться порівняльний аналіз традиційної та квантової теорії свідомості, яка в даний час знаходить все більше прихильників. Автори аналізують різні можливості реалізації фізико-хімічних процесів, які відповідають сучасним уявленням про структуру мозку як квантовий комп'ютер. Пропонується при моделюванні свідомості використовувати квантові обчислення, зокрема кубіти, - квантові розряди або найменші елементи для зберігання інформації. Кубіти можуть бути квантово пов'язані один з одним, тобто, при кожній зміні над одним з декількох кубітів, інші змінюються узгоджено з ним. Це дає можливість розпаралелювання операцій і отримання певних переваг в порівнянні з чисто двійковими алгоритмами.

    Моделі свідомості; квантовий комп'ютер; біт; кубіт.

    P.V. Halo, V.G. Galalu, Yu.M. Borodyansky

    THE ANALYSIS OF POSSIBILITIES OF EXISTENCE QUBITS IN LIVE

    ORGANISMS

    The problem of physical realization of the quantum theory of consciousness. Comparative analysis of traditional and quantum theory of consciousness, which is now found more and more supporters. The authors analyze the feasibility of various physical and chemical processes relevant to modern ideas about the structure of the brain as a quantum computer. Proposed to be used in the simulation of consciousness quantum computing, in particular qubits - quantum bits, or the smallest elements to store information. Quantum qubits can be linked to each other, that is, for every change on one of several qubits, and the rest vary in concert with him. This allows parallel operations and to obtain certain advantages over a purely binary algorithms.

    Consciousness models; quantum computer; bit; qubit.

    Однією з найскладніших завдань в сучасній науці є проблема моделювання свідомості. Немає чіткого уявлення, що таке свідомість як функціональна сутність, що таке думка як продукт свідомості, відсутня переконлива фізико-хімічна база свідомості. Можна лише зробити висновок, що свідомість-результат особливої ​​організації, складність якої створює нові емерджентні (від англ. Emergence - виникає, несподівано з'являється) властивості, яких немає у складових частин. Відомо, що можливості свідомості можуть різко зростати в екстремальних умовах, даючи людині здатності, які межують з надприродними, проте складнощі в повторенні цих станів серйозно ускладнюють вивчення цього феномена. Слід також враховувати, що найбільш цікава частина дослідних даних, на жаль, недоступна рядовому вченому в силу закритості ряду областей цієї тематики. До сих пір багато в чому не визначений сам об'єкт моделювання. В даний час існує дві основні парадигми на цей рахунок. Відповідно до класичної моделлю переважно початку ХХ століття:

    1. Межі людського організму абсолютні і збігаються з поверхнею шкіри.

    2. Придбання інформації та комунікація обмежені лише відомими зовнішніми сенсорними каналами, механізми яких пояснюються в рамках класичної фізики.

    3. Розумова діяльність складається з компіляції сенсорної інформації.

    4. Зберігання інформації в пам'яті здійснюється на основі макрофізіче-ського матеріального субстрату - мозкових клітин і ланцюгів генів.

    5. Духовний досвід зводиться до вихідного нарцисизму, жадобі «океанічного почуття» і іншим дитячим переживань.

    6. Свідомість є продукт нейрофізіологічних процесів, що відбуваються в мозку.

    7. Будь-які пікові переживання, що відрізняються від середньостатистичного психічного стану, розцінюються як хвороба, а тому коригуються в сторону середньостатистичної норми (інсулінова блокада, псіходіслептікі, електрошок, вербальна психотерапія та ін.).

    8. Під час патологічного процесу внутрішні гомеостатические і цілющі механізми організму не діють.

    9. У процесі лікування терапевт активний, пацієнт пасивний, тому що лікар - експерт і все знає. Мета лікування - подолання симптомів дискомфорту і відхилень від середньостатистичної норми.

    Відповідно до більш прогресивної Холотропного-синергетичної моделлю:

    1. Людина має поле свідомості, яке може виходити за межі лінійного часу, тривимірного простору і казуальних зв'язків; він співмірний з усією цілісністю буття (облік надстоящіх функціональних систем).

    2. У комунікації та отримання інформації беруть участь не тільки зовнішні сенсорні канали та взаємодії класичної фізики.

    3. Психіка людини, в певних станах, може включати весь досвід еволюції Всесвіту (в тому числі смерть і колективне несвідоме).

    4. Духовний досвід є універсальним, ґрунтується на інформації, отриманої в змінених станах свідомості (ІСС), і не можна звести до середньостатистичної норми, яка взагалі тут розглядається як регресивні стану.

    5. Для розуміння механізмів свідомості недостатньо принципів класичної фізики, а необхідне залучення ще й квантової фізики, Свідомість не обов'язково є продуктом мозку, а може лише опосередковано їм.

    6. Симптоми хвороби свідчать про наявність конфлікту між над-стоїть функціональною системою і функціональною системою організму, таким чином, їх слід актуалізувати до вирішення проблеми, що встала перед організмом.

    7. Гомеостатичні і цілющі механізми завжди грають вирішальну роль, і стану надсвідомості активізують їх силу.

    8. Корекція психосоматичного стану здійснюється за допомогою психотехнік ініціації ІСС (холотропне дихання, динамічна медитація, психоделічна терапія та ін.). Ведучий же процесу виконує лише роль фа-сілітатора (допомагає встановити зв'язок між Его і понад-Я). джерело зцілення

    - сам пацієнт.

    9. Мета лікування - глибока трансформація особистості і фундаментальна актуалізація законів природної етики.

    Однак, при всій прогресивності Холотропного-синергетичної парадигми, багато її критикують через відсутність теоретико-біофізичної бази. Порівняно недавно це ситуація в корені змінилася, відразу ряд відомих вчених висунули гіпотезу квантового свідомості і мозку, як квантового комп'ютера. Дійсно подібна теорія легко пояснює багато феномени, що встановлюються в ІСС і знімає проблему неалгорітмічності свідомості, як такого, наступну з теореми Курта Геделя про неповноту. Пояснює парадокс практичної непомітності представленої в мозку інформації про реальний і ірреальному світі, феномен формування цілісного сприйняття сенсорної інформації людиною, при явно недостатню пропускну спроможність нервових каналів, недостатнього обчислювального швидкодії ЦНС, її пластичності, проблему локалізації та організації функціональних станів та ін. [1]

    В даний час поставлено питання про можливість реалізації квантового комп'ютера в біологічному середовищі при температурах, характерних для живих організмів. Основним елементом квантового комп'ютера є кубіт, - квантовий розряд або найменший елемент для зберігання інформації в квантовому комп'ютері. Він допускає два власних стану, що позначаються як | 0) і | 1), але при цьому може знаходитися і в їх суперпозиції, тобто в стані А - | 0) + В - | 1), де А і В будь-які комплексні числа, задовольняють умові | Л | 2 + | у | 2 = 1. При будь-якій зміні стану кубіта, він випадково переходить в одне зі своїх власних станів. Кубіти можуть бути квантово пов'язані один з одним, тобто, при кожній зміні над одним з декількох кубітів, інші змінюються узгоджено з ним. Сукупність пов'язаних між собою станів кубітів може інтерпретуватися як заповнений квантовий регістр. Квантовий регістр набагато більш інформативний, він може перебувати не тільки у всіляких комбінаціях складових його бітів, а й реалізовувати різноманітні «тонкі» залежності між ними. Але в кінцевому підсумку кожен кубіт «коллапсирует» зі стану «квантової роздвоєності» і перетворюється в класичний біт, що дорівнює 1 або 0. Класичні біти, що виходять з зчеплених квантових бітів, є рішенням або відповіддю квантової обчислювальної операції. Оскільки квантові взаємодії між кубитами відбуваються з практично нескінченної паралельною, квантові обчислення мають безсумнівні переваги над традиційними алгоритмами і дозволяють пояснити явну невідповідність між спробами моделювання інтелектуальних процесів на суперкомп'ютерах, у багато разів перевершують модель мозку за швидкодією і обсягом пам'яті, і вельми скромними результатами моделювання по порівняно з реальним мозком.

    У науковій літературі представлені два основні кандидати на роль матеріального носія біологічного квантового комп'ютера. Перший з них гідро-ксіапатіт кальцію. Ця речовина в даний час розглядається як найбільш підходяща фізична основа техногенного квантового комп'ютера. Гідроксил-патіт кальцію міститься в шишкоподібної залозі і входить до складу «мозкового піску». Розміри піщинок коливаються від 5 мкм до 2 мм і мають фестончатие краю. Їх органічна основа - колоїд, що вважається секретом пінеалоцітов, просочений переважно фосфатними солями Са і М ^. ці неправильної

    форми багатошарові концентричні відкладення шишкоподібної залози містять: Са5 (РО4) 3ОН; Са3 (РО4) 2; Са3 (Р04) 2-И20; СаС030Н; CaCO3. На початку XX століття багато дослідників писали, що цієї речовини немає у дітей приблизно до 7 років (в сучасній психології вважається, що свідомість повністю формується у людини лише до 7-8 років) і у недоумкуватих [2]. Участь епіфіза в актах свідомості широко відомо в сучасній нейрофізіології. Разом з тим проти цієї гіпотези є ряд раціональних заперечень:

    1. Для того, щоб квантові суперпозиції на базі Са5 (РО4) 3ОН могли виконувати корисні функції в техногенному квантовому комп'ютері потрібно ізоляція кубітів і наднизькі температури, в іншому випадку вони руйнуються взаємодією з навколишнім середовищем (декогеренції). Подібні умови в мозку відсутні.

    2. Нейрони і синапси виглядають занадто великими і складними для тонких квантових переходів від кристалів Са5 (РО4) 3ОН до ЦНС.

    3. Кристали гідроксиапатиту в організмі не є ідеальними і містять безліч неоднорідностей, що при техногенній реалізації серйозно б ускладнило завдання.

    Другий кандидат на роль матеріального носія біологічного квантового комп'ютера був запропонований С. Хамероффом [3]. Він висуває гіпотезу, що матеріальною основою квантових обчислень в біологічних організмах можуть виступати цитоскелетом нейронів. Цитоскелет складається з мікротрубочок, стінки яких складені з 13 протофіламентов, кожен з яких представляє лінійний полімер з димера білка тубуліну, упакованого в гексагональних ґрат. Микротрубочки є вкрай динамічними структурами, що споживають гуанозинтрифосфат в процесі полімеризації. Вони відіграють ключову роль у внутрішньоклітинному транспорті кінезин і динеина, утворюють основу аксонема унділіподій і веретено поділу при мітозі і мейозі. Фізично мікротрубочки представляють собою порожні циліндричні утворення діаметром близько 25 нм. Перехід між двох конформацій тубуліну (а- і P-форми) здійснюється за рахунок єдиного електрона, тобто взаємодія відбувається на квантовому рівні. Так як стану тубуліна управляються внутрішніми силами Ван-дер-Ваальса-Лондона, вони можуть перебувати в квантової суперпозиції безлічі станів, і мікротрубочки можна розглядати як квантові комп'ютери, які беруть участь в організації життя клітини. Конфігурація кожного тубуліна залежить від конформаций сусідів. Оптимальною температурою для подібних взаємодій є температура тіла ссавців. Таким чином, мікротрубочки цитоскелета можуть являти собою клітинний автомат, обчислення, якого в свою чергу, впливають на передачу сигналів між нейронами. У 80-х минулого століття С. Хамероффом, Р. Ватто, С. Расмуссен були проведені дослідження, які довели подібну можливість. На початку 90-х Р. Пенроуз і С. Хамі-Рофф запропонували модель свідомості на основі квантових обчислень в мікротрубочках мозку. За їхніми даними свідомість є послідовністю дискретних подій, що формується з чергуються фаз:

    1) фази квантових обчислень, в яких квантові когерентні суперпозиції микротрубочек ізольовані актином,

    2) фази редукції в класичні стану і здійснення обміну інформацією, між мікротрубочками і ЦНС. Причому, в цій фазі беруть участь ще й білки MAPs, що зв'язують мікротрубочки один з одним.

    За оцінками авторів частота «розумінь» в мозку людини може досягати 40 Гц (у-активність ЕЕГ). Це величина дійсно дуже цікава, тому що близька до порога усвідомленого сприйняття людини, наприклад, критичної частоті

    злиття мигтіння. На їхню думку, більш прості організми теж можуть мати свідомість, але для них характерні більш тривалі періоди ізольованих квантових суперпозиций, тому моменти усвідомленості траплялися б у них вкрай рідко. Наприклад, у простого хробака - 0,017 Гц.

    Недавні дослідження, проведені в Медичному коледжі Джорджії США, показали можливість реалізації моделі структур пам'яті в квантовому комп'ютері за допомогою білка а-Cam киназа II. На поверхні мікротрубочки а-Cam киназа II розташовується так, що може помітити кластер з шести прилеглих білків-тубулінів. В такому випадку кластер з шести білків може виступати в якості «кубайта». Отримана модель має дуже високою енергетичною ефективністю і інформаційною ємністю, і значно перевершує традиційну [3]. Дослідники припускають, що фосфорилювання може впливати на транспорт по микротрубочкам, поширюватися хвилями по нейрона, впливати на ріст дендритів і т.д.

    Таким чином, можна уявити, що кожен нейрон є не просто окремим вентилем мозку, як це уявлялося в примітивній моделі У. Маккаллох і У. Питтса в 1943 році, а окремим квантовим комп'ютером, що зв'язуються з іншим нейроном посредствам послідовного каналу передачі даних. Таким чином, обчислювальна потужність мозку значно зростає, що краще узгоджується з існуючими емпіричними даними, наприклад, при порівнянні можливостей людського мислення і суперкомп'ютерів. Як відомо сучасні суперкомп'ютери за багатьма параметрами продовжують серйозно поступатися людського мислення, хоча за кількістю вентилів вони наблизилися до числа нейронів в людському мозку і при цьому мають незрівнянно більші тактові частоти.

    Можна також припустити, що в ІСС відбувається актуалізація квантових процесів, тому що саме в цих станах спостерігається ті характерні риси сприйняття характерні для механізмів квантового світу, в звичайному ж стані свідомості, для людини характерно сприйняття класичного світу. Разом з тим, квантова теорія свідомості не дає пояснень, що ж таке свідомість. Вона просто пояснює деякі механізми свідомості, які ніяк не можна пояснити з точки зору теорій макросвіту.

    БІБЛІОГРАФІЧНИЙ СПИСОК

    1. Хало П.В., Галт В.Г., Омельченко В.П. Моделі і принципи активації резервних можливостей організму // Известия ПФУ. Технічні науки. - 2010. - № 9 (110). - С. 63-70.

    2. Сяеск І.В. Мозковий пісок шишкоподібної залози людини // Науково-практичний вісник: Людина в соціальному світі: проблеми, дослідження, перспективи. - 2001.

    - Вип. 1 (№ 5). - С. 44.

    3. Hameroff S. What is Consciousness? // http://www.quantumconsciousness.org/ presenta-tions / whatisconsciousness.html.

    Статтю рекомендував до опублікування д.т.н., професор М.М. Чернов.

    Хало Павло Володимирович - Федеральне державне бюджетне освітня установа вищої професійної освіти «Таганрозький державний педагогічний інститут імені А.П. Чехова »; e-mail: Ця електронна адреса захищена від спам-ботів. Вам потрібно увімкнути JavaScript, щоб побачити її.; 347905, м Таганрог, вул. 1-я Котельня, 6а; тел .: 89289657560; кафедра фізичної культури; к.т.н .; доцент.

    Галалу Валентин Гаврилович - Федеральне державне автономне освітня установа вищої професійної освіти «Південний федеральний університет»; e-mail: Ця електронна адреса захищена від спам-ботів. Вам потрібно увімкнути JavaScript, щоб побачити її.; 347928, м Таганрог, пров. Некрасовський, 44, ГСП 17А; тел .: 89281496612; кафедра автоматизованих систем наукових досліджень і експериментів; к.т.н .; доцент.

    Бородянський Юрій Михайлович - e-mail: Ця електронна адреса захищена від спам-ботів. Вам потрібно увімкнути JavaScript, щоб побачити її.; 347935 р Таганрог вул. Олександрівська, 87, кв. 5; тел .: 89185051716; кафедра системного аналізу і телекомунікацій; к.т.н .; доцент.

    Halo Pavel Vladimirovich - Federal State Budget Institution of Higher Education "Taganrog State Pedagogical Institute of a name of Chekhov's»; e-mail: Ця електронна адреса захищена від спам-ботів. Вам потрібно увімкнути JavaScript, щоб побачити її.; 6a, 1st Kotelnaj street, Taganrog, 347905, Russia; phone: +79289657560; the department of physical education; cand. of eng. sc .; associate professor.

    Galalu Valentin Gavrilovic - Federal State-Owned Autonomy Educational Establishment of Higher Vocational Education "Southern Federal University"; e-mail: Ця електронна адреса захищена від спам-ботів. Вам потрібно увімкнути JavaScript, щоб побачити її.; GSP 17A, 44, Nekrasovsky, Taganrog, 347935, Russia; phone: +79281496612; the department of automated research systems; cand. of eng. sc .; associate professor.

    Borodyansky Yuri Mikhailovich - e-mail: Ця електронна адреса захищена від спам-ботів. Вам потрібно увімкнути JavaScript, щоб побачити її.; 87, Alexander's street, ap. 5, Taganrog, 347935, Russia; phone: +79185051716; the department of system analysis and telecommunications; cand. of eng. sc .; associate professor.

    УДК 534: 535

    Д.В. Орда-Жигуліна, І.Б. Старченко

    ЛАЗЕРНА ДІАГНОСТИКА рухомої рідини В Біооб'єкти

    В даний час використання нанотехнологій в медичній діагностиці є перспективним напрямком. Наночастки використовуються в якості контрастних агентів для медичної ультразвукової інтроскопії, оскільки, будучи іммобілізованим певними білками, мають адгезію до хворих клітин і бактеріям. Реєстрація ультразвукового сигналу, що виникає при опроміненні лазером струму крові з введеними наночастинками, дозволяє здійснювати виявлення і підрахунок хворих клітин. Інформативним параметром служить рівень реєстрованого сигналу, який підвищується при наявності агрегатів «нанотрубки-клітина». Дослідження проводяться в центрах колективного користування Південного федеральної університету «Нанотехнології» і «Лазерні технології», оснащеними сучасним унікальним нанотехнологічної і дослідницьким обладнанням.

    Оптоакустіческій ефект; нанотрубки; нановолокна; лазер.

    D.V. Orda-Zhigulina, I.B. Starchenko LASER DIAGNOSTICS OF A MOVING FLUID IN BIOLOGICAL OBJECTS

    Now nanotechnologies are one of perspective methods of diagnostics in medical practice. Nanoparticles can be used as contrast agents for medical ultrasonic introscopy due to their adhesion to tumor cells and bacteria. In the work we propose registration of ultrasound induced by laser radiation of nanotubes in blood flow. Informative parameter is the level of the detected signal, which rises in the presence of aggregates of "nanotube-cell". Investigations are provided in the centers of collective use of Southern Federal University "Nanotechnologies" and "Laser technologies", equipped with modern unique nanotechnological and research complexes.

    Optoacoustic effect; nanotubes; nanofibers; laser.

    Суть лазерної діагностики потоків полягає в тому, що досліджуваний потік зондується лазерним пучком, а потім вимірюються параметри або минулого, або розсіяного випромінювання [1]. Так як лазерний пучок характеризується сукупністю параметрів: потужністю, поляризацією, довжиною хвилі, частотою, фазою і напрямком поширення, то зі зміни цих параметрів можна судити про процеси, що відбуваються в досліджуваному потоці.


    Ключові слова: МОДЕЛІ СВІДОМОСТІ /КВАНТОВИЙ КОМП'ЮТЕР /БІТ /кубіти /CONSCIOUSNESS MODELS /QUANTUM COMPUTER /BIT /QUBIT

    Завантажити оригінал статті:

    Завантажити