कम्प्यूटिंग
क्या दिमाग एक क्वांटम कंप्यूटर है? नई अंतर्दृष्टि कहती है कि यह हो सकता है
दिमाग एक घड़ी या कंप्यूटर के रूप में?
Consciousness, higher levels of thought, and how the brain works are still a mystery today. Over history, the functioning of the human mind has been seen विभिन्न उपमाओं के माध्यम से देखा गया है, आमतौर पर उस समय की सबसे उन्नत तकनीक का उपयोग करके.
प्राचीन ग्रीक इसे जल घड़ी के रूप में देखते थे। बाद के विचारकों ने माना कि यह शरीर के तरल पदार्थों की गति से संचालित होता है, फिर एक यांत्रिक घड़ी, फिर एक विद्युत सर्किट। आज, हम इसे एक बहुत शक्तिशाली कंप्यूटर के रूप में देखते हैं जो विद्युत संकेतों से संचालित होता है, जहाँ प्रत्येक न्यूरॉन एक प्रकार का जैविक ट्रांज़िस्टर है।
व्यावहारिक रूप से, इन सभी व्याख्याओं, जिसमें “जैविक कंप्यूटर” भी शामिल है, दिमाग के काम करने के तरीके को पूरी तरह नहीं समझा पाती हैं।
उदाहरण के लिए, दिमाग की गणना क्षमता केवल 12-25 वाट विद्युत शक्ति पर काम करती है, जो एक एलईडी लाइट चलाने के लिए भी मुश्किल से पर्याप्त है। इसके विपरीत, Nvidia का केवल एक एआई चिप 250-700W की शक्ति खपत करता है, जबकि उसकी “सोच” क्षमता बहुत कम होती है।
यह भी स्पष्ट नहीं है कि “अधिक कंप्यूटिंग शक्ति” वास्तव में जटिल विचारों और सारगर्भित तर्क उत्पन्न करने का उत्तर है या नहीं, जिससे केवल अनुमान लगाने वाले LLMs (बड़े भाषा मॉडल) से आगे बढ़ा जा सके।
इसी कारण अन्य सिद्धांत प्रस्तावित किए गए हैं, विशेष रूप से कि क्वांटम प्रभाव चेतना के उद्भव के लिए जिम्मेदार हैं।
क्या दिमाग क्वांटम है?
पेनरोज़ का समर्थन
“There is a theory dubbed “quantum consciousness,” which stipulates that brain functions and consciousness are derived from quantum effects like the collapse of the quantum wavefunction.”
यह क्वांटम भौतिकी का एक अजीब पहलू है, जहाँ कण एक साथ कई गुणों की स्थिति से एक अधिक “सामान्य” स्थिति में जाते हैं जहाँ उनका एक परिभाषित विशेषता होती है। इसे विशेष रूप से श्रोडिंगर की बिल्ली की अवधारणा द्वारा लोकप्रिय बनाया गया है।
स्रोत: Wikipedia
The quantum consciousness theory has been championed by Sir Roger Penrose, a famous physicist who won 2020 में भौतिकी में नोबेल पुरस्कार जीता, उनके खगोलभौतिकी और ब्लैक होल के गणितीय मॉडलिंग के कार्य के लिए.
स्रोत: Nobel Prize
हालाँकि वह अपने तत्काल विशेषज्ञता क्षेत्र से बाहर हो सकते हैं, पेनरोज़ की विश्व-स्तरीय प्रतिभा की प्रतिष्ठा ने इस विचार को कुछ ध्यान दिलाया।
माइक्रोट्यूब्यूल्स गणनाएँ
पेनरोज़ का सिद्धांत न्यूरॉनों में माइक्रोट्यूब्यूल्स नामक संरचनाओं पर केंद्रित है, जो कोशिकाओं की “कंकाल” बनाते हैं। ये संरचनाएँ उन गणनाओं को करने में आवश्यक हैं जो अंततः चेतना का परिणाम देती हैं। यह विचार पहले प्रकाशित हुआ1996 में.
यह सिद्धांत सामान्य एनेस्थेटिक कैसे काम करता है, यह समझा सकता है, एक प्रश्न जो लगभग एक शताब्दी के उपयोग के बावजूद अभी भी खुला है। यह ट्यूबुलिन में क्वांटम प्रभाव को बाधित करके काम करेगा, जिससे चेतना ब्लॉक हो जाएगी लेकिन अचेतन मस्तिष्क गतिविधि नहीं।
You can also watch Sir Penrose explain his theory himself in this 42-minute video:
आलोचनाएँ
The idea of quantum computing happening in the brain has been immediately criticized by a large part of the scientific community. The main problem is that quantum entanglement and collapse of the quantum wavefunction can only be observed in very special environments, generally with pure elements, vacuum, and/or very low temperature, often barely a few degrees above absolute zero.
These are also the type of conditions currently required for quantum computers, as we described in our article on the topic: “क्वांटम कंप्यूटिंग की वर्तमान स्थिति”。
An organic brain would be too warm and too complex of a medium to conduct any quantum calculation.
मस्तिष्क में क्वांटम खोजों की श्रृंखला
The idea that no quantum phenomenon could take place in the messy context of organic matter is being increasingly challenged.
We already suspect that the magnetic sense of birds, allowing them to locate the north and migrate, is linked to such a quantum effect.
When these radicals eventually react, the outcome will depend on the strength and orientation of the magnetic field. The thinking is that the bird is sensitive to this in a way that allows it to tell north from south. The process is highly quantum as the radical pair electrons are entangled, which means that they act as a single quantum object, even though they are some distance apart.
Musser, ”Radical consciousness theory?”
हालिया माप
2022 में, एक प्रयोग ने दिखाया कि मस्तिष्क में क्वांटम संकेत “हृदयस्पंदन-उत्पन्न संभावनाओं” (HEPs) के साथ सम्बद्ध हैं. यह दिखा सकता है कि मानव शरीर में क्वांटम एंटैंगलमेंट संभव है।
(Quantum entanglement है जब 2 कण जोड़े जाते हैं, और एक-दूसरे के साथ “संचार” कर सकते हैं, यहाँ तक कि बिना संकेत के और प्रकाश की गति से तेज़।
हाल ही में, अप्रैल 2024 में, मस्तिष्क में एक नई अंतर्दृष्टि ने दिखाया कि न्यूरॉनों में कम से कम कुछ क्वांटम प्रभाव मौजूद हो सकता है, जहाँ पहले इसे असंभव माना जाता था।
और अधिक सटीक रूप से, यह एक घटना है जिसे सुपररेडियंस कहा जाता है। एक प्रकाशन जिसका शीर्षक है “जैविक संरचनाओं में ट्रिप्टोफैन के मेगा-नेटवर्क से अल्ट्रावायलेट सुपररेडियंस”, उन्होंने दिखाया कि ट्रिप्टोफैन अमीनो एसिड से बने बड़े संरचनाएँ, जैसे न्यूरॉनों के ट्यूबुलिन, सुपररेडियंस प्रदर्शित कर सकती हैं।
स्रोत: ACS Publication
माइक्रोन-स्केल संरचनाओं से स्थिर क्वांटम प्रभावों का यह प्रदर्शन अभूतपूर्व है, विशेष रूप से जीवित कोशिकाओं में जैविक अणुओं जैसी जटिल और “शोरयुक्त” सामग्री के लिए।
और आगे बढ़ते हुए, कुछ वैज्ञानिक प्रस्तावित कर रहे हैं कि जैविक मस्तिष्क में स्मृतियाँ सुपररेडियंस का उपयोग करके एक होलोग्राफिक प्रणाली के माध्यम से बनाई जाती हैं।
तो क्या दिमाग एक क्वांटम सुपरकंप्यूटर है?
यह निश्चित रूप से कहने के लिए बहुत जल्दी है। हालांकि, ट्यूबुलिन में सुपररेडियंस की खोज के साथ, यह मुख्य तर्क कि क्वांटम प्रभाव न्यूरॉनों की उपसंरचनाओं में काम नहीं कर सकते, गंभीर रूप से कमजोर हो गया है।
पेनरोज़ के सिद्धांत के अनुसार, इस अवलोकन से यह सिद्ध करने तक कि चेतना “गुरुत्वाकर्षण-प्रेरित क्वांटम वेवफ़ंक्शन के पतन” का परिणाम है, अभी भी काफी अंतर है। फिर भी, नवीनतम खोज यह संकेत देती है कि न्यूरॉनों में ऑप्टिक फाइबर की तरह प्रकाशीय संकेतों के माध्यम से जानकारी प्रसारित की जा सकती है।
यह अधिक सामान्यतः समझी जाने वाली विचारधारा को बदल देगा कि न्यूरॉनल संकेतन में आयन न्यूरॉन के एक सिरे से दूसरे सिरे तक झिल्ली के पार चलते हैं।
सुपररेडियंस एक अत्यंत तेज़ घटना है जो पिकोसेकंड (एक मिलिसेकंड का एक अरबवाँ भाग) की सीमा में होती है। इससे इस प्रभाव के माध्यम से प्रसारित कोई भी संकेत रासायनिक प्रक्रियाओं की तुलना में सैकड़ों मिलियन गुना तेज़ हो जाएगा।
अनुप्रयोग
न्यूरोडीजेनेरेटिव रोग
रोचक होने के बावजूद, इस खोज का प्रत्यक्ष अनुप्रयोग क्या है, यह स्पष्ट नहीं हो सकता।
एक संभावित उपयोग अल्जाइमर जैसी न्यूरोडीजेनेरेटिव रोगों को समझने और रोकने में मदद करना हो सकता है।
अल्जाइमर को उच्च स्तर के ऑक्सीडेटिव तनाव से जोड़ा गया है—जब शरीर में बड़ी संख्या में फ्री रेडिकल्स होते हैं, जो हानिकारक, उच्च-ऊर्जा यूवी प्रकाश कणों को उत्सर्जित कर सकते हैं।
ट्रिप्टोफैन इस अल्ट्रावायलेट प्रकाश को अवशोषित कर सकता है और इसे कम, सुरक्षित ऊर्जा पर पुनः उत्सर्जित कर सकता है। और, जैसा कि इस अध्ययन ने पाया, बहुत बड़े ट्रिप्टोफैन नेटवर्क अपने शक्तिशाली क्वांटम प्रभावों के कारण इसे और अधिक कुशलता और मजबूती से कर सकते हैं।
स्रोत: The Quantum Insider
यह वास्तव में नई सिद्धांत नहीं है, जहाँ माइक्रोट्यूब्यूल्स को 1989 से अल्जाइमर में शामिल माना गया है. यह ज्ञात है कि टाउ प्रोटीन माइक्रोट्यूब्यूल्स से अलग हो जाता है और रोग में अन्य टाउ अणुओं से जुड़ता है, जिससे थ्रेड बनते हैं जो अंततः न्यूरॉनों के भीतर गांठें बनाते हैं।
क्वांटम कंप्यूटिंग
एक अव्यवस्थित वातावरण में क्वांटम प्रभाव के जीवित रहने का प्रदर्शन उन सभी बातों को चुनौती देता है जो हम इन घटनाओं के बारे में जानते थे।
यह उभरते क्वांटम कंप्यूटिंग क्षेत्र के लिए अत्यधिक महत्वपूर्ण हो सकता है। क्वांटम कंप्यूटर्स के विकास में मुख्य बाधा यह है कि क्वांटम प्रभाव को जारी रखना है, बजाय इसके कि वह “सामान्य” पदार्थ में गिर जाए।
अब तक, एकमात्र रणनीति क्विबिट को संग्रहीत करने के लिए अल्ट्रा-कोल्ड विशेष वातावरण बनाना रही है। यह तकनीकी चुनौती और बहुत अधिक ऊर्जा-गहन है, जिससे इस प्रकार की कंप्यूटिंग की जटिलता और कीमत बढ़ती है।
ये नए परिणाम खुले क्वांटम सिस्टम और क्वांटम कंप्यूटेशन के शोधकर्ताओं के बड़े समुदाय के लिए रुचिकर होंगे क्योंकि इस अध्ययन में उपयोग किए गए सैद्धांतिक तरीकों का व्यापक रूप से इन क्षेत्रों में शोरयुक्त वातावरण में जटिल क्वांटम नेटवर्क को समझने के लिए उपयोग किया जाता है।
Pr. Nicolò Defenu – Federal Institute of Technology (ETH) Zurich in Switzerland
यह भविष्य की पीढ़ियों के क्वांटम कंप्यूटर्स के लिए अधिक कुशल और संभवतः अधिक स्थिर तथा कम ऊर्जा-गहन प्रक्रियाओं का मार्ग खोलता है।
एक अन्य विकल्प सुपररेडियंस का उपयोग हो सकता है, जिसे अब पहले की तुलना में अधिक मजबूत घटना के रूप में सिद्ध किया गया है।
“सिंगल-फोटॉन सुपररेडियंस क्वांटम सूचना को संग्रहीत करने के लिए नए उपकरण प्रदान करने का वादा करता है, और यह कार्य इसके प्रभावों को पूरी तरह नए और अलग संदर्भ में दर्शाता है।
हम निश्चित रूप से आने वाले वर्षों में जीवित प्रणालियों में क्वांटम प्रभावों के निहितार्थों की करीबी जाँच करेंगे।”
इसलिए, न केवल कंप्यूटिंग स्वयं एक दिन माइक्रोन-स्केल क्वांटम प्रभाव पर आधारित हो सकता है, बल्कि स्मृति/सूचना संग्रहण भी सुपररेडियंस का उपयोग कर सकता है।
जैविक कंप्यूटर
अंत में, यदि न्यूरॉनों वास्तव में किसी न किसी रूप में क्वांटम कंप्यूटिंग करने में सक्षम हैं, तो यह सिरेब्रल ऑर्गेनॉइड्स की संभावनाओं को बदल सकता है। ये कृत्रिम रूप से उगाए गए मस्तिष्क ऊतक हैं जो वर्तमान में न्यूरोडीजेनेरेटिव रोगों और सामान्य मस्तिष्क पर बायोटेक अनुसंधान में उपयोग होते हैं।
ऑर्गेनॉइड्स का उपयोग जैविक चिप प्रोसेसर बनाने के लिए किया जा सकता है, जो सिलिकॉन-आधारित चिप्स की तुलना में बहुत अधिक ऊर्जा-कुशल होंगे। AI के हमारे वैश्विक ऊर्जा आपूर्ति के बढ़ते हिस्से को उपभोग करने की भविष्यवाणी के साथ, यह जल्द ही आवश्यक हो सकता है।
हमने अपने लेख “ऑर्गेनॉइड इंटेलिजेंस की दिशा में सार्थक कदम उठाए जा रहे हैं” में सिरेब्रल ऑर्गेनॉइड तकनीक की प्रगति का अन्वेषण किया।
क्वांटम मस्तिष्क में निवेश
विज्ञान की सीमा पर एक विचार के रूप में, इन खोजों का वर्तमान में कोई प्रत्यक्ष अनुप्रयोग नहीं है। हालाँकि, क्वांटम कंप्यूटिंग और सिरेब्रल ऑर्गेनॉइड्स से संबंधित कंपनियां निवेशकों के लिए उपलब्ध हैं।
आप कई ब्रोकरों के माध्यम से क्वांटम-संबंधित कंपनियों में निवेश कर सकते हैं, और आप यहाँ, securities.io पर, हमारे सिफारिशें पा सकते हैं सबसे अच्छे ब्रोकरों की संयुक्त राज्य अमेरिका, कनाडा, ऑस्ट्रेलिया, यूनाइटेड किंगडम, और कई अन्य देशों में।
यदि आप विशिष्ट क्वांटम कंप्यूटिंग कंपनियों को चुनने में रुचि नहीं रखते हैं, तो आप क्वांटम कंप्यूटिंग ETFs जैसे Defiance Quantum ETF (QTUM) को देख सकते हैं, जो क्वांटम कंप्यूटिंग उद्योग में अधिक विविध एक्सपोजर प्रदान करेगा। या आप हमारे लेख “5 सर्वश्रेष्ठ क्वांटम कंप्यूटिंग कंपनियां” को देख सकते हैं।
क्वांटम और न्यूरल कंप्यूटिंग कंपनियां
1. Intel
(INTL )
इंटेल एक प्रमुख चिप निर्माता है और ऐसा प्रतीत होता है कि वह इस ताकत को क्वांटम कंप्यूटिंग क्षेत्र में उपयोग करने का लक्ष्य रखता है।
इसने हाल ही में “Tunnel Falls”, “सबसे उन्नत सिलिकॉन स्पिन क्विबिट चिप” जारी किया। उल्लेखनीय बात यह है कि यह प्रोटोटाइप नहीं बल्कि बड़े पैमाने पर निर्मित चिप है, जिसमें वेफ़र भर में 95% यील्ड रेट और वोल्टेज समानता है। यह क्वांटम कंप्यूटिंग चिप्स के बड़े पैमाने पर उत्पादन का मार्ग खोलता है, जो वर्तमान में एक नवोदित और तेजी से बदलते उद्योग में दुर्लभ है।
स्रोत: Intel
अपनी जड़ों के प्रति वफादार, इंटेल अपने चिप्स का उपयोग करने के लिए सॉफ़्टवेयर भी विकसित कर रहा है, Intel Quantum SDK के रिलीज़ के साथ। यह प्रोग्रामरों के लिए मार्गदर्शिका प्रदान करता है ताकि वे इंटेल क्वांटम चिप डिज़ाइन के साथ संगत क्वांटम कंप्यूटिंग सॉफ़्टवेयर विकसित कर सकें, जो ऐतिहासिक रूप से इंटेल के पारंपरिक चिप व्यवसाय के लिए बहुत मजबूत और लाभदायक व्यापार रक्षक रहा है।
स्रोत: Intel
स्केलेबल क्वांटम चिप निर्माण का आगमन उद्योग के लिए किसी भी अन्य तकनीकी वैज्ञानिक प्रगति जितना क्रांतिकारी हो सकता है, लागत को कम करता है, और सामान्य प्रोग्रामिंग मानकों और चिप आर्किटेक्चर को स्थापित करता है।
इंटेल एक ऐसी कंपनी है जो अनुभव से जानती है कि यह कंप्यूटिंग उद्योग में कितनी शक्ति रख सकता है। यह 1960 के दशक से अपनी नवाचारों और संबंधित पेटेंटों की पूंछ पर अभी भी सवारी कर रहा है।
2. BICO Group AB (BICO.ST)
मस्तिष्क और नसों का अध्ययन करने का एक तरीका सिरेब्रल ऑर्गेनॉइड्स का उपयोग करना है। ये कृत्रिम रूप से निर्मित मिनी-ब्रेन प्रयोगशाला में न्यूरॉनों की संभावित उपचारों के प्रति प्रतिक्रिया को दोहराने के लिए उपयोग किए जा सकते हैं, जिससे शोधकर्ताओं को वास्तविक मस्तिष्क के उपचार खोजने में मदद मिलती है।
हमने इस पर अधिक विस्तार से चर्चा की है कि यह कैसे काम करता है और इस क्षेत्र में नवीनतम विकास “ऑर्गेनॉइड इंटेलिजेंस की दिशा में सार्थक कदम उठाए जा रहे हैं।”
हाल ही में, विस्कॉन्सिन–मैडिसन विश्वविद्यालय के शोधकर्ताओं द्वारा बहुत अधिक जटिल सिरेब्रल ऑर्गेनॉइड्स को 3D प्रिंट किया गया है. उन्होंने इसे एक Cellink बायोप्रिंटर के साथ किया, जिससे न्यूरोसाइंस अनुसंधान में इस मशीन की नई संभावनाएँ खुलती हैं।
स्रोत: Cellink
2021 में, Cellink का नाम बदलकर BICO Group रखा गया, 2019 में Cytena और 2020 में Scienion के अधिग्रहण के बाद।
Cellink अभी भी बायोप्रिंटिंग भाग का ब्रांड नाम है। यह विचार है कि 3D प्रिंटिंग विधियों को पुन: उपयोग करके ऑन-डिमांड 3D टिश्यू या अंग बनाए जाएँ। (आप इस विषय पर चर्चा “3D प्रिंटिंग ह्यूमन ऑर्गन्स – यह कितना वास्तविक है?” में पढ़ सकते हैं)।
बायोप्रिंटिंग व्यवसाय का लगभग 1/5th हिस्सा है, जबकि बायोसाइंस ऑटोमेशन खंड राजस्व का 3/5th से अधिक बनाता है।
स्रोत: BICO Group AB
हालांकि इस क्षेत्र में अकेला नहीं है, Cellink स्पष्ट रूप से एक बहुत उन्नत बायोप्रिंटिंग उपकरण निर्माता है। प्रा. झांग की इन मशीनों का उपयोग करके प्राप्त उपलब्धि न्यूरोलॉजी अनुसंधान में उनकी संभावनाओं को दर्शाती है, एक क्षेत्र जो अभी बायोप्रिंटिंग का उपयोग नहीं कर रहा है।
दीर्घकाल में, बायोप्रिंटिंग कंपनियां शोधकर्ताओं को उपकरण प्रदान करने से रोगियों के लिए फार्मास्यूटिकल कंपनियों की बायोप्रिंटिंग थैरेपी के आपूर्तिकर्ता बनने की ओर विकसित होंगी। इससे उपयोग में बायोप्रिंटरों की संख्या पूरी तरह बदल जाएगी और, अधिक महत्वपूर्ण रूप से, हर महीने बेचे जाने वाले उपभोग्य पदार्थों की मात्रा भी।
यह वही प्रक्रिया है जो अन्य बायोलैब उपकरण निर्माताओं के साथ हुई, जिसमें जीनोम सीक्वेंसिंग मशीनें PacBio (PACB) और Illumina (ILMN) शामिल हैं, जो अंततः अपने राजस्व का 80% उपभोग्य पदार्थों की आवर्ती बिक्री से कमाते हैं।
यदि सिरेब्रल ऑर्गेनॉइड अनुसंधान को उसके कंप्यूटिंग और क्वांटम भौतिकी अनुसंधान में संभावनाओं के कारण एक आक्रामक धक्का दिया जाता है, तो यह Cellink/BICO जैसी कंपनियों के लिए बहुत लाभदायक हो सकता है जो इन्हें उत्पादन करती हैं।
3. Final Spark
2014 में मार्टिन कुटर और फ्रेड जॉर्डन द्वारा स्थापित और स्विट्ज़रलैंड स्थित, Final Spark जैविक चिप प्रोसेसरों की वकालत करता है जो बहुत कम ऊर्जा खर्च करते हैं (सिलिकॉन चिप्स की तुलना में 1 बिलियन गुना अधिक कुशल)।
जैसा कि स्टार्टअप दावा करता है, उसने पहले ही 10 मिलियन न्यूरॉन का परीक्षण किया है अपने प्रयास में जीवित मानव त्वचा से प्राप्त न्यूरॉन से सोचने वाली मशीनें बनाने के लिए।
स्टार्टअप उन्नत सेल-कल्चरिंग तकनीकों का उपयोग कर रहा है ताकि भविष्य के AI मॉडलों के निर्माण के लिए स्व-स्थायी कंप्यूटिंग क्षमता प्रदर्शित की जा सके।
Final Spark अब क्लाउड के माध्यम से अपनी बायोकम्प्यूटिंग क्षमता तक पहुंच प्रदान कर रहा है। इसका Neuroplatform शोध संस्थानों के लिए प्रति उपयोगकर्ता $500 मासिक दर पर उपलब्ध है।
