Computing
Quantum ba ang utak? Ano ang ipinapakita at hindi ipinapakita ng mga bagong pag-aaral
Idagdag ang Securities.io sa mga gusto mong mapagkunan sa Google
Ang Utak Bilang Isang Orasan o Kompyuter?
Hindi pa ganap na nauunawaan ang kamalayan at masalimuot na pag-iisip. Sa iba’t ibang panahon, inilarawan ang utak sa pamamagitan ng mga paghahambing sa makabagong teknolohiya ng panahong iyon.
Inihambing ito sa mga sistema ng likido, mekanikal na orasan, sirkito at kompyuter. Kapaki-pakinabang ang mga paghahambing na ito, ngunit hindi literal na transistor ang bawat neuron.
Sa praktika, wala sa mga paliwanag na ito, kasama na ang “biological computer,” ang ganap na nakakaipaliwanag kung paano gumagana ang utak.
Karaniwang nasa ilang sampung watt ang paggamit ng enerhiya ng utak; madalas banggitin ang humigit-kumulang 12–25 W. Ang ilang accelerator ng Nvidia (NVDA ) ay may konsumo na ilang daang watt, depende sa modelo. Hindi ito direktang paghahambing ng magkaparehong gawain o patunay na mas kaunti ang kakayahan ng lahat ng AI chip.
Hindi pa tiyak kung paano maiuugnay ang lawak ng pagkompyut sa kamalayan. Ang mga kasalukuyang modelo ng wika ay may mga kakayahan at limitasyon, ngunit hindi sapat ang simpleng paglalarawan sa kanila bilang paghula lamang para maipaliwanag ang lahat ng prosesong ito.
May mga panukalang maaaring may papel ang ilang quantum effect sa kamalayan. Mga hipotesis ang mga ito, hindi napagkaisahang paliwanag.
Quantum ba ang Utak?
Suporta ni Penrose
Iminumungkahi ng ilang teorya ng “quantum consciousness” na maaaring may kaugnayan ang kamalayan sa mga quantum process.
Isa sa mga ito ang Orchestrated Objective Reduction o Orch OR, na iniugnay nina Roger Penrose at Stuart Hameroff sa microtubules. Hindi pa napatutunayang ito ang mekanismo ng kamalayan.
Sa quantum theory, maaaring ilarawan ang isang sistema bilang superposition ng mga posibleng estado. Ang problema kung paano lumilitaw ang tiyak na resulta ng pagsukat ay inilalarawan sa konsepto ng pusa ni Schrödinger.
Pinagmulan: Wikipedia
Itinaguyod ang teorya ng quantum consciousness ni Sir Roger Penrose, isang kilalang pisikong nanalo ng Gantimpalang Nobel sa Pisika noong 2020 dahil sa pagpapakitang ang pagbuo ng black hole ay bunga ng pangkalahatang relatibidad.
Pinagmulan: Nobel Prize
Ang reputasyon ni Penrose ay nagbigay-pansin sa ideya, ngunit ang Nobel Prize niya ay hindi patunay ng Orch OR o ng quantum consciousness.
Microtubules at ang hipotesis ng Orch OR
Ang microtubules ay bahagi ng balangkas at mga prosesong panloob ng selula. Iminumungkahi ng Orch OR na may espesyal silang papel sa kamalayan, ngunit hindi iyon katumbas ng napatunayang pagkompyut. Isang paglalahad ng ideya ang inilathala noong 1996.
Iminumungkahi rin ng mga tagasuporta nito ang isang paliwanag kung paano maaaring makaapekto ang ilang anestetiko sa tubulin at sa mga quantum process nito. Isa itong hipotesis; may ibang kilalang mekanismo ng anestisya at hindi napagtibay ng link na ito ang buong teorya.
Maaari mo ring panoorin si Sir Penrose na ipinaliwanag ang kanyang teorya mismo sa 42-minutong video:
Kritika
Mahalagang pagtutol sa quantum computing sa utak ang tanong kung mapananatili nang sapat na tagal ang kinakailangang coherence sa isang mainit at masalimuot na sistemang biyolohikal. Hindi ibig sabihin nito na lahat ng quantum effect ay posible lamang sa vacuum o malapit sa absolute zero.
Maraming arkitektura ng quantum computer ang nangangailangan ng lubhang kontroladong kondisyon, ngunit hindi pare-pareho ang mga ito. Kaugnay na artikulo: “Ang kasalukuyang kalagayan ng quantum computing”.
Maaaring hadlangan ng init at pakikipag-ugnayan sa kapaligiran ang coherence na kailangan para sa ilang uri ng quantum computation. Hindi nito awtomatikong ipinagbabawal ang lahat ng quantum phenomenon sa utak.
Mga quantum effect sa mga sistemang biyolohikal
May mga quantum process sa biyolohiya, ngunit ang presensya ng mga ito ay hindi sapat upang tawaging quantum computer ang isang organo.
Isang pinag-aaralang halimbawa ang radical-pair mechanism sa magnetic sensing ng mga ibon. Hindi nito direktang pinatutunayan ang quantum consciousness sa tao.
Sa radical-pair models, maaaring magbago ang reaksiyon ayon sa magnetic field at sa quantum spin states ng mga electron. Hindi ito paraan ng pagpapadala ng mensahe nang mas mabilis sa liwanag.
Kaugnay na paliwanag ni Musser: ”Radical consciousness theory?”
Kamakailang Sukat
Isang pag-aaral noong 2022 ang nag-ulat ng mga signal sa MRI na iniugnay ng mga may-akda sa heartbeat-evoked potentials at posibleng nonclassical na proseso. Kontrobersiyal ang interpretasyon; hindi ito tuwirang patunay ng entanglement na gumaganang mekanismo ng kamalayan.
Noong Abril 2024, isang pag-aaral ang tumalakay sa superradiance sa mga istrukturang may tryptophan. Hindi ito direktang eksperimento na nagpapakitang quantum computer ang buhay na utak.
Ang papel na “Ultraviolet Superradiance from Mega-Networks of Tryptophan in Biological Architectures” ay gumamit ng pagmomodelo at fluorescence experiments sa mga biyolohikal na istruktura. Sinuri nito ang sama-samang optical behavior ng mga tryptophan network, kabilang ang mga kaayusang kaugnay ng tubulin.
Pinagmulan: ACS Publication
Ipinapakita ng mga resulta ang kawili-wiling sama-samang optical behavior sa mga istrukturang sinuri. Hindi nito pinatutunayang nangyayari ang parehong mekanismo bilang pag-iisip o kamalayan sa buhay na neuron.
May mga haka-haka tungkol sa superradiance at imbakan ng impormasyon, ngunit hindi pa naipakikitang lumilikha ng alaala ang utak sa pamamagitan ng holographic quantum system.
Kaya ba ang Utak ay Isang Quantum Supercomputer?
Hindi pinatutunayan ng superradiance research na quantum supercomputer ang utak. Magkaiba ang pagmamasid sa optical effect at pagpapakita ng kontroladong quantum computation o kamalayan.
Malaki pa ang agwat sa pagitan ng mga resultang ito at ng gravity-induced collapse na iminumungkahi ng Orch OR. Hindi rin direktang naipakita ng pag-aaral ang optical communication bilang kapalit ng kilalang neuronal signaling.
Ang mga neuron ay gumagamit ng electrical at chemical signaling na may malawak na ebidensiya. Hindi napapalitan ng nasabing pag-aaral ang mga mekanismong iyon.
Ang picosecond ay isang trilyong bahagi ng segundo. Maaaring mabilis ang ilang optical process, ngunit hindi nito pinatutunayang daan-daang milyong beses na mas mabilis mag-isip o magpadala ng impormasyon ang utak.
Mga Aplikasyon
Mga Neurodegenerative na Sakit
Bagaman kamangha-mangha, maaaring hindi agad malinaw kung ano ang direktang aplikasyon ng ganitong tuklas.
Maaaring magbigay ang pananaliksik ng bagong mga tanong tungkol sa proteksiyon sa selula at mga sakit gaya ng Alzheimer’s. Hindi pa ito napatunayang paraan ng pag-iwas o paggamot.
Kaugnay ng Alzheimer’s ang oxidative stress at iba pang proseso. Ang ilang reaksyon ay maaaring may kasamang mahinang paglabas ng photon, ngunit hindi lahat ng free radical ay basta naglalabas ng mapaminsalang UV particle.
Maaaring sumipsip at maglabas ng liwanag ang tryptophan. Iminumungkahi ng mga mananaliksik na maaaring may proteksiyon na kahalagahan ang ilang kolektibong optical effect, ngunit hindi pa ito klinikal na patunay para sa Alzheimer’s.
Pinagmulan: The Quantum Insider
Matagal nang pinag-aaralan ang microtubules at tau protein sa Alzheimer’s. Maaaring bumuo ng abnormal na kumpol ang tau sa loob ng neuron. Hindi nito pinatutunayan ang quantum explanation ng sakit.
Quantum Computing
Kapaki-pakinabang pag-aralan kung paano nananatili ang kolektibong quantum behavior sa masalimuot na kapaligiran. Hindi nito pinawawalang-bisa ang naunang kaalaman sa quantum physics.
Isang mahalagang hamon sa quantum computing ang pagpapanatili at pagkontrol sa quantum states habang binabawasan ang ingay at pagkakamali.
Iba-iba ang pamamaraan: may mga superconducting circuit na nangangailangan ng cryogenic cooling, trapped ions na gumagamit ng vacuum, at mga photonic at iba pang sistema. Hindi ultra-cold storage lamang ang estratehiya.
Ang mga bagong resulta na ito ay magiging kawili-wili para sa malaking komunidad ng mga mananaliksik sa open quantum systems at quantum computation dahil ang mga teoretikal na pamamaraan na ginamit sa pag-aaral na ito ay malawak na ginagamit sa mga larangang iyon upang maunawaan ang kumplikadong quantum networks sa maingay na kapaligiran
Pr. Nicolò Defenu – Federal Institute of Technology (ETH) Zurich sa Switzerland
Maaaring maging kapaki-pakinabang ang ganitong pananaliksik sa hinaharap na disenyo, ngunit hindi pa nito naipakikita ang mas mura o mas matipid na praktikal na quantum computer.
Isa ring larangan ng pag-aaral ang posibleng paggamit ng superradiance sa quantum information. Hindi nangangahulugan ang katatagan sa isang eksperimento na malulutas nito ang lahat ng problema sa qubit.
“Ang single-photon superradiance ay nangangakong magbigay ng mga bagong kasangkapan para sa pag-iimbak ng quantum information, at ang gawaing ito ay nagpapakita ng mga epekto nito sa isang ganap na bago at ibang konteksto.
Tiyak naming susuriin nang mabuti ang mga implikasyon para sa mga quantum effect sa mga buhay na sistema sa mga darating na taon.”
Marlan Scully — teoretikal na pisiko sa quantum optics at tagapanguna sa laser research
Mga posibilidad sa pananaliksik ang pagkompyut at pag-iimbak gamit ang ganitong mga optical effect; hindi pa ito napatunayang praktikal na memory system sa utak.
Biolohikal na mga Kompyuter
Ang cerebral organoids ay pinalaking modelo ng ilang katangian ng tisyu ng utak. Ginagamit ang mga ito sa pananaliksik, ngunit hindi sila kumpletong utak at hindi kailangan ng quantum-consciousness hypothesis upang maging kapaki-pakinabang.
Pinag-aaralan din ang mga buhay na neural network para sa biocomputing. Hindi pa napatunayang mapapalitan nila ang pangkalahatang kakayahan ng silicon chip. Kung patuloy na tataas ang paggamit ng enerhiya ng AI, maaaring maging mahalaga ang iba’t ibang paraan ng pagtitipid. Hindi pa nito pinatutunayang kakailanganin ang organoid processors sa isang tiyak na petsa.
Inilathala namin ang pag-usad ng teknolohiya ng cerebral organoid sa aming artikulo na “Mga hakbang tungo sa organoid intelligence.”
Pamumuhunan sa Quantum Brain
Wala pang tuwirang komersiyal na aplikasyon sa “quantum brain” na naipakita ng mga pag-aaral na ito. May mga kumpanyang gumagawa ng kaugnay na kagamitan, ngunit ang pamumuhunan sa kanila ay hindi pamumuhunan sa isang napatunayang quantum-consciousness technology.
Maaari kang mag-invest sa mga kumpanyang may kaugnayan sa quantum sa pamamagitan ng maraming broker, at dito, sa securities.io, matatagpuan mo ang aming mga rekomendasyon para sa pinakamahusay na mga broker sa Estados Unidos, Canada, Australia, United Kingdom, at pati na rin sa maraming ibang bansa.
Kung hindi ka interesado sa pagpili ng partikular na mga kumpanya ng quantum computing, maaari ka ring tumingin sa mga quantum computing ETF tulad ng Defiance Quantum ETF (QTUM) para sa mas malawak na basket ng kaugnay na kumpanya. Hindi nawawala ang panganib o pagkalantad sa ibang teknolohiya. Kaugnay na artikulo: “Limang kumpanya sa quantum computing”.
Mga kumpanya sa quantum at neural computing
1. Intel
INTC Tsart ng Presyo
Ang Intel (INTC ) ay isang pangunahing tagagawa ng chip at tila layuning gamitin ang lakas na ito sa larangan ng quantum computing.
Noong 2023, ipinakilala nito ang Tunnel Falls, isang 12-qubit na silicon research chip. Iniulat ng Intel ang humigit-kumulang 95% yield sa paggawa sa wafer at pagkakapare-pareho sa ilang katangian. Research chip pa rin ito; hindi ito ganap na komersiyal, fault-tolerant na quantum computer.
Pinagmulan: Intel
Naglabas din ang Intel ng software para sa pagbuo ng quantum programs, kabilang ang Intel Quantum SDK. Nagbibigay ito ng mga kasangkapan sa pagprograma at simulation. Hindi nito ginagarantiya na magiging pamantayan ng industriya ang disenyo ng Intel.
Pinagmulan: Intel
Maaaring makatulong ang nasusukat na paggawa ng quantum chips sa gastos at reproducibility. Hindi pa tiyak ang magiging nangingibabaw na arkitektura o pamantayan.
May mahabang karanasan ang Intel sa semiconductor manufacturing, ngunit hindi nito ginagarantiya ang tagumpay sa quantum computing.
2. BICO Group AB (BICO.ST)
Ginagamit ang mga modelo ng tisyu at cerebral organoids upang pag-aralan ang mga selula at posibleng therapy. May limitasyon ang mga modelong ito at hindi nila ginagaya ang buong utak.
Tinalakay namin nang mas detalyado kung paano ito gumagana at ang pinakabagong pag-unlad sa larangang ito sa “Mga hakbang tungo sa organoid intelligence.”
Kamakailan, nag-3D print ang mga mananaliksik ng University of Wisconsin–Madison ng gumaganang neural tissue. Hindi ito katumbas ng pagpi-print ng isang kumpletong utak o awtomatikong cerebral organoid. Gumamit sila ng Cellink bioprinter, na nagbubukas ng bagong potensyal para sa makinang ito sa pananaliksik sa neuroscience.
Pinagmulan: Cellink
Noong 2021, ang Cellink ay pinalitan ng pangalang BICO Group, kasunod ng pagkuha nito ng Cytena noong 2019 at Scienion noong 2020.
Nananatiling tatak para sa bioprinting ang Cellink. Layunin ng larangan ang pagbuo ng mga modelo at tisyu; hindi nangangahulugang karaniwang magagamit na ang lahat ng on-demand na organ para sa pasyente. (Maari mong basahin ang talakayan tungkol sa paksang ito sa “Pagpi-print ng mga organ ng tao sa 3D — gaano ito kapraktikal?”).
Bioprinting ay iniulat na kumakatawan sa humigit-kumulang ikalimang bahagi ng kita sa kontekstong historikal ng artikulo, habang ang bioscience automation ay nasa mahigit tatlong ikalimang bahagi. Hindi mga permanenteng proporsiyon ang mga ito.
Pinagmulan: BICO Group AB
Nagpapakita ang paggamit ng bioprinter sa neural-tissue research ng isang aplikasyon ng kagamitan. Hindi ito patunay ng quantum computation o na ngayon lamang nagsimula ang bioprinting sa neuroscience.
Maaaring umunlad ang mga gamit ng bioprinting patungo sa klinikal na aplikasyon, ngunit kailangan ang pagpapatunay sa kaligtasan, bisa at paggawa. Hindi tiyak ang paglipat mula research equipment tungo sa terapiya para sa pasyente.
Mahalaga ang paulit-ulit na benta ng consumables sa ilang kompanya ng kagamitan sa laboratoryo, gaya ng PacBio (PACB) at Illumina (ILMN). Nag-iiba ang bahagi ng kita ayon sa kumpanya at taon; hindi dapat ituring ang 80% bilang iisang kasalukuyang proporsiyon para sa pareho.
Maaaring lumikha ng demand sa kagamitan ang pananaliksik sa organoids. Ang magiging komersiyal na epekto ay nakasalalay sa pondo, resulta, kumpetisyon at aktuwal na paggamit.
3. Final Spark
Itinatag nina Martin Kutter at Fred Jordan noong 2014 sa Switzerland, pinag-aaralan ng FinalSpark ang biocomputing gamit ang buhay na neural tissue. Ang pahayag na isang bilyong beses itong mas matipid ay hindi patas na napatunayang paghahambing ng buong sistema sa isang silicon computer.
Ayon sa startup, nakapag-aral na ito ng humigit-kumulang 10 milyong neuron sa mga eksperimento. Nagmula ang mga neural cell sa mga pluripotent stem cell; hindi ito katumbas ng direktang paggamit ng sampung milyong neuron sa iisang gumaganang kompyuter.
Gumagamit ito ng cell culture at mga sistema ng stimulation at recording upang pag-aralan ang posibleng biocomputing, kabilang ang mga kaugnay na tanong sa AI. Hindi pa ito ganap na katumbas ng isang praktikal na AI processor.
Nag-alok ang FinalSpark ng malayuang access sa Neuroplatform para sa pananaliksik. Ang halagang 500 US dollar bawat user bawat buwan na nabanggit sa artikulo ay historikal na alok, hindi garantiya ng kasalukuyang presyo o serbisyo.
