Основания сопоставления сознания и квантовых компьютеров.

Итак, мы установили некоторый параллелизм свойств квантового и субъективного. Однако речь здесь идет лишь о наиболее общих, формальных свойствах человеческой субъективности и физических объектов. Можно утверждать, что форма существования субъективных явлений в общих чертах совпадает с формой существования квантовых объектов. Но для того, чтобы более убедительно обосновать гипотезу о квантовой природе человеческого сознания, необходимо также показать, что квантовые системы, не только подобны сознанию по своей форме существования, но и, при определенных условиях, способны выполнять те функции, которые, по всей видимости, присущи человеческому сознанию, т.е. способны существенным образом участвовать в процессах обработки сенсорной информации, участвовать в мышлении, обеспечивать функцию сохранения информации, участвовать в планировании поведенческих актов и т.д. Иными словами, необходимо показать, что используя квантовые принципы можно создать некое «устройство» (которое, возможно, содержит также и некоторые «классические» компоненты), которое по своим функциональным возможностям будет эквивалентно человеческому мозгу.

Поскольку, однако, функциональные возможности человеческого мозга в точности не известны, имеет смысл поставленный вопрос: может ли квантовая система выполнять сложные психические функции, заменить другим, более доступной для исследования, вопросом: может ли квантовая система выполнять функцию универсального компьютера, достаточно «мощного», вместе с тем, для того, чтобы можно было надеяться на его основе создать систему искусственного интеллекта, функционально эквивалентного человеческому сознанию. Последняя проблема распадается на ряд подпроблем, из которых по крайней мере две мы можем уже сейчас содержательно обсудить. Первая — это проблема принципиальной возможности создания квантового компьютера, т.е. универсального вычислительного устройства, существенным образом использующего квантовые принципы. Эта проблема в настоящее время имеет вполне определенное, а именно — положительное решение.

Как показано в работах Р. Фейнмана, Д. Дейча и ряда других авторов [9, 14] универсальный квантовый компьютер, в принципе, создать возможно. (То есть, принципы квантовой механики, по крайней мере, не исключают такой возможности). Более того, как уже отмечалось, в настоящее время квантовый компьютер уже перестал быть лишь теоретической возможностью: уже существуют примитивные действующие модели квантового компьютера. Вместе с тем известно, что квантовые вычисления сами по себе неустойчивы. Если бы удалось построить вычислительную машину, целиком построенную на квантовых принципах, то она вскоре перестала бы нормально функционировать, хотя бы из-за необратимого расплывания волновых пакетов составляющих ее частиц (существенную роль здесь также играет нелинейный характер вычислительного процесса). Для осуществления устойчивых вычислений необходима гибридная система, сочетающая классические и квантовые принципы. Отсюда понятно, почему необходимы подчиненные классическим законам нервные процессы. Роль «классической» подсистемы — в стабилизации, регуляции, управлении «квантовой» подсистемой нашего мозга. «Классическая» система задает для «квантовой» внешний потенциал и граничные условия — и тем самым задает характер ее функционирования. «Классическая» подсистема также осуществляет измерения над «квантовой» и именно этот измерительный процесс, как мы полагаем, создает «актуально переживаемое», т.е. «чувственность». В целом, функционально сознание — это продукт совместной деятельности «классической» и «квантовой» подсистем, хотя субъективно сознание коррелятивно только квантовым состояниям. (Конечно, проводимое здесь различие «классического» и «квантового» не является абсолютным.

«Классическая» подсистема — также обладает квантовыми свойствами, но эти свойства проявляются лишь на уровне составляющих ее микроскопических частей, тогда как «квантовая» подсистема проявляет свои квантовые свойства в макромасштабе. Иными словами, «классическая» подсистема, — это некоторое усреднение по множеству индивидуальных микроскопических квантовых систем). Вторая проблема: могут ли квантовые компьютеры (вернее гибридные системы, содержащие «классические» и «квантовые» элементы) обеспечить достаточную вычислительную мощность (выражаемую, например, в количестве операций в секунду и, также, в объеме доступной памяти), которая позволила бы осуществлять такую же по сложности обработку информации, которая осуществляется в человеческом сознании. Сложность здесь в том, что мы не знаем, какая именно вычислительная мощность будет здесь достаточной. Поэтому мы ограничимся лишь сравнением возможностей «классических» и квантовых компьютеров. То, что гибридные системы, сочетающие классические и квантовые принципы, будут обладать большими моделирующими возможностями, чем чисто «классические» вычислительные системы, у специалистов в области «компьютерных наук» не вызывает сомнений [9,14,17].

Здесь, прежде всего, нужно отметить, что существует обусловленный фундаментальными физическими принципами предел роста вычислительной мощности «классических» вычислительных устройств.

Скорость осуществления логических операций и скорость поиска нужной информации в памяти лимитированы, с одной стороны, предельной скоростью распространения сигнала в вычислительном устройстве, а с другой стороны — предельными размерами этого устройства. Поскольку скорость распространения сигнала ограничена скоростью света, существует лишь один радикальный способ увеличить быстродействие компьютера — это миниатюризация его элементарной базы. Однако если характерные размеры деталей становятся меньше 0,1 мкм, вступают в силу квантовые законы. Таким образом, сама задача повышения вычислительной мощности компьютера ведет нас к необходимости рассмотреть возможность замены «классических» принципов обработки информации — квантовыми. (Нам могут возразить, указав, что рост вычислительной мощности возможен также и за счет использования параллельных вычислений.

Однако и здесь существуют пределы роста, и полученный выигрыш оказывается не особенно значительным. Если для однопроцессорных «классических» вычислительных систем предельная мощность составляет величину порядка 109 бит/сек, то для параллельных вычислительных систем — порядка 1012 бит/сек. То есть использование параллельных вычислений дает выигрыш (причем не для всех типов решаемых задач) в среднем не более чем на три порядка). Таким образом, переход к квантовым принципам осуществления вычислений является, по-видимому, совершенно неизбежным этапом эволюции компьютеров. Однако необходимо иметь в виду, что с точки зрения гипотезы о квантовой природе сознания предполагаемый выигрыш в вычислительной мощности при переходе на квантовые принципы не может быть обусловлен только дальнейшей миниатюризацией вычислительного устройства. Если бы это было так, то мы должны были бы предположить микроскопические размеры «квантового субстрата сознания» и «поместить» его, например, внутрь единичной нервной клетки. Все это, однако, представляется малоправдоподобным с точки зрения физиологии. Даже если сознание связано с внутриклеточными процессами, следует допустить, что одним и тем же «Я» обладают, по крайней мере, десятки тысяч или даже миллионы нервных клеток.

Иными словами, гипотетический «квантовый субстрат сознания», по-видимому, нужно представлять как некое коллективное макроскопическое квантовое состояние (наподобие, скажем, сверхпроводящего состояния), охватывающего если не весь мозг, то, по крайней мере, весьма значительные массы нервной ткани. В этом случае выигрыш, связанный с «миниатюризацией» (использованием, например, в качестве «рабочих элементов» внутриклеточных структур молекулярного уровня) утрачивается, так как время одного «такта» вычисления не может быть меньше времени, необходимого для обмена информацией между удаленными участками мозга, составляющими части «квантового субстрата сознания». Таким образом, если наша гипотеза верна, должен существовать какой-то иной механизм повышения производительности квантовых вычислений, не зависящий от размеров квантового компьютера. И такой механизм действительно существует.

Как было показано в работе Д. Дейча и работах ряда других авторов, рост вычислительной мощности квантового компьютера может быть достигнут за счет использования квантовомеханического принципа суперпозиции. Было показано, что, используя принцип суперпозиции квантовых состояний, можно достигнуть такой степени «квантового параллелизма» в обработке информации, которая недоступна классическим системам. В настоящее время ведутся интенсивные исследования в этом направлении [11, 13, 18, 19, 20]. В частности, в последние годы были построены конкретные алгоритмы для квантового компьютера, которые позволяют, используя принцип суперпозиции, решать некоторые математические задачи (такие как определение периода последовательности, факторизация, поиск в базах данных и др.) гораздо более эффективно, чем это возможно при помощи компьютеров, использующих классические принципы.

Как уже отмечалось, недавно исследования возможностей квантовых компьютеров перешли из области чисто теоретических исследований в область практическую — группой исследователей из корпорации IBM, Массачусетского технологического института, Калифорнийского и Оксфордского университетов был продемонстрирован простейший действующий квантовый компьютер, элементами которого служат атомы водорода и углерода в молекуле трихлорэтилена, а считывание результата осуществляется с помощью использования эффекта ядерного магнитного резонанса. Квантовые компьютеры такого типа могут быть использованы для сортировки неупорядоченных записей в базах данных. В частности, сообщается о демонстрации квантового алгоритма (на ядерных спинах трихлорметана), способного выполнить за одно действие процедуру, аналогичную идентификации за одну попытку изображения на каждой стороне одной монеты (см. ). Далее мы рассмотрим более детально свойства квантовых компьютеров и сопоставим их с некоторыми функциональными свойствами человеческого сознания.

Январь 24, 2019 Общая психология, психология личности, история психологии
Еще по теме
Сознание и квантовые компьютеры
5. Аналогия свойств сознания и квантовых компьютеров.
4. Свойства квантовых компьютеров.
ЕСТЕСТВЕННЫЕ ОСНОВАНИЯ ДВИЖЕНИЯ РЕОФАЗЫ СОЗНАНИЯ
2. Аналогия квантового и субъективного.
Преимущество компьютера.
СОПОСТАВЛЕНИЕ РЕЗУЛЬТАТОВ ИССЛЕДОВАНИЙ К. ЮНГА И П. В. СИМОНОВА
4.2.4. СОПОСТАВЛЕНИЕ КРИТЕРИЕВ ОПРЕДЕЛЕНИЯ СПОСОБНОСТИ К ПОДНЯТИЮ
ЛИЧНОСТНЫЙ РОСТ В СОПОСТАВЛЕНИИ С САМОРЕАЛИЗАЦИЕЙ
СОПОСТАВЛЕНИЕ КОРРЕЛЯЦИОННЫХ И ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ
11. Компьютер в деятельности психолога
СОПОСТАВЛЕНИЕ ХАРАКТЕРА ВНУТРИГРУППОВЫХ ВЗАИМООТНОШЕНИЙ И СТРУКТУРЫ ИНТЕЛЛЕКТА ИСПЫТУЕМЫХ.
6.9. Психологические особенности системы "человек - компьютер"
РЕЗУЛЬТАТЫ СОПОСТАВЛЕНИЯ ПАРАМЕТРОВ КОГНИ-ТИВНЫХ СТИЛЕЙ И СВОЙСТВ ТЕМПЕРАМЕНТА
2.2.1 Ментальные модели и аналогия с компьютером
ОСОБЕННОСТИ ПРЕДСТАВЛЕНИЙ О КОМПЬЮТЕРЕ У ДЕТЕЙ С ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ НЕДОСТАТОЧНОСТЬЮ
Добавить комментарий