Friday, January 18, 2019

Квантовое сознание



.. Мэтью Фишер (Matthew P.A. Fisher), физик из университета Санта-Барбары в Калифорнии, после успешного лечения депрессии в конце 1980-х заинтересовался нейробиологическими механизмами работы антидепрессантов и размышлял о возможности квантовых процессов в головном мозге. Мэтью Фишера поразили данные учёных Корнеллского университета, в 1986 году исследовавших влияние изотопов лития на крыс и получивших отличия в поведении крыс, получавших изотопы лития-6 и лития-7. Фишер предположил, что, при идентичных химических свойствах и небольшом отличии атомных масс изотопов лития, разница в поведении крыс объясняется спинами атомов и временем декогеренции. Литий-6 имеет меньший спин и, соответственно, может дольше лития-7 оставаться «запутанным», что, по рассуждениям Фишера, могло указывать на то, что квантовые явления могут иметь функциональную роль в когнитивных процессах. В течение пятилетних поисков хранилища квантовой информации в мозге Фишер определил на эту роль атомы фосфора, которые, по его мнению, при связывании с ионами кальция могут давать достаточно стабильный кубит. В 2015 году Мэтью Фишер опубликовал в журнале «Анналы физики» статью о гипотезе, постулирующей, что ядерные спины атомов фосфора могут служить чем-то вроде кубитов в головном мозге, что может позволить мозгу функционировать по принципу квантового компьютера. В статье Фишер заявил, что идентифицировал уникальную молекулу (Ca9(PO4)6), сохраняющую «нейро-кубиты» в течение достаточно длительного времени[8][9].

https://ru.wikipedia.org/wiki/Квантовое_сознание

Tuesday, January 15, 2019

Интерфейсы «мозг-компьютер»

https://lenta.ru/articles/2015/04/04/interface/

Интерфейс мозг-компьютер или нейрокомпьютерный интерфейс (ИМК, НКИ, brain-computer interface, BCI) представляет собой систему, позволяющую управлять каким-либо внешним устройством при помощи сигналов, генерируемых мозгом, не используя при этом мышечную активность.
В ходе работы системы ИМК осуществляется:
                 регистрация мозговой активности,
                 выделение полезной информации из сигнала
                 формирование управляющих команд на основе этой информации

В нашем центре был разработан и протестирован интерфейс мозг-компьютер, основанный на распознавании воображаемых и реальных движений с помощью электроэнцефалографии (ЭЭГ).

                                                
                                                                         Демонстрация интерфейса
В основе возможности декодирования ЭЭГ в нашем интерфейсе лежит установленная в результате многолетних исследований усреднённая картина представления органов человека на сенсомоторной коре, которая позволяет сформировать ожидание относительно паттернов электрической активности, дифференцирующих различные состояния. В данный момент, наш интерфейс позволяет различать несколько состояний: представление движений правой рукой, левой рукой, ногой и языком, а так же состояние покоя.

Saturday, January 12, 2019

Искусственный нейрон

Созданы искусственные нейроны, которые смогут заменить нейроны головного мозга человека

16 июля 2015



Одной из функций нейронов головного мозга является передача сигналов, которая осуществляется, согласно результатам некоторых наблюдений, со скоростью около 1 триллиона бит в секунду. Передача информации осуществляется при помощи некоторых химических соединений, называемых нейромедиаторами, но очень часто происходит то, что нервные клетки теряют чувствительность или оказываются неспособны к выработке собственных нейромедиаторов. Это приводит к возникновению неврологических заболеваний, которые пока еще пытаются лечить по старинке, медикаментозными методами или при помощи электрического воздействия.

Однако, группа ученых из нескольких научных учреждений из Швеции разработала синтетический нейрон, способный естественным образом «общаться» с обычными органическими нейронами. Внедрение таких синтетических нейронов в поврежденные области головного мозга может восстановить пути распространения нервных сигналов, что может стать самым эффективным способом лечения множества неврологических заболеваний.

Искусственный нейрон работает точно также, как и его естественный аналог. Своим одним концом он обнаруживает наличие химического сигнала, передает этот сигнал на другой конец при помощи переноса электрического заряда, и испускает собственный нейромедиатор из резервуара на втором конце.



Структура искусственного нейрона



Пока ученые проверили работу искусственных нейронов, изготовленных из органических биоэлектронных полимерных материалов лишь только в лабораторных условиях. Помещая чувствительный конец искусственного нейрона в раствор, содержащий набор определенных химикатов, ученые отслеживали электрические изменения, происходящие в структуре нейрона, которые привели к высвобождению заданного количества вещества-нейромедиатора из резервуара на втором конце нейрона. Другими словами, ученые убедились в том, что созданный ими искусственный нейрон функционирует должным образом.

Одной из причин, по которой испытания искусственных нейронов проводятся лишь в чашке Петри, являются их относительно большие размеры. Но следующими шагами, которые намерены сделать шведские ученые, станет миниатюризация структуры искусственного нейрона, после чего его можно будет имплантировать в мозг подопытного животного, где будет проведена проверка работоспособности в реальных условиях. И если все это закончится успехом, то на основе таких синтетических нейронов можно будет создавать искусственные нервные ткани, при помощи которых можно будет полностью восстанавливать пути распространения нервных сигналов, нарушенные в результате болезней или травм.

Thursday, December 27, 2018

Что было до Большого взрыва: удивительная модель Вселенной


Василий Макаров

Команда физиков предложила новую модель того, как был устроен мир до Большого взрыва. По их мнению, наша Вселенная сообщается со своей зеркальной копией, где время идет задом наперед.

Незадолго до своей смерти Стивен Хоккинг в одном интервью сравнил пространственно-временные изменения, связанные с Большим взрывом, с Южным полюсом: «В мире нет ничего южнее Южного полюса — так же и до Большого взрыва не было ничего».

Однако другие физики утверждают, что существует нечто большее, чем пресловутый Большой взрыв. Некоторые предполагают, что «по ту сторону» этого события находится зеркальная Вселенная, где время движется в обратную сторону. Другие высказываются в пользу гипотезы «восстанавливающейся» Вселенной. Используя немного другой подход, физики Тим А. Кословски, Флавио Меркати и Дэвид Слоан придумали новую модель.

Суть концепта такова: в свое время физики обнаружили множество античастиц — антинейтрино, антипротоны, антигелий и так далее. Они задались закономерным вопросом: что было бы, если бы Вселенная состояла по большей части из антивещества? Как выглядел бы мир, звезды, планеты, живые существа?
Если просто подменить материю антиматерией в уравнениях, то никакого внятного результата не будет (хотя бы потому, что уравнения эти были созданы в рамках привычной нам Вселенной). Поэтому был разработан концепт «зеркального» мира, где все частицы будут вести себя как зеркальные копии самих себя. Полная инверсия. В 1964 году Джеймс Кронин и Вэл Фитч даже получили Нобелевскую премию за эксперимент, доказывающий, что в таких условиях законы нашей Вселенной работать не будут.

Как поведет себя в таком случае время — тоже непонятно. Новая же модель не опровергает теорию относительности. Ее основа — так называемая «точка Януса», или янус-поинт. Она была названа в честь двуликого римского божества. Тяжело сказать, что она представляет собой (и существует ли) в физическом смысле.

Однако физики предположили, что при перемотке времени вспять Вселенная сначала сольется в двухмерный «блин», а затем вновь развернется в трехмерную структуру — только зеркально отраженную.

Почему это важно? С развитием прикладного использования физики и в частности квантовых технологий ученым необходимы модели, которые, к примеру, могли бы достоверно объяснить такое явление, как сингулярность. Точка Януса также хороша тем, что с ее помощью можно понять, откуда в нашей Вселенной берется антивещество, и спрогнозировать его дальнейшую динамику.

Tuesday, December 4, 2018

Квантовые вычисления

гуглеревод :)

https://www.linkedin.com/pulse/20-amazing-facts-quantum-computing-everyone-should-read-bernard-marr

Бернард Марр

...


1. Квантовые вычисления направлены на то, чтобы воспользоваться необычными свойствами, которые проявляют материя, когда мы начнем изучать его на уровне деталей ниже уровня атома - субатомного или квантового уровня.

2. В то время как обычный компьютер использует двоичные «биты» (один и ноль) в качестве процесса вычисления, квантовый компьютер использует квантовые биты, знает как кубиты, которые могут существовать одновременно в обоих состояниях, а также во многих других состояниях между ними.

3. Кубицы демонстрируют свойства квантового переплетения - явление, которое означает, что пары или группы частиц не могут быть измерены или описаны независимо друг от друга - они «запутаны», а их состояние зависит от состояния других частиц в группе.

4. Из-за факторов, которые до сих пор не полностью понятны, несмотря на все усилия Эйнштейна, Шредингера и многих других, поскольку, похоже, что частицы, связанные таким образом, могут передавать информацию между собой, хотя теоретически они могут быть неограниченным расстоянием Кроме.

5. Ученые-компьютерщики, работающие на квантовых компьютерах, считают, что в будущем можно будет использовать эти механизмы и создать компьютеры, которые будут в миллионы раз эффективнее всего того, что доступно сегодня.

Между тем, в реальном мире ...

6. Возможность квантовых вычислений была впервые предложена физиком Ричардом Фейнманом в 1982 году.

7. В 1994 году математик Питер Шоу продемонстрировал, как квантовые вычисления могут быть использованы для взлома общедоступных стандартов шифрования, многие из которых все еще используются сегодня.

8. DARPA представила онлайн первую в мире операционную квантовую сеть в 2003 году, открыв новые горизонты в области квантовых вычислений, а также защищенных коммуникаций.

9. В 2012 году в Ванкувере, Британская Колумбия, был создан первый в мире специализированный коммерческий бизнес, ориентированный на квантовые вычисления - 1Qbit.

10. IBM запустила Q, которая предлагает услуги по квантовым вычислениям с 5 кубитами через облако в 2016 году. В прошлом году она повысила до 20 кубитов мощности квантовой обработки.

11. Организации, которые, как известно, используют инфраструктуру квантовых вычислений D-Wave, включают Google, NASA и Lockheed Martin.

Защитники

12. Satya Nadella, генеральный директор Microsoft: «В мире заканчиваются вычислительные мощности. Закон Мура выздоравливает ... [нам нужны квантовые вычисления], чтобы создать все эти богатые опыты, о которых мы говорим, весь этот искусственный интеллект ».

13. Сет Ллойд, автор «Программирования Вселенной»: «Классическое вычисление похоже на сольный голос - одна линия чистых тонов, сменяющих друг друга. Квантовый расчет похож на симфонию - многие линии тонов мешают друг другу ».

14. Дэвид Дойче, физик из Центра квантовых вычислений, Оксфордский университет: «Квантовые вычисления станут первой технологией, позволяющей выполнять полезные задачи в сотрудничестве между параллельными юниверсами».

15. Джереми О'Брайен, физик и профессор-исследователь из Университета Бристоля: «Менее чем за 10 лет квантовые компьютеры начнут превзойти повседневные компьютеры, что приведет к прорыву в искусственном интеллекте, открытии новых фармацевтических препаратов и за его пределами. Очень высокая вычислительная мощность, предоставляемая квантовыми компьютерами, может разрушить традиционные предприятия и бросить вызов нашей кибербезопасности ».

16. Geordie Rose, технический директор D-Wave: к 2028 году будут созданы интеллектуальные машины, которые могут делать все, что могут сделать люди. Квантовые компьютеры сыграли бы решающую роль в создании этого нового типа интеллекта.

Умственные изгибы Квантовые факты

17. Квантовые вычисления требуют чрезвычайно низких температур, поскольку субатомные частицы должны быть как можно ближе к стационарному состоянию, которое должно быть измерено. Ядра квантовых компьютеров D-Wave работают на уровне -460 градусов f или -273 градусов c, что на 0,02 градуса от абсолютного нуля.

18. Квантовые вычисления часто описываются как «естественные». Это связано с тем, что, хотя мы не полностью понимаем их, механизмы, лежащие в основе реального мира (которые эволюционировали по природе), явно действуют на субатомном уровне. Моделируя это с помощью компьютеров, мы делаем огромный шаг ближе к тому, чтобы смоделировать естественный мир.

19. На квантовом уровне научная фантастика, похоже, становится реальностью. Частицы могут перемещаться назад или вперед во времени и телепортироваться (квантовое туннелирование) между двумя положениями.

Одно из возможных объяснений того, почему работают квантовые компьютеры, связано с параллельными юниверсами. Было высказано предположение, что кубиты могут существовать одновременно в двух состояниях, поскольку мы наблюдаем их одновременно в нескольких вселенных.

...
https://www.linkedin.com/pulse/20-amazing-facts-quantum-computing-everyone-should-read-bernard-marr

Sunday, December 2, 2018

Кубиты на языке квантового программирования Q#

любителям языков програмирования - немножко гуглтранса для ясности :)
http://www.quicklydone.com/2018/12/qubits-in-q.html

...




На этом рисунке каждая горизонтальная линия является кубитом, каждый из которых является операцией, а время течет слева направо.

Когда мы хотим разработать язык программирования для выражения квантового вычисления, естественно возникает вопрос о том, должны ли быть представлены кубиты на языке, и если да, то каким образом. ...

Квантовые состояния как линейные типы

... Подразумевается, что программный кубит представляет собой состояние кубита, а не фактический объект. ... квантовые вычисления работают, применяя операции к физическим объектам, а не к квантовым состояниям, поэтому абстракция не соответствует оперативной реальности...

Кубиты как непрозрачные ссылки

Альтернативный подход заключается в использовании непрозрачного типа данных, который представляет ссылку на конкретную квантовую систему с двумя состояниями, будь то физическую или логическую ... Q# следуют этой модели.

Квантовые вычисления по побочному эффекту

Представление, используемое в Q #, имеет интересную импликацию, что все фактические квантовые вычисления выполняются побочным эффектом. Невозможно напрямую взаимодействовать с квантовым состоянием компьютера; он вообще не имеет программного обеспечения. ... Фактически, квантовое состояние компьютера представляет собой непрозрачную глобальную переменную, которая недоступна, за исключением небольшого набора примитивов доступа (измерений) - и даже эти аксессоры имеют побочные эффекты в квантовом состоянии и, следовательно, действительно являются «мутаторами с результатами» чем истинные аксессоры.

В общем программировании использование побочных эффектов и глобального состояния обычно обескураживается. Для квантовых вычислений, с другой стороны, они, похоже, очень хорошо соответствуют реальной физической реальности. По этой причине мы решили, что эта абстракция была правильной для использования в Q#.

Saturday, November 24, 2018


Мировые константы "пи" и "e" в основных законах физики и физиологии

https://www.nkj.ru/archive/articles/4774/