Напечатать документ Послать нам письмо Сохранить документ Форумы сайта Вернуться к предыдущей
АКАДЕМИЯ ТРИНИТАРИЗМА На главную страницу
Дискуссии - Наука

В.А. Шашлов
Новый класс квантовых компьютеров (II). Трудная проблема сознания

Oб авторе


Описан новый тип кубитов в виде суперпозиции резонансных мод в колечках субмикронных размеров. Предложено создать новый класс квантовых компьютеров, регистр которых будет сформирован из кольцевых кубитов. Кольцевые квантовые компьютеры реализуются в миелиновой сети мозга и служат материальной основой сознания. Искусственный интеллект следует создавать путем объединения параллельно работающих кольцевых квантовых компьютеров.


Цель работы

Целью работы является продолжить начатое в [1] исследование нового класса квантовых компьютеров, регистр которых составлен из кольцевых кубитов. Именно данный класс квантовых компьютеров обеспечивает работу информационной системы мозга, формируя человеческое сознание, а также является наиболее перспективным для создания сильного искусственного интеллекта.


Содержание работы

В первом разделе описан новый вид кубитов, образованных путем суперпозиции когерентных колебаний в кольцевых резонаторах субмикронных размеров.

Во втором разделе предлагается создать квантовые компьютеры на кольцевых кубитах: именно такие компьютеры формируют сознание человека.

В третьем разделе выдвинуто предложение создать искусственный интеллект на тех же физических принципах, на которых работает сознание.


I. Колечки субмикронных размеров, как носители кубитов

В настоящее время главными кандидами на роль носителей кубитов являются сверхпроводящие колечки, а также отдельные атомы, электроны или фотоны. В данной работе предлагается рассмотреть возможность образования кубитов, на основе больших совокупностей когерентных фононов, т.е. на основе квазимонохроматических гиперзвуковых колебаний, генерируемых в колечках субмикронных размеров.

Данные кубиты будем именовать «кольцевые фононные кубиты» или просто «кольцевые кубиты», поскольку они образуются в кольцевых структурах субмикронных размеров с помощью когерентных колебаний гиперзвукового диапазона.

Время существования кубитов на основе квазимонохроматических гиперзвуковых волн ограничено интервалом временем, в течение которого составляющие данные волны фононы будут сохранять свою частоту и фазу, оставаясь одинаковыми (неразличимыми). Это время (время когерентности кубита) может быть сделано ~ 0,1 сек, что достаточно для реализации сложных квантовых алгоритмов.


Примечание 1. Реализация квантовых алгоритмов требует, чтобы кубиты были запутанными, однако, когерентность и означает наличие определенной степени запутанности. Данная запутанность не будет абсолютной (как для возникших в едином акте взаимодействия элементарных частиц), а будет сохраняться только в течение времени когерентности, однако, этого времени достаточно для квантовых вычислений.

Примечание 2. Возможность реализации кольцевого фононного кубита можно проиллюстрировать с помощью хорошо известной модели в виде шоссе, по которому в двух противоположных направлениях с одинаковой скоростью едут в точности одинаковые машины. В сверхпроводящем кубите такими «машинами» служат спаренные электроны, тогда как в данном случае эту функцию выполняют когерентные фононы.


Стационарными состояниями «кольцевого фононного кубита» являются два резонанса, которые могут существовать в кольцевой структуре: резонанс бегущих волн и резонанс стоячих волн. Смешанными состояниями данного кубита являются состояния с промежуточным значением коэффициента бегущей волны (КБВ), которое изменяется от 0 для стоячих волн (это состояние |0>), до 1 для бегущих волн (это состояние |1>).


Примечание. Состояние |0> соответствует тому, что оба направления на шоссе полностью «забито» машинами, а состояние |1> – машины движутся только в одном направлении, смешанное состояние – это комбинация 2-х основных состояний.


Еще одним условием, которое необходимо, чтобы описанная конструкция могла выполнять функцию кубита, является то, чтобы состояния с промежуточным значением КБВ были физически не реализуемы, т.е. эти состояния в течение возможно меньшего интервала времени переходили в одно из 2-х устойчивых состояний, причем вероятность реализации состояния |0> должна иметь величину α2 ~ КБВ, а вероятность реализации состояния |1> – величину β2 ~ (1 - КБВ).

В этом случае будет выполнено условие нормировки α2 + β2 = 1, и состояние α|0> + β|1> будет обладать всеми свойствами, которыми обладает кубит.

Выполнение всех перечисленных условий представляет весьма нелегкую задачу. Однако, эта задача является чисто технологической: необходимо подобрать состав колечек таким образом, чтобы они имели только 2 устойчивых состояния, в одном из которых длина окружности колечка будет равна целому числу полуволн, а в другом – полуцелому числу полуволн, а также добиться того, чтобы вероятности перехода в указанные состояния имели указанные величины.


Примечание. Данная задача представляется чрезвычайно сложной, однако она, вероятно, уже решена в живой природе: «кольцевые фононные кубиты» реализуются в кольцевых структурах, которые имеются в миелиновых оболочках нейронов, и обеспечивают работу сознания (см. след. раздел).


Чтобы обосновать существование кольцевых кубитов, осталось показать возможность генерации в колечках субмикронных размеров когерентных гиперзвуковых колебаний, которые будут образовывать стоячие и бегущие резонансные моды. Такая генерация может осуществляется в соответствие с лазерным эффектом.

Первое необходимое условие реализации лазерного эффекта, а именно, наличие обратной связи в кольцевой структуре выполнено автоматически для всех волн, длина которых не превышает удвоенной толщины колечка. При выполнении данного условия, волны распространяются вдоль колечка в волноводном режиме и, совершив полный оборот, накладываются, образуя резонансные моды.

Второе необходимое условие – накачка может осуществляться благодаря любым процессам, которые протекают на поверхности или внутри данного колечка, если выделяемая в этих процессах мощность превышает пороговую величину, при которой компенсируются все виды затухания волн. В частности, накачка может осуществляться ионным током, как это имеет место в мембранах аксонов [2].

Еще один возможный механизм накачки осуществляется благодаря эффекту «пара спинов». Суть эффекта «пара спинов» заключается в том, что если к микрочастице приложены два одинаковых и противоположно направленных спина, причем этого спины расположены несимметрично относительно центра инерции, то данные спины придают микрочастице не одинаковые по величине угловые скорости, и микрочастица будет совершать вращательное движение с угловой скоростью, равной разности исходных угловых скоростей ω ~ ω1 - ω2. Данные вращения способны возбуждать колебания частотой ν ~ (1/2π)ω, и эта частота вполне может лежать в диапазоне (1012 - 1013) гц, в котором происходит формирование кольцевых фононных кубитов.

При выполнении всех перечисленных условий, колечки субмикронных размеров будут представлять собой макроскопический аналог кубита и могут использоваться для реализации квантовых вычислений.


Примечание 1. «Колечки», в которых формируются кубиты, могут являться как одномерными нитями, так и полностью замкнутыми структурами (подобными мицеллам), в которых будут возбуждаться аналоги сферических гармоник.

Примечание 2. Данные кубиты могут в большом количестве реализовываться в каждой живой клетке, что до настоящего времени никак не учитывалось при описании жизнедеятельности клеток. Это открывает новую область исследований в биофизике.

Примечание 3. В работе [3] указаны другие типы кубитов, которые могут формироваться в цилиндрических слоях, образованных липидными молекулами и молекулами воды, входящих в состав миелиновых оболочек аксонов.


II. Кольцевые квантовые компьютеры, как носители сознания

Если кольцевые кубиты будут созданы, то появится возможность создания квантового компьютера, регистр которого будет сформирован из кольцевых кубитов.

Данные компьютеры будут обладать двумя чрезвычайно важными достоинствами:

1. высокая степень масштабируемости: колечки можно «нанизывать» друг на друга, создавая сложные топологические конструкции, содержащие сотни и тысячи колечек,

2. кольцевые квантовые компьютеры будут работать при нормальной температуре.

Благодаря этим достоинствам, кольцевые квантовые компьютеры смогут найти чрезвычайно широкое практическое применение.

Одно из таких применений известно с незапамятных времен: это сознание человека. Человеческий мозг буквально «напичкан» кольцевыми структурами, которые способны выполнять функцию кольцевых кубитов. В частности, такими структурами являются цилиндрические слои в миелиновых оболочках нейронов.

В миелиновых оболочках имеются многочисленные кольцевые структуры, образованные липидными молекулами и молекулами воды (включая структуры, образованные частями этих молекул: полярными головками липидов, атомами водорода и даже ядрами атомов водорода, т.е. слои, состоящие только из одних протонов).

Накачка также имеет место: именно для ионных потоков, протекающих через перехваты Ранвье, которые входят в состав миелиновых оболочек нейронов, проводился расчет пороговой величины мощности накачки в [2].

На основание этого можно выдвинуть гипотезу, что информационная система мозга образована совокупностью большого числа квантовых компьютеров, которые имеют место в миелиновой сети мозга. В работе [3] приведена оценка количества квантовых компьютеров в миелиновой сети мозга, каждый из которых содержит 2-3 сотни кубитов: по порядку величины это количество составляет 1013.

Наличие в мозгу столь большого количества квантовых компьютеров позволяет информационной системе мозга осуществлять операции в гильбертово-проективном пространстве, точки которого отвечают возможным состояниям кубитов квантовых компьютеров мозга. Каждый возникающий в сознании образ соответствует одной из точек гильбертово-проективного пространства, а поток образов сознания – определенной траектории в этом пространстве. При многократном повторении, данные точки и траектории фиксируются, создавая образы памяти. Когда кубиты в миелиновой сети мозга, оказываются в состояниях, которым отвечают близкие точки и траектории, происходит воспроизведение запомненных образов, и одновременно, рождаются новые образы, что обеспечивает непрерывность работы сознания.

На основании вышеизложенного, можно предложить следующий ответ на «трудную проблему сознания»:

«Сознание существует, поскольку существует гильбертово-проективное пространство и в миелиновой сети мозга непрерывно генерируются кольцевые кубиты. Именно посредством кольцевых кубитов осуществляются преобразования в гильбертово-проективном пространстве, которые порождают потоки образов сознания, мыслительные процессы и волевые акты».


III. Искусственный интеллект – это кольцевые квантовые компьютеры

Новый класс квантовых компьютеров естественно использовать для создания искусственного интеллекта. Данная разновидность искусственного интеллекта будет в максимальной степени приближена к природному аналогу: человеческому мозгу.

Проблема распознавания образов будет решаться квантовым искусственным интеллектом столь же успешно, как и человеческим мозгом. Можно ожидать, что и остальные свойства, которые характеризуют сознание: логика, мышление, творчество, также будут не только на уровне человеческого сознания, но даже превосходить его.

Как и человеческое сознание, данный тип искусственного интеллекта будет «работать» в гильбертово-проективном пространстве, благодаря чему станет возможным реализовывать все свойства, которыми обладает сознание.

Данный искусственный интеллект будет максимально сильным. В нем можно будет обойтись без использования синтаксических программ: когнитивные операции будут осуществляться путем «прочерчивания» определенных траекторий в гильбертово-проективном пространстве, как это делает человеческое сознание, когда решает смысловые (семантические) проблемы.


Примечание. Доказательства, что компьютер не может обладать сознанием, приведенные в работе [4] «ведущего специалиста по философии искусственного интеллекта» (цитата из Википедии) Дж. Р. Сёрла, не являются сколько-нибудь убедительными: они не учитывают квантово-механическую природу сознания и свойства гильбертово-проективного пространства.


Заключение

В работе предлагается новый перспективный вид кубитов, способных функционировать при нормальной температуре. Данный вид кубитов образован из когерентных колебаний, формируемых резонансными модами в колечках субмикронных размеров. Для реализации данных кубитов необходимо выполнение 2-х условий:

1. реализовать в колечках гиперзвуковой лазерный эффект, посредством которого будет осуществляться генерация когерентных резонансных мод,

2. создать колечки, находящиеся в 2-х устойчивых состояниях, которые будут соответствовать чисто бегущим и чисто стоячим резонансным модам.


Примечание. Наделение макроскопических колечек данными свойствами требует весьма значительных «ухищрений», однако, решение этой задачи может оказаться гораздо более простым (и дешевым) способом получения кубитов, чем продолжать попытки создания заведомо технологически неэффективных типов кубитов.


Предлагаемый тип кубита имеет много общего со сверхпроводящими кубитами, однако, в отличие от них, кольцевые кубиты смогут функционировать при нормальной температуре, что позволит резко расширить область применения данных кубитов. Кольцевые фононные кубиты являются аналогом сверхпроводящих кубитов, только спаренные электроны заменены на фононы.


Примечание. Описанный тип кубита может быть реализован и в том случае, если фононы заменить на фотоны, т.е. использовать кольцевые электромагнитные волны. Размер колечек будет определяться частотой используемых волн. Данный тип кольцевых кубитов также является весьма перспективным.


Кольцевые кубиты могут быть использованы для создания нового класса квантовых компьютеров: именно кольцевые квантовые компьютеры лежат в основе сознания. Искусственный интеллект следует создавать на тех же физических принципах, на которых работает сознание: используя кольцевые квантовые компьютеры.

Результаты данной работы служат достаточным основанием для того, чтобы провести эксперимент, который позволит подтвердить (или опровергнуть) возможность реализации кольцевых кубитов, и (в случае успеха) запатентовать как данный тип кубита, так и новый класс квантовых компьютеров, созданный на основе данных кубитов.

Средства, требуемые для проведения эксперимента и патентования, автор предполагает собрать на банковских реквизитах, указанных в предыдущей работе «Новый класс летательных аппаратов (II)» [5].

Если патенты будут получены и реализованы, то все вырученные средства составят общий Фонд Инвесторов данного проекта и этот Фонд будет разделен между Инвесторами прямо пропорционально их вкладу.


Поправка. В приведенных в [5] расчетах использовалось соотношение между угловой и линейной скоростью, когда плечо пары вращений равно 10 м, тогда как у легкого аппарата это плечо имеет величину 3 м. Данную погрешность можно устранить (получив те же самые значения линейных скоростей), если угловые скорости пары вращений увеличить в 3 раза: с 10 рад/сек до 30 рад/сек. Данная поправка не умаляет основного вывода [5]: используя эффект «пара вращений» и двигатель мощностью 1 Мвт, можно в течении (20-30) минут подняться за пределы земной атмосферы.


Выводы

1. В колечках субмикронных размеров могут быть сформированы кубиты в виде суперпозиции стоячих и бегущих волн гиперзвукового диапазона.

2. Кольцевые кубиты реализуются в миелиновой сети мозга и служат материальным носителем сознания, что разрешает «трудную проблему сознания».

3. Максимально сильный искусственный интеллект следует создавать путем объединения максимально большого числа кольцевых квантовых компьютеров.


ЛИТЕРАТУРА

1. В.А. Шашлов, Новый класс квантовых компьютеров // «Академия Тринитаризма», М., Эл № 77-6567, публ. 26028, 18.01.2020

2. В.А. Шашлов, «Радиофизика», Изв. Вузов, 1994, вып.1, с. 103

https://radiophysics.unn.ru/sites/default/files/papers/1994_1_103.pdf

3. В.А. Шашлов, Квантовая концепция сознания // «Академия Тринитаризма», М., Эл № 77-6567, публ. 26422, 26.05.2020

4. Сёрль Дж. Р., Сознание, мозг и наука, М. 1993 г.

https://gtmarket.ru/laboratory/basis/6662/6664

5. В.А. Шашлов, Новый класс летательных аппаратов (II) // «Академия Тринитаризма», М., Эл № 77-6567, публ. 26452, 06.06.2020



В.А. Шашлов, Новый класс квантовых компьютеров (II). Трудная проблема сознания // «Академия Тринитаризма», М., Эл № 77-6567, публ.26494, 21.06.2020

[Обсуждение на форуме «Публицистика»]

В начало документа

© Академия Тринитаризма
info@trinitas.ru