Мозг как квантовый компьютер
Обновлено: 04.07.2024
Один из самых важных открытых вопросов в науке – как устроено наше сознание. В 1990-х годах, задолго до получения Нобелевской премии по физике 2020 года за предсказание черных дыр, физик Роджер Пенроуз объединился с анестезиологом Стюартом Хамероффом, чтобы предложить амбициозный ответ.
Они утверждали, что нейронная система мозга образует сложную сеть и что создаваемое ею сознание должно подчиняться правилам квантовой механики — теории, которая определяет, как движутся крошечные частицы, такие как электроны. Они утверждают, что это может объяснить загадочную сложность человеческого сознания.
Пенроуз и Хамерофф были встречены с недоверием. Законы квантовой механики обычно применяются только при очень низких температурах. Квантовые компьютеры, например, в настоящее время работают при температуре около -272°C. При более высоких температурах вступает в действие классическая механика.
Поскольку наше тело работает при комнатной температуре, можно ожидать, что оно подчиняется классическим законам физики. По этой причине теория квантового сознания была полностью отвергнута многими учеными, хотя другие являются ее убежденными сторонниками.
Вместо того, чтобы вступать в эти дебаты, я решил объединить усилия с коллегами из Китая во главе с профессором Сянь-Мин Джином из Шанхайского университета Цзяотун, чтобы проверить некоторые принципы, лежащие в основе квантовой теории сознания.
В нашей новой статье мы исследовали, как квантовые частицы могут двигаться в сложной структуре, такой как мозг, но в лабораторных условиях. Если наши результаты когда-нибудь можно будет сравнить с активностью, измеренной в мозге, мы можем стать на один шаг ближе к подтверждению или отклонению противоречивой теории Пенроуза и Хамероффа.
Мозг и фракталы
Наш мозг состоит из клеток, называемых нейронами, и считается, что их совместная деятельность порождает сознание. Каждый нейрон содержит микротрубочки, которые транспортируют вещества в разные части клетки. Теория квантового сознания Пенроуза-Хамероффа утверждает, что микротрубочки имеют фрактальную структуру, которая позволяет происходить квантовым процессам.
Фракталы — это структуры, которые не являются ни двумерными, ни трехмерными, а представляют собой дробное значение между ними. В математике фракталы представляют собой красивые узоры, которые бесконечно повторяются, создавая то, что кажется невозможным: структуру с конечной площадью, но бесконечным периметром.
Это может показаться невозможным для визуализации, но на самом деле фракталы часто встречаются в природе. Если вы внимательно посмотрите на соцветия цветной капусты или ветви папоротника, вы увидите, что они состоят из одной и той же базовой формы, повторяющейся снова и снова, но во все меньшем и меньшем масштабе. Это ключевая характеристика фракталов.
То же самое происходит, если вы заглянете внутрь своего тела: например, структура ваших легких фрактальна, как и кровеносные сосуды в вашей системе кровообращения. Фракталы также присутствуют в очаровательных повторяющихся работах М. С. Эшера и Джексона Поллока, и они десятилетиями использовались в технологиях, например в конструкции антенн.
Все это примеры классических фракталов — фракталов, которые подчиняются законам классической физики, а не квантовой физики.
Это расширение предела круга III Эшера показывает его фрактальную, повторяющуюся природу. Владимир-Булатов/Deviantart
Легко понять, почему фракталы используются для объяснения сложности человеческого сознания. Поскольку они бесконечно сложны и позволяют сложности возникать из простых повторяющихся паттернов, они могут быть структурами, поддерживающими таинственные глубины нашего разума.
Но если это так, то это может происходить только на квантовом уровне, когда крошечные частицы движутся по фрактальным закономерностям внутри нейронов мозга. Вот почему предложение Пенроуза и Хамероффа называют теорией «квантового сознания».
Мы пока не можем измерить поведение квантовых фракталов в мозгу — если они вообще существуют. Но передовые технологии означают, что теперь мы можем измерять квантовые фракталы в лаборатории. В недавнем исследовании с использованием сканирующего туннельного микроскопа (СТМ) мы с коллегами из Утрехта тщательно расположили электроны в виде фрактальной картины, создав квантовый фрактал.
Когда мы затем измерили волновую функцию электронов, которая описывает их квантовое состояние, мы обнаружили, что они тоже живут во фрактальном измерении, продиктованном созданной нами физической моделью. В данном случае моделью, которую мы использовали в квантовой шкале, был треугольник Серпинского, который представляет собой нечто среднее между одномерным и двумерным.
Это было захватывающее открытие, но методы СТМ не могут исследовать движение квантовых частиц, что могло бы рассказать нам больше о том, как квантовые процессы могут происходить в мозгу. Поэтому в нашем последнем исследовании мы с коллегами из Шанхайского университета Цзяотун пошли еще дальше.Используя самые современные фотонные эксперименты, мы смогли с беспрецедентной точностью выявить квантовое движение, происходящее внутри фракталов.
Мы достигли этого, введя фотоны (частицы света) в искусственный чип, который был тщательно сконструирован в виде крошечного треугольника Серпинского. Мы вводили фотоны в вершину треугольника и наблюдали, как они распространяются по всей его фрактальной структуре в процессе, называемом квантовым переносом. Затем мы повторили этот эксперимент на двух разных фрактальных структурах, имеющих форму квадратов, а не треугольников. И в каждой из этих структур мы провели сотни экспериментов.
Мы также провели эксперименты с фракталом квадратной формы, который называется ковром Серпинского. Йоханнес Рёссель/wikimedia
Наши наблюдения в ходе этих экспериментов показывают, что квантовые фракталы на самом деле ведут себя иначе, чем классические. В частности, мы обнаружили, что распространение света по фракталу регулируется другими законами в квантовом случае по сравнению с классическим случаем.
Эти новые знания о квантовых фракталах могут дать ученым основу для экспериментальной проверки теории квантового сознания. Если однажды провести квантовые измерения человеческого мозга, их можно будет сравнить с нашими результатами, чтобы окончательно решить, является ли сознание классическим или квантовым феноменом.
Наша работа также может иметь серьезные последствия в различных областях науки. Исследуя квантовый перенос в наших искусственно созданных фрактальных структурах, мы, возможно, сделали первые крошечные шаги к объединению физики, математики и биологии, что могло бы значительно обогатить наше понимание окружающего мира, а также мира, существующего в нашем мире. головы.
Эта статья изначально была опубликована в журнале The Conversation Кристиан де Морайс Смит из Утрехтского университета. Прочтите оригинальную статью здесь.
< бр />
НЬЮ-ЙОРК. Идея о том, что сознание возникает в результате квантово-механических явлений в мозге, интригует, но, по словам ученых, не имеет доказательств.
Физик Роджер Пенроуз из Оксфордского университета и анестезиолог Стюарт Хамерофф из Аризонского университета предполагают, что мозг действует как квантовый компьютер — вычислительная машина, которая использует квантово-механические явления (например, способность частиц находиться в двух местах одновременно) выполнять сложные вычисления. В мозге волокна внутри нейронов могут формировать основные единицы квантовых вычислений, объяснили Пенроуз и Хамерофф на Международном конгрессе Global Future 2045, футуристической конференции, которая проходила здесь 15–16 июня.
Идея привлекательна, потому что нейробиология до сих пор не нашла удовлетворительного объяснения сознания — состояния самосознания и сенсорных переживаний и мыслей. Но многие ученые настроены скептически, ссылаясь на отсутствие экспериментальных доказательств этой идеи. [Сознание для сна: 10 главных тайн разума]
Модель Orch OR
Пенроуз и Хамерофф разрабатывали свои идеи независимо друг от друга, но в начале 1990-х годов они совместно разработали то, что они назвали моделью оркестрованной объективной редукции (Orch OR).
Работа Пенроуза основана на интерпретации теоремы математика Курта Геделя о неполноте, которая гласит, что определенные результаты не могут быть доказаны с помощью компьютерного алгоритма. Пенроуз утверждает, что математики-люди способны доказывать так называемые «недоказуемые по Гёделю» результаты, и поэтому человеческий мозг нельзя охарактеризовать как типичный компьютер. Вместо этого, по его словам, для достижения этих высших способностей мозговые процессы должны опираться на квантовую механику.
Но теория Пенроуза не объясняла, как эти квантовые вычисления происходят внутри реального мозга, а просто объясняла, что это явление необходимо для решения определенных математических уравнений. Хамерофф ознакомился с работой Пенроуза и предположил, что небольшие волокнистые структуры, обеспечивающие структурную поддержку клеткам, известные как микротрубочки, могут быть способны выполнять квантовые вычисления.
Микротрубочки состоят из единиц белка тубулина, который содержит области, в которых электроны вращаются очень близко друг к другу. Хамерофф предположил, что эти электроны могут стать «квантово запутанными», состоянием, в котором две частицы сохраняют связь, и действие, выполняемое с одной, влияет на другую, даже если они находятся на расстоянии друг от друга.
В модели Orch OR математические вероятности, описывающие квантовые состояния этих запутанных электронов в микротрубочках, становятся нестабильными в пространстве-времени. Эти математические вероятности называются волновыми функциями, и в этом сценарии они коллапсируют, переходя из состояния вероятности в конкретную действительность.В этом состоянии микротрубочки в одном нейроне могут быть связаны с микротрубочками в других нейронах через электрические соединения, известные как щелевые контакты. Эти соединения позволят электронам «туннелировать» в другие области мозга, что приведет к возникновению волн нейронной активности, которые воспринимаются как сознательный опыт.
"У Пенроуза был механизм сознания, а у меня была структура", – сказал Хамерофф LiveScience.
Проблемы с моделью
Как бы интересно это ни звучало, модель Orch OR не проверялась экспериментально, и многие ученые отвергают ее.
Квантовые компьютеры — компьютеры, использующие преимущества квантово-механических эффектов для достижения чрезвычайно быстрых вычислений — были выдвинуты в теории, но только один из них (созданный компанией D-Wave) коммерчески доступен, и вопрос о том, является ли он настоящим квантовым компьютером, обсуждается. Такие компьютеры будут чрезвычайно чувствительны к возмущениям в системе, которые ученые называют «шумом». Чтобы свести шум к минимуму, важно изолировать систему и держать ее в очень холодном состоянии (поскольку тепло заставляет частицы ускоряться и создавать шум).
Создание квантовых компьютеров является сложной задачей даже в тщательно контролируемых условиях. «Это рисует унылую картину для квантовых вычислений внутри влажного и теплого мозга», — написали Кристоф Кох и Клаус Хепп из Цюрихского университета, Швейцария, в эссе, опубликованном в 2006 году в журнале Nature.
Еще одна проблема с моделью связана с временными масштабами квантовых вычислений. Физик Массачусетского технологического института Макс Тегмарк провел расчеты квантовых эффектов в мозге и обнаружил, что квантовые состояния в мозге длятся слишком короткое время, чтобы привести к осмысленной обработке мозгом. Тегмарк назвал модель Orch OR расплывчатой, заявив, что единственные цифры, которые он видел для более конкретных моделей, далеки от реальности.
"Многие люди считают, что сознание — это загадка, а квантовая механика — загадка, поэтому они должны быть связаны друг с другом", — сказал Тегмарк LiveScience.
Модель Orch OR также вызывает критику со стороны нейробиологов. Модель утверждает, что квантовые флуктуации внутри микротрубочек порождают сознание. Но микротрубочки также обнаружены в растительных клетках, сказал нейробиолог-теоретик Бернард Баарс, генеральный директор некоммерческого Общества исследований разума и мозга в Фоллс-Черч, штат Вирджиния, добавив: «Насколько нам известно, растения не обладают сознанием».
Эта критика в принципе не исключает квантового сознания, но без экспериментальных доказательств многие ученые остаются неубежденными.
«Если кто-то проведет всего один единственный эксперимент, — сказал Баарс, — чтобы продемонстрировать квантовое сознание, — я отброшу весь свой скептицизм».
Примечание редактора. Эта статья была обновлена 27 июня 2013 г., чтобы изменить утверждение о том, что "квантовые компьютеры не реализованы". Компания D-Wave утверждает, что создала его, хотя некоторые сомневаются, действительно ли он работает как квантовый компьютер.
Дополнение: (1 июля 2013 г.)
В ответ на критику модели Orch OR, приведенную в этой статье, Стюарт Хамерофф предлагает несколько доказательств. В ответ на возражение о том, что мозг слишком горячий для квантовых вычислений, Хамерофф цитирует исследование 2013 года под руководством Анирбана Бандиопадхьяя из Национального института материаловедения (NIMS) в Цукубе, Япония, которое показало, что «микротрубочки становятся по существу квантовопроводящими при стимуляции. на определенных резонансных частотах», — сказал Хамерофф.
Отвечая на критику, что микротрубочки обнаружены и в (бессознательных) растительных клетках, Хамерофф сказал, что у растений есть лишь небольшое количество микротрубочек, вероятно, слишком мало, чтобы достичь порога, необходимого для сознания. Но он также отметил, что Грегори Энгель из Чикагского университета и его коллеги наблюдали квантовые эффекты в фотосинтезе растений. «Если помидор или брюква могут использовать квантовую когерентность при высокой температуре, почему не может наш мозг?» — сказал Хамерофф.
Отвечая на общие возражения по поводу отсутствия доказательств своей теории, Хамерофф процитировал исследование 2013 года под руководством Рода Экенхоффа из Университета Пенсильвании, которое предполагает, что анестетики, которые останавливают только сознательную активность мозга, действуют через микротрубочки.< /эм>
Эти исследования подтверждают модель Orch OR. Но, как и в случае со всеми научными гипотезами, модель должна собрать существенные доказательства, чтобы получить широкое признание в научном сообществе. Таня была штатным автором журнала Live Science с 2013 по 2015 году и освещала самые разные темы: от нейронауки до робототехники и странных и милых животных. Она получила диплом о высшем образовании в области научных коммуникаций Калифорнийского университета в Санта-Круз и степень бакалавра наук в области биомедицинской инженерии в Университете Брауна. Ранее она писала для Science News, Wired, The Santa Cruz Sentinel, радиошоу Big Picture Science и других мест.Таня жила на тропическом острове, была свидетельницей извержений вулканов и летала в невесомости (и не потеряла обед!). Чтобы узнать о ее последнем проекте, посетите ее веб-сайт. Изображение: IBM Q System One — первый в мире коммерческий квантовый компьютер на основе схем, представленный IBM в январе 2019 года. Несмотря на то, что квантовые вычисления являются молодой и относительно слаборазвитой технологией, однажды они могут изменить наше понимание сложных природных систем, таких как климат Земли, ядерные реакции внутри звезд и человеческое познание. Квантовые компьютеры достигают беспрецедентных вычислительных возможностей, используя причудливые свойства материи в субатомном масштабе, где электроны существуют как облака вероятности, а пары запутанных частиц могут мгновенно взаимодействовать, независимо от их расстояния друг от друга. Но насколько мы далеки от полной реализации этого нового класса компьютеров? Каковы его перспективы для продвижения изучения искусственного интеллекта? И когда, если когда-либо, ученые-психологи смогут писать программы, раскрывающие некоторые секреты человеческого познания? На данный момент на пути к ответам на эти вопросы стоит внушительный список технологических инноваций. Однако мы можем бросить взгляд на нынешние рубежи квантовых вычислений и рассмотреть оставшиеся технологические пробелы. «Природа не классическая, черт возьми, и если вы хотите создать симуляцию Природы, вам лучше сделать ее квантово-механической, и, черт возьми, это замечательная задача, потому что она не это выглядит так просто». От спутников на орбите вокруг Земли, впервые предложенных Артуром Кларком, до механических рук с дистанционным управлением, придуманных Робертом Хайнлайном, научная фантастика часто предвещала технологические инновации. Менее известный, но не менее влиятельный пример спекулятивной научной фантастики появился в книге Дэвида Геррольда "Когда Харли был один", опубликованной в начале 1970-х годов. Harlie (сокращение от Human Analog Replication, Lethetic Intelligence Engine) был недавно созданным компьютером, наделенным искусственным интеллектом, который боролся с теми же эмоциональными и психологическими дилеммами, с которыми сталкиваются многие подростки. Чтобы помочь ему стать взрослым, Харли заручился поддержкой психолога по имени Дэвид Оберсон, который пытался понять его незрелый, но феноменально аналитический ум. В этой истории о пересечении человеческой психологии и компьютерных технологий исследуются как перспективы искусственного интеллекта, так и фундаментальная неспособность биологического и электронного мозга понимать мотивы и психические состояния друг друга. Хотя до такого самосознающего искусственного интеллекта нас отделяют столетия, современные компьютеры уже применяют так называемую нечеткую логику (вычисления, основанные на переменных, а не только на нулях и единицах) для решения широкого круга задач. Они также используют алгоритмы искусственного интеллекта для управления автономными транспортными средствами и нейронными сетями, чтобы грубо имитировать определенные аспекты человеческого мышления. Если вы ищете самый мощный графический процессор на рынке сегодня, вы найдете устройства, содержащие около 54 миллиардов транзисторов. Идя дальше, если бы у вас был доступ к суперкомпьютеру, вы бы имели мощность 2,5 триллиона транзисторов. Эти гигантские цифры, однако, все еще бледнеют по сравнению с биологической структурой человеческого мозга, которая, по одним подсчетам, содержит более одной тысячи триллионов (10 15 ) синапсов (AI Impacts, n.d.). Это показывает, что, несмотря на все наши достижения в области компьютерного оборудования, мы все еще на много порядков далеки от создания чистой вычислительной мощности человеческого мозга. В специальном приложении к журналу Nature "Четыре самые большие проблемы в моделировании мозга" научный писатель Саймон Макин исследовал этот огромный разрыв, обозначив четыре препятствия на пути к квантовому моделированию мозга: масштаб, сложность, скорость и интеграция. Сравнивая мозг с компьютерами, Макин также отметил, что скорость значит больше, чем грубая вычислительная мощность компьютерного чипа. Компьютерные аналоги также должны учитывать количество времени, которое требуется мозгу для развития и освоения новых навыков. Исследователи предприняли первые шаги к преодолению различий в масштабе между синапсами в человеческом мозге и транзисторами в классическом компьютере, создав уменьшенные модели мозга.По словам Макина, наиболее подробным моделированием, включающим биофизические модели, было моделирование частичного мозга крысы с 31 000 нейронов, соединенных 36 миллионами синапсов. Помимо ограничений масштаба, существует огромная разница в сложности между операциями классических компьютеров и познанием в человеческом мозгу на молекулярном уровне. Хотя исследовательские группы создают базы данных о типах клеток головного мозга разных видов для изучения функций мозга на клеточном уровне, у исследователей есть ограничения на сбор данных, учитывая, что некоторые данные о человеческом мозге невозможно собрать неинвазивно. Сравнивая мозг с компьютером, Макин также отметил, что скорость значит больше, чем грубая вычислительная мощность компьютерного чипа. Компьютерные аналоги также должны учитывать количество времени, которое требуется мозгу для развития и обучения новым навыкам. Чтобы преодолеть эту временную разницу, компьютеры должны работать быстрее, чем в режиме реального времени, что пока невозможно для сложных симуляций. Наконец, Макин обратился к тому, что он называет проблемой интеграции. Подход «сверху вниз», при котором частичные модели областей мозга объединяются в сеть, охватывающую весь мозг, необходимо сочетать с подходом «снизу вверх» с использованием симуляций, основанных на биофизических моделях. В конце он отметил, что некоторые аспекты разума, «такие как понимание, деятельность и сознание, возможно, никогда не будут охвачены» компьютерной моделью мозга. Квантовый компьютер работает, контролируя поведение фундаментальных субатомных частиц, таких как фотоны и электроны. Но в отличие от более крупных скоплений материи — атомов, молекул или людей — субатомные частицы, как известно, неуправляемы. Это одновременно и благо, и проклятие при их использовании для вычислений. Это благословение, поскольку оно позволяет квантовым компьютерам выполнять определенные задачи с почти невообразимой скоростью. Например, современные базовые квантовые процессоры могут обрабатывать огромные объемы неполных или «нечетких» данных, что делает их идеальными для факторизации больших чисел, что является ключевым шагом на пути к безопасной квантовой криптографии. Это проклятие, потому что чем мощнее квантовый компьютер, тем сложнее им управлять, программировать и эксплуатировать. Фундаментальное различие между классическим компьютером и квантовым компьютером сводится к тому, как они манипулируют «битами» или отдельными фрагментами данных. Для классического компьютера биты — это просто огромные потоки нулей и единиц, двоичный код машинного языка. В классических вычислениях биты могут находиться только в одном из двух состояний: 1 или 0. В квантовых вычислениях квантовый бит (кубит) может быть 0, 1 или любой их комбинацией в состоянии называется суперпозицией. Затем кубит можно использовать для выполнения вычислений, таких как факторизация очень больших чисел. Однако, как только кубит измерен, он мгновенно схлопывается обратно либо в 0, либо в 1, предоставляя операторам компьютеров необходимые данные. Однако квантовый бит не такой жесткий. Это может быть ноль, единица или бесконечный диапазон промежуточных значений. Это квантовое свойство, известное как суперпозиция, прославилось благодаря мысленному эксперименту Шредингера, который сделал ненаблюдаемую кошку одновременно и живой, и мертвой. Изменчивая природа квантовых битов, или, как их еще называют, кубитов, означает, что ими можно манипулировать способами, недоступными для классических битов. Это важно, потому что моделирование природы с помощью классических компьютеров технически сложно как с аппаратной, так и с программной точки зрения, поскольку вы должны учитывать все возможные переменные. Квантовые компьютеры с их большими степенями свободы не нуждаются в такой грубой силе программирования; они просто имитируют систему. Это не значит, что в квантовых компьютерах нет необходимости использовать грубую силу. Это просто приходит на передний план. Чтобы заставить фундаментальные частицы использовать свои квантовые свойства, исследователи должны сначала охладить их до доли градуса выше абсолютного нуля. (Квантовый компьютер IBM Q System One использует многослойное охлаждение для достижения таких экстремальных температур. Каскадная конструкция получила название «Люстра».) Затем инженеры используют магнитные поля, чтобы зафиксировать кубиты в их правильном состоянии, и микроволновые импульсы, чтобы изменить состояние каждого бита на ноль или единицу или поместить его в суперпозицию. Несколько импульсов также могут запутать два кубита, сделав их неразрывно связанными. Но на этом проблемы не заканчиваются. Квантовые исследователи также должны найти способ запрограммировать систему с помощью сложных алгоритмов, поддерживать стабильность квантового состояния, чтобы оно не теряло информацию, и добавить достаточное количество кубитов для имитации изучаемой системы, включая нейронные сети. "По моему собственному мнению, это очень интригующее направление для изучения, но на самом деле мы только в самом начале пути". "Квантовые нейронные сети в некоторой степени исследованы, и хотя это многообещающе, большая проблема заключается в том, чтобы передать классические данные в квантовый компьютер", – сказал Майкл Хартманн, профессор теоретической физики в Университете Эрланген-Нюрнберг. в Германии. «То есть квантовые компьютеры могут обрабатывать огромное количество данных — количество, которое экспоненциально растет с количеством кубитов. Следовательно, можно подумать, что они идеально подходят для машинного обучения. Тем не менее, чтобы использовать большие возможности квантовых компьютеров, вам нужно предлагать им данные в виде квантового состояния. Требуется огромное усилие, чтобы сохранить такой большой объем классических данных — а классический формат данных у нас есть — в квантовом состоянии». Кроме того, в отличие от классических вычислений, где для решения проблемы можно просто добавить больше битов, аппаратное обеспечение квантовых вычислений еще недостаточно надежно для простого масштабирования. Чем больше кубитов вы добавляете, тем большую вычислительную мощность вы получаете, но вы также повышаете вероятность ошибки в системе, помимо других структурных проблем. «Следовательно, несмотря на то, что для квантовых вычислений очевидно требуется лучшее аппаратное обеспечение, и это останется главной целью в течение следующего десятилетия или более, существует также потребность в концепциях того, как наилучшим образом использовать «квантовость» для моделирования познания при принятии решений. — сказал Хартманн. "По моему собственному мнению, это очень интригующее направление для изучения, но на самом деле мы только в самом начале пути". Опубликовано в печатном издании мартовско-апрельского выпуска под заголовком «Quantum Leap». Ссылки Фейнман Р. (1981) Моделирование физики с помощью компьютеров. Основной доклад на конференции MIT Physics of Computers. Опубликовано в Int. J. Теория. Phys. 21 (7/6) 1982 APS регулярно открывает определенные онлайн-статьи для обсуждения на нашем веб-сайте. С февраля 2021 года вы должны быть зарегистрированным участником APS, чтобы оставлять комментарии. Размещая комментарий, вы соглашаетесь с нашими Принципами сообщества и отображением информации вашего профиля, включая ваше имя и принадлежность к какой-либо организации. Любые мнения, выводы, выводы или рекомендации, представленные в комментариях к статье, принадлежат авторам и не обязательно отражают точку зрения APS или автора статьи. Дополнительную информацию можно найти в наших Принципах сообщества. Пожалуйста, войдите в свою учетную запись APS, чтобы комментировать. Мобильные телефоны и социальные сети могут помочь подросткам справиться со стрессовыми ситуациями. Автоматизация может быть связана с антииммигрантскими настроениями за счет усиления восприятия как реальной угрозы, возникающей в результате конкуренции за экономические ресурсы, так и символической угрозы, «вытекающей из изменений в групповых ценностях, идентичности и статусе». Те же самые технологии, которые делают социальное дистанцирование терпимым в эпоху COVID-19, также упоминаются в качестве основных причин социальной изоляции и проблем с психическим здоровьем. Психологические исследования предполагают более нюансированную реальность. Мы утверждаем, что вычисления с помощью квантово-механических процессов не имеют отношения к объяснению того, как мозг производит мысли, вопреки текущим предположениям многих теоретиков. Во-первых, квантовые эффекты не обладают временными свойствами, необходимыми для нейронной обработки информации. Во-вторых, существуют существенные физические препятствия для любого органического воплощения квантовых вычислений. В-третьих, нет никаких психологических доказательств того, что такие психические явления, как сознание и математическое мышление, требуют объяснения с помощью квантовой теории. Мы пришли к выводу, что для понимания работы мозга вряд ли потребуются квантовые вычисления или аналогичные механизмы. Откройте для себя мировые исследования производить мысли, вопреки текущим предположениям многих теоретиков. Во-первых, квантовые эффекты не иметь временные свойства, необходимые для нейронной обработки информации. Во-вторых, есть существенные физические препятствия для любой органической реализации квантовых вычислений. В-третьих, нет психологического. через квантовую теорию. Мы пришли к выводу, что для понимания работы мозга вряд ли потребуются квантовые вычисления. Альфинито, Э., и Витиелло, Г. (2000).Диссипативная квантовая модель мозга: как память локализуется в коррелированных областях Оллман, Дж. М., Хаким, А., Эрвин, Дж. М., Нимчинский, Э., и Хоф, П. (2001). Передняя поясная кора: e volu - Интерфейс между эмоциями и познанием. Анналы Нью-Йоркской академии наук, 935, 107–117. Оллман, Дж. М., Хаким, А., и Уотсон, К. (2002). Две филогенетические специализации человеческого мозга. Невро - Карр, К.Э., и Фридман, Массачусетс (1999). Эволюция систем временного кодирования. Нейронные вычисления, 11, 1–20. Крисли, Р. (1997). Обучение на несуперпозиционных квантовых нейрокомпьютерах. В П . Пюлькканен и П . Пылкко (ред.), Черчленд, П . С. (1998). Brainshy: Ненейронные теории сознательного опыта. В S. R. Hameroff, A. W . Кашняк и А. С. Скотт (редакторы), На пути к науке о сознании II: второй Тусонский спор и де- Кори Д. Г., Фахми А. Ф. и Гавел Т. Ф. (1997). Объединение квантовых вычислений с помощью ядерного магнитного резонанса Крик, Ф. К., и Коч, К. (1990). К нейробиологической теории сознания. Семинары по нейронаукам, Дамасио, А. Р. (1999). Ощущение того, что происходит: Тело и эмоции в создании сознания. Нью-Йорк: Дехане С., Спелке Э., Пинель П., Станеску Р. и Цивкин С. (1999, 7 мая). Источники математического мышления: Быть - Дойч, Д. (1985). Квантовая теория, принцип Черча–Тьюринга и универсальный квантовый компьютер. Приступить - Элиасмит, К. (2001). Привлекательный и нескромный: критика двух предполагаемых достоинств динамистской теории сознания. Элиасмит С. и Андерсон С. Х. (2003 г.). Нейронная инженерия: вычисления, представление и динамика в Фейнман, Р. П. (1982). Моделирование физики с помощью компьютеров. Международный журнал теоретической физики, 21, Флад, П . (2002). Общие анестетики. В Э. К. Перри, Х. Эштон и А. Янг (ред.), Нейрохимия сознания - Галлистел, Ч. Р. и Гельман, Р. (2005 г.). Математическое познание. В KJ Holyoak & RJ Morrison (Eds.), The Camp- Справочник по мышлению и рассуждениям (стр. 559–588). Кембридж, Англия: Издательство Кембриджского университета. Гарретт К.М. и Ган Дж. (1998). Усиление активности рецептора γ-аминомасляной кислоты под действием α-хлоралозы. Журнал Груш Р. и Черланд П . С. (1995). Пробелы в трудах Пенроуза. Журнал исследований сознания, 2 (1), 10–29. Хаган С., Хамерофф С. Р. и Тушински Дж. А. (2002). Квантовые вычисления в микротрубочках мозга: декогеренция Хамерофф, С. (1998a). Анестезия, сознание и гидрофобные карманы — единая квантовая гипотеза ан- Хамерофф, С. (1998b). Квантовые вычисления в микротрубочках мозга? Модель Пенроуза-Хамероффа Orch OR Хокинг, С. (1997). Возражения бессовестного редукциониста. В книге М. Лонгэра (ред.), "Большие, маленькие и Джонсон Р. К. (2001 г.). Ученые активируют нейроны с помощью квантовых точек. EETimes. Получено 16 июня 2005 г. из ЛаФорт Г., Хейс П. и Форд К. (1998). Почему теорема Гёделя не может опровергнуть вычислительный подход. Искусственный интеллект — Лакофф Г. и Нуньес Р. (2000). Откуда взялась математика: как воплощенный разум привносит математику в реальность Мачамер, П., Дарден, Л., и Крейвер, К.Ф. (2000). Думая о механизмах. Философия науки, 67, 1–25. Манастер-Рамер, А., Задрозны, В., и Савич, В. Дж. (1990). Гёдель редукс. Науки о поведении и мозге, 13, Нанопулос Д.В. (1995). Теория работы мозга, квантовая механика и суперструны. Проверено 15 июня 2005 г. Нильсен, Массачусетс, и Чаунг, И.Л. (2000). Квантовые вычисления и информация. Кембридж, Англия: Кембридж Нимчинский, Э. А., Гилиссен, Э., Оллман, Дж. М., Перл, Д. П., Эрвин, Дж. М., и Хоф, П. Р. (1999). Нейрон морфологический тип, уникальный для человека и человекообразных обезьян. Труды Национальной академии наук США, 96, Пенроуз, Р. (1997). Физика и разум. В М. Лонгэйр (ред.), Большое, малое и человеческий разум (стр. Рике, Ф., Варланд, Д., де Рюйтер ван Стевенинк, Р., и Биалек, В. (1997). Спайки: изучение нейронного кода. Кэм - Шапиро, С. (2003). Механизм, истина и новый аргумент Пенроуза. Журнал философской логики, 32, 19–42. Шор, П . В . (1994). Алгоритмы квантовых вычислений: дискретные логарифмы и факторинг. У С. Гольдвассера (Ed.), Труды 35-го ежегодного симпозиума по основам компьютерных наук (стр. 124–134). Лос Зигварт Р., Кренбюль К., Ламберт С. и Рудольф У. (2003). Мутационный анализ молекулярных требований для действия общих анестетиков на рецептор γ-аминомасляной кислотыA подтипа, α 1 β 2 γ 2. BMC Pharmacol - Смит, Массачусетс, и Шадмер, Р. (2000). Коррекция ошибок и базальные ганглии. Тенденции в когнитивных науках, 4, Смоленский П . (1994). Вычислительные теории разума. В S. Guttenplan (Ed.), дополнение к философии Стериаде М., Маккормик Д. А. и Сейновски Т . Дж. (1993, 29 октября). Таламокортикальные колебания во сне - Стибер, М. (2005). Точность синхронизации всплесков и коррекция нейронных ошибок: локальное поведение. Нейронные вычисления, 17, Стибер М. и Холдерман Т . (2004, июль). Глобальное поведение нейронной коррекции ошибок. Доклад, представленный на Interna- Тегмарк, М. (2000). Значение квантовой декогеренции в мозговых процессах. Физический обзор E 61, 4194–4206. Вандерсипен, Л.М.К., Штеффен, М., Брейта, Г., Яннони, К.С., Шервуд, М.Х., и Чуанг, И.Л. (2001, декабрь 20). Экспериментальная реализация алгоритма квантового факторинга Шора с использованием ядерного магнитного резонанса. Природа, Вос, М. Х., Раппапорт, Ф., Ламбри, Дж. К., Бретон, Дж., и Мартин, Дж. Л. (1993, 27 мая). Визуализация когерентных ню- Уэлч, Г. Р. (ред.). (1986). Флуктуирующий фермент: неравновесные проблемы в физических науках и биологии. Уильямс, Д. Б., и Акабас, М. Х. (2002). Структурные доказательства того, что пропофол стабилизирует различные ГАМК-рецепторы Вуттерс, В . К. и Зурек В . Х. (1982, 28 октября). Отдельный квант нельзя клонировать. Природа, 299, 802–803. На данный момент из различных дисциплин/исследований было выделено 54 аспекта/суб-аспекта/понятия личности: [1] концептуальная самость, [2] контекстуализированная самость, [3] ядро самости, [4] диалогическое Я, [5] экологическое Я, [6] воплощенное Я, [7] эмерджентное Я, [8] эмпирическое Я, [9] экзистенциальное Я, [10] расширенное Я, [11] вымышленное «я» (не-я), [12] взрослое «я», [13] межличностное «я», [14] материальное «я», [15] нарративное «я», [16] философское «я», [17] физическое Я, [18] частное Я, [19] общественное Я, [20] репрезентативное Я, [21] самое дно, существенное Я, [22] семиотическое Я, [23] социальное Я, [24] прозрачное Я , и [25] вербальное «я», [26] прото-я, [27] автобиографическое «я» или непрерывное «я», [28] самосознательное «я» с чувством собственности на тело, агентское авторство мыслей и восприятия, [29] работающее «я». , [30] феноменальное Я, [31] телесное Я, [32] минимальное Я lf, [33] воспринимаемое Я и [34] свободное энергетическое Я, [35] нервное Я, [36] синаптическое Я, [37] срединное Я, [38] межличностное Я, [2] концептуальное Я. Я, [39] эмпирические аспекты Я, [40] аффективные аспекты Я, [41] ситуативные аспекты Я, [42] духовное Я, [43] «грань Я», связанная с генетическими и зарегистрированными/опубликованными информация во время основной работы/кармы/действия жизни», [44] непосредственное/моментальное «я», [45] когнитивное «я», [46] «я» как напряжённое время серии А (прошлое, настоящее, будущее) или «я» как существование сделано/составлено из времени, [47]. «Каузальное я», [48] волевое я, [49] перспективное я, [50] трансцендентальное я, [51] метафизическое я, [52] я как чистое Сознание или «Чистая Самонаблюдающая Система», Дживатман/Атман ( = Брахман) веданты, шиваизма и т. д., [53] самоосознающее, независимое, вечное/бессмертное, пассивное инвариантное я (ПИС) (индивидуализированный Пуруша, Дришта/свидетель) происходит из неинтерактивного дуализма, основанного на Санкхье. и [54] индивидуальное двухаспектное «я» IDAM для каждой из вышеупомянутых граней «я». Мы можем разделить все представления о себе на две группы: (I) «Я» Джемса (я-объект в смысле феноменологии (переживание себя, феноменальное «я»)): «Я» Витгенштейна («Я вижу себя в зеркало») и/или «Я» Витгенштейна («Я вижу себя в зеркале»), сюда входят понятия/значения/определения/суб-аспекты/фасеты себя, как в [1]–[43]. Другими словами, «я» (я-объект) — это СЭ «я», т. е. самоощущение/сознание/осознание, которое может включать в себя ядро Дамасио (аспект нп) и «я» (аспект нп), обладающее нервно-физическими свойствами. базис (NBP) = CSMS-NN Нортоффа и др. и его активность = p-аспект самосвязанного состояния системы мозг-мозг в рамках IDAM (II) «Я» Джеймса (я-субъект (SAS) ), метафизическое Я: «Я как метафизический факт того, что сознание субъективно: «Мыслитель, который мыслит») в смысле метафизики (существование Я); сюда входят понятия/смыслы/определения/подаспекты/ грани себя: [44]-[54]. Другими словами, «я» (я-субъект) есть переживающий/познающий/мыслящий/действующий; это НЕ SE себя. Далее мы можем разделить САС на два типа/грани: (IIa) САС в [44]-[49], которые имеют соответствующую нейронно-физическую основу (NPB) и (IIb) САС в [50]-[53], которые имеют соответствующие тонкая мозго-телесная основа (SBB). Другими словами, если йоги правы в том, что САС переживает физическую смерть, тогда существуют два аспекта САС: (IIа) САС-в-ГПБ (например, когнитивная самость) со своим собственным неотделимым НПБ и (IIб) САС-в-СББ ( например, метафизическая самость) со своим собственным неотделимым SBB.[54] В IDAM мы принимаем оба аспекта SAS без какой-либо внутренней несогласованности. В ИДАМ (нераздельный двухаспектный монизм) «я» — это переживающий/познающий/актор (исполнитель действий) как нефизический (нп) аспект связанного с САС состояния мозгово-мозговой системы субъекта с соответствующими либо NPB или SBB как неотделимый физический (p) аспект. Просто представьте, что вы стоите перед зеркалом. (IIa) Если SAS с его неотделимым SBB находится в GPB, то OBEr будет испытывать два тела: (a) весь SBB и (b) GPB ниже шеи, здесь SBB накладывается на GPB. Если SAS-в-SBB накладывается на SAS-в-GPB, а SBB накладывается на NPB всех других аспектов себя. (IIb) Если SAS с его неотделимым SBB находится в SBB, то OOBer будет испытывать два тела: (a) SBB (ниже шеи) и (b) весь GPB; здесь SBB не накладывается на GPB, SAS-в-SBB не накладывается на SAS-в-GPB и SBB не накладывается на NPB всех других аспектов себя. Например, йог Сатья Пракаш Дубей (СПД) пребывал в СББ во время своего ВТП, потому что он упомянул, что «видел»/переживал весь свой ЗТП вместе с его окружением. В IDAM дело не в том, что объединение различных прото-переживаний (предшественника SE) приводит к определенному SE (субъективному опыту), такому как покраснение, как это предлагается в панпсихизме. Вместо этого он отбрасывает несвязанные состояния в суперпозиции всех возможных онтических состояний, чтобы достичь конкретного состояния для конкретных SE. Это достигается при формировании конкретной нейронной сети и последующей обработке информации при выполнении всех остальных необходимых условий. В конце концов, конкретное состояние онтического сознания выбирается «я» посредством взаимодействия между сигналами, связанными с собой, с результатом совпадения/несовпадения нейронно-физических сигналов, зависящих от стимула, с прямой связью (FF) с когнитивными функциями. сигналы обратной связи, зависящие от памяти (FB). Конечно, в резюме Фишера нет ничего сумасшедшего. Специалист по квантовым свойствам материалов, он работал в IBM, а затем в Microsoft Research Station Q, разрабатывая квантовые компьютеры. Сейчас он профессор Института теоретической физики им. Кавли Калифорнийского университета в Санта-Барбаре. В этом году он получил часть премии Оливера Э. Бакли Американского физического общества по физике конденсированных сред, многие лауреаты которой стали лауреатами Нобелевской премии. Дело в том, что он затронул тему, которую многие физики предпочли бы просто избегать. «Использует ли мозг квантовую механику? Это совершенно законный вопрос», — говорит Фишер. С одной стороны, он прав — и ответ — да. Мозг состоит из атомов, а атомы подчиняются законам квантовой физики. Но Фишер на самом деле задается вопросом, могут ли странные свойства квантовых объектов — находиться в двух местах одновременно, кажущееся мгновенное влияние друг на друга на расстоянии и т. д. — объяснить все еще вызывающие недоумение аспекты человеческого познания. А это, оказывается, действительно очень спорный вопрос. Самое основное возражение исходит из принципа бритвы Оккама, согласно которому самое простое объяснение обычно является лучшим. С этой точки зрения современные неквантовые представления о работе мозга работают просто отлично. «Появляется все больше доказательств того, что мы можем объяснить все интересное, связанное с разумом, с точки зрения взаимодействия нейронов», — говорит философ Пол Тагард из Университета Ватерлоо в Онтарио, Канада. С этим согласен физик Дэвид Дойч из Оксфордского университета. «Есть ли необходимость обращаться к квантовой физике для объяснения познания?» он спросил. «Я не знаю ни одного, и я был бы удивлен, если бы он появился». Фишер менее уверен, указывая на то, что современные представления о воспоминаниях далеко не верны — например, что они хранятся в архитектуре нейронных сетей или в соединениях между нейронами. «Моя интуиция подсказывает, что в нейробиологии есть много вещей, которые остаются загадочными», — говорит Фишер. Так почему бы не посмотреть, есть ли квантовые объяснения получше? Возможно, потому что мы уже были здесь раньше. В 1989 году оксфордский математик Роджер Пенроуз предположил, что никакая стандартная классическая модель вычислений никогда не сможет объяснить, как мозг производит мысли и сознательный опыт. Это предложение заинтриговало многих людей, в том числе анестезиолога из Аризоны по имени Стюарт Хамерофф, который предложил особый способ задействования квантовых эффектов. Суть идеи заключалась в том, что микротрубочки — белковые трубки, составляющие опорную структуру нейронов, — используют квантовые эффекты, чтобы существовать в «суперпозиции» двух разных форм одновременно. Каждая из этих форм представляет собой бит классической информации, поэтому этот изменяющий форму квантовый бит или кубит может хранить в два раза больше информации, чем его классический аналог. Добавьте к этому запутанность — квантовую функцию, которая позволяет состояниям кубитов оставаться переплетенными, даже если они не находятся в контакте, — и вы быстро создадите квантовый компьютер, который может обрабатывать и хранить информацию гораздо эффективнее, чем любой классический компьютер. На самом деле, предположил Пенроуз, то, как такой компьютер может одновременно получать множество ответов и комбинировать эти ответы по-разному, как раз и объясняет особую гениальность мозга. Пенроуз и Хамерофф совместно работали над этой идеей, и они вместе с другими некоторое время обсуждали ее как разумное предложение. Но вскоре стали появляться дыры. С точки зрения физики, самой фундаментальной проблемой было время когерентности. Суперпозиция и запутанность — чрезвычайно хрупкие явления. Представьте человеческую пирамиду исполнителей, пересекающих высокий провод на одноколесном велосипеде, и вы поймете эту идею. Малейшее волнение и их хватка соскальзывает. В случае квантовой системы она «декогерируется» до стандартного классического состояния, если ее потревожит тепло, механическая вибрация или что-то еще. Информация, хранящаяся в квантовых состояниях, обычно теряется в окружающей среде. Эта проблема препятствовала попыткам физиков, в том числе Фишера, за последние два десятилетия разработать квантовый компьютер любого значительного размера. Даже в условиях криогенного охлаждения и механической изоляции сложно поддерживать когерентность сетей кубитов достаточно долго, чтобы делать что-либо, выходящее за рамки возможностей классических компьютеров. В теплом, влажном мозгу, с его супом из трясущихся, толкающихся молекул, это становится практически невозможным. Нейроны удерживают информацию в течение микросекунд или более при ее обработке, но расчеты показывают, что суперпозиции микротрубочек будут длиться только от 10–20 до 10–13 секунд. Нейрофилософ Патрисия Черчленд подытожила то, что стало господствующей точкой зрения: «Пыль пикси в синапсах обладает такой же объяснительной силой, как и квантовая когерентность в микротрубочках», — писала она в 1996 году. "Поддержание квантовых эффектов в теплом, влажном мозгу должно быть невозможным" Фишер разделяет этот скептицизм. «Когда они начали говорить о микротрубочках, я сразу понял, что это бессмысленно», — говорит он. «Невозможно работать с квантовой информацией, если вы не можете контролировать ее и не допускать ее взаимодействия с окружающей средой». Но в равной степени, подумал он, не было бы странно, если бы эволюция этого не сделала? У жизни были миллиарды лет, чтобы «открыть» квантовую механику, и ее сложный молекулярный аппарат дает ей средства для ее использования. Даже если электрические импульсы между нейронами в мозге — то, что хорошо описано классической физикой — являются непосредственной основой мышления и памяти, скрытый квантовый слой может частично определять, как эти нейроны соотносятся и срабатывают. Личный интерес Фишера к этому предмету начался довольно окольным путем, когда он задавался вопросом о стойкости психических заболеваний среди близких ему людей, а также об эффективности лекарств, используемых для их лечения. «Никто на самом деле не знает, как работают какие-либо психиатрические препараты», — говорит он. На это есть причина. Это потребует гораздо лучшего понимания того, что наркотики пытаются изменить: человеческий разум. Изначально внимание Фишера привлекал литий, который входит в состав многих препаратов, стабилизирующих настроение. Просматривая научную литературу, он наткнулся на один конкретный отчет 1986 года, который заставил его задуматься. В нем описан эксперимент, в котором крысам давали один из двух стабильных изотопов лития: литий-6 и литий-7. Когда дело доходило до ухода за щенками, ухода за щенками, строительства гнезда, кормления и некоторых других мер, те, кто получал литий-6, были значительно более активны, чем контрольные группы или те, кто получал литий-7 (Biological Psychiatry, vol. 21, стр. 1258). Именно эта статья натолкнула Фишера на мысль, что, возможно, пришло время снова открыть всю банку квантового познания с червями. Все атомные ядра, как и элементарные частицы, из которых они состоят, обладают квантово-механическим свойством, называемым спином. Грубо говоря, спин определяет, насколько ядро «чувствует» электрические и магнитные поля; чем выше спин, тем больше взаимодействие. Ядро с самым низким значением спина, равным 1/2, практически не взаимодействует с электрическими полями и лишь очень слабо взаимодействует с магнитным полем. Таким образом, в такой среде, как мозг, где много электрических полей, ядра со спином 1/2 будут особым образом изолированы от возмущений. Ядра со спином 1/2 не распространены в природе, но вот в чем дело.Значение вращения лития-6 равно 1, но известно, что в той химической среде, которая находится в мозгу, в солевом растворе на водной основе присутствие дополнительных протонов воды заставляет ее действовать как ядро со спином 1/2. . Эксперименты еще в 1970-х годах показали, что ядра лития-6 могут удерживать стабильный спин в течение 5 минут. Если в вычислениях мозга есть элемент квантового контроля, рассуждал Фишер, успокаивающее действие лития может быть связано с включением этих необычайно когерентных ядер в химию мозга. И не только это. Литий-6 не встречается в природе в мозге, но встречается в одном ядре со спином 1/2, и он является активным участником многих биохимических реакций: фосфор. Семя в голове Фишера начало прорастать. «Если в мозгу происходит квантовая обработка, ядерное вращение фосфора — единственный способ, которым это может произойти», — говорит Фишер. После исчерпывающих расчетов времени когерентности различных молекул на основе фосфора в биологических условиях Фишер обнародовал информацию о кубите-кандидате. Это структура фосфата кальция, известная как молекула или кластер Познера. Он был идентифицирован в костном минерале в 1975 году, и его также видели плавающим, когда в лаборатории изготавливали искусственные жидкости организма, то есть воду с добавленными биологическими молекулами и минеральными солями. Когда Фишер оценил время когерентности этих молекул, оно составило колоссальные 10 5 секунд — целый день. Он также определил, по крайней мере, одну химическую реакцию в мозгу, которая, по его мнению, естественным образом вызовет запутанные когерентные состояния между ядерными спинами внутри молекул Познера. Это процесс, связанный с абсорбцией кальция и метаболизмом жиров, в котором используется фермент, называемый пирофосфатазой. Этот фермент расщепляет структуры, состоящие из двух взаимосвязанных ионов фосфата, с образованием двух одиночных ионов. Теоретически, по крайней мере, ядерные спины в этих двух ионах должны быть квантово запутаны. Высвобождая их в жидкость, окружающую клетки, они могут соединяться с ионами кальция, образуя молекулы Познера. Если все это так, внеклеточная жидкость мозга может быть переполнена сложными кластерами сильно запутанных молекул Познера. Оказавшись внутри нейронов, эти молекулы могут начать изменять то, как клетки сигнализируют и реагируют, начиная формировать мысли и воспоминания (см. схему). Фишер опубликовал подробности своего предложения в Annals of Physics в прошлом месяце (том 362, стр. 593). Он признает, что многое из этого весьма спекулятивно. «Я все еще на стадии рассказывания историй, — говорит он. «Мне нужно провести несколько экспериментов». Первый тест будет заключаться в том, существуют ли молекулы Познера в реальных внеклеточных жидкостях. Если да, то могут ли они запутаться? Фишер предполагает проверить это в лаборатории, вызывая химические реакции, которые, как предполагается, запутывают спины ядер фосфора, заливая полученный раствор в две пробирки и ища квантовые корреляции между светом, испускаемым ими. Наблюдайте за такими корреляциями, и вы, возможно, начнете приводить доводы в пользу квантового познания. «Этот тест можно провести, и я позабочусь об этом», — говорит Фишер. Пенроуз, как и следовало ожидать, пока в восторге от этой истории. «Стюарт Хамерофф и я уже давно придерживаемся мнения, что ядерные спины могут быть важным компонентом долговременной памяти», — говорит он. "Идея Мэтью Фишера могла бы внести очень позитивный вклад в эту картину". Однако Пенроуз по-прежнему поддерживает свою гипотезу о микротрубочках, рассматривая новое предложение как простое дополнение, обеспечивающее длительную память. «Феномен сознания, скорее всего, связан с квантовыми действиями взаимосвязанных микротрубочек», — говорит он. Для Пенроуза сознание связано с гравитацией, действующей на квантовые состояния и тем самым вызывающей их декогерентность; По его словам, микротрубочки более массивны, чем ядра, и поэтому с большей вероятностью могут быть причиной этого взаимодействия. Фишер предпочел бы не идти по этому пути и говорит, что старательно избегал любого упоминания слова на букву «с» — сознание — в своей статье, сосредоточившись вместо этого на более четко определенных понятиях, таких как память. Возможно, его предложение и не безумие, но достаточно ли оно, чтобы убедить скептиков снова искать квантовые эффекты в мозге? Тагард объявляет себя непредубежденным. Он указывает на накопленные за последнюю четверть века свидетельства того, что другие биологические процессы, такие как фотосинтез, включают долгоживущие когерентные квантовые состояния. Влатко Ведрал из Оксфордского университета также видит некоторую ценность в работе Фишера. Он говорит, что идея о том, что теплый, влажный мозг слишком грязен, чтобы иметь полезную связность, является «простодушной».Кроме того, он не уверен, какую именно роль может играть механизм Фишера. "Но, по крайней мере, он предложил эксперименты, которые могли бы помочь в дальнейшем изучении этого вопроса", – говорит он. "Идея о том, что мозг слишком запутан для квантовых эффектов, простодушна" Если есть какие-то намеки на успех, у Фишера есть множество идей для проверки. Есть вопрос о литии, а также о том, могут ли связанные с этим спиновые эффекты объяснить влияние ртути на мозг — явление, которое стало известно как болезнь безумного шляпника, потому что изготовление шляп традиционно включало длительное воздействие ртути. Некоторые широко распространенные изотопы ртути имеют ненулевой ядерный спин и могут декогерировать ядерные спины фосфора, если попадут внутрь молекулы Познера. Вопросы продолжают поступать. Вызывает ли удар по голове потерю памяти, потому что вызывает декогерентность? Является ли ядерный спин причиной того, что вы можете изменить состояние мозга с помощью транскраниальной магнитной стимуляции, которая запускает магнитное поле в мозгу? Фишер работает с нейробиологами и молекулярными биологами в Стэнфордском университете в Калифорнии, где он сейчас находится в творческом отпуске, над решением таких вопросов. Он признает, что большинство из них пришлось долго убеждать. Джонджо Макфадден, молекулярный биолог из Университета Суррея в Гилфорде, Великобритания, — один из исследователей, которого еще предстоит убедить. Он снова обращается к бритве Оккама. «В нем слишком много кусочков, которые нужно скрепить, чтобы получилась связная история», — говорит он. «Если какой-то один аспект отсутствует, все разваливается». Тагард тоже ждет падения. «Нужен ли вам этот дополнительный уровень объяснения для объяснения интересных психологических явлений? Я так не думаю», — говорит он. Но это не повод серьезно не оценивать такие предложения, добавляет он. «Одна из сильных сторон науки заключается в том, что люди пробуют разные подходы, и вы получаете конкурирующие объяснения. Это все хорошо. Я просто вкладываю деньги в другой вариант». Тем временем Фишер вкладывает свои деньги в дело: он потратил 20 000 долларов собственных денег на регистрацию патента на лечение депрессии и подобных психических состояний соединениями, обогащенными литием-6. Однако, возможно, уместно, что он остается в раздумьях о том, приведет ли это к чему-либо. «Может ли квантовое познание объяснить те вещи, которые отсутствуют в нашем понимании нейронауки?» — рефлекторно спрашивает он. «Возможно, да». (Изображения: Эйко Ояла, Superstock) Эта статья появилась в печати под заголовком «Немного в раздумьях»Квантовые компьютеры могут принести огромные успехи в исследованиях мозга
Источник: IBM.
Ричард Фейнман, «Моделирование физики с помощью компьютеров» От научной фантастики к техническим фактам
Проблема сравнения мозга и компьютеров
Преодоление разрыва между квантовыми вычислениями
Майкл Хартманн ( Университет Эрлангена-Нюрнберга, Германия)Связанные
Подростки, находящиеся в состоянии стресса, справляются со стрессом в Интернете, но немного помогает
Автоматизация подпитывает антииммиграционные страхи. Не пора ли переосмыслить то, как мы об этом говорим?
Технологии в контексте: неожиданные социальные преимущества постоянного подключения
Реклама
C-слово
Читайте также: