Играет ли квантовая механика роль в мозге?

Меня интересует, достаточно ли мал масштаб процессов, происходящих в мозгу, чтобы на него могла повлиять квантовая механика. Например, мы игнорируем квантовую механику, когда анализируем игру в теннис, потому что теннисный мяч слишком велик, чтобы на него могла повлиять квантовая механика. Однако сигналы в мозгу в основном (все?) электрические, переносимые электронами, а электроны определенно «достаточно малы», чтобы на них могла повлиять квантовая механика. Означает ли это, что единственный способ понять, как работает разум, — это применить квантовую механику?

см. эту вики-статью: en.wikipedia.org/wiki/Quantum_mind
Мозг и ЦНС млекопитающих используют полностью классические электрохимические процессы. Временные масштабы молекулярной изомеризации для тех процессов, для которых квантовая механика жизненно важна, например, при приеме сигнала в глазу, имеют порядок пс, в то время как нейронные функции происходят в масштабе времени мс... так что нет, квантовой механики нет. насколько это можно рационально сказать, сравнивая молекулярные процессы с обработкой информации.
@buzhidao: Это не физика, а физики с очень сомнительными философскими идеями, зарабатывающие деньги на продаже книг.
@CuriousOne Это должен быть ответ.
@NorbertSchuch: Может быть, но это будет закрыто, потому что это дубликат.
сигналы в мозгу в основном (все?) электрические, переносимые электронами — это неправда. Большинство сигналов являются химическими. Однако существуют миллиарды взаимодействующих нейронов, и их операции совершенно непрозрачны с физической точки зрения.
См. работу Пенроуза и последующую критику.
Я сторонник того, что на этот вопрос до сих пор нельзя ответить с помощью наших современных технологий, нам нужны дополнительные эмпирические исследования; теории к черту.
Квантовая механика играет важную роль в моем мозгу, потому что думать об этом — моя работа.
Квантовая механика играет роль во всем во Вселенной. Какая у него роль, и стоит ли рассматривать эту роль, это другой вопрос.
сигналы в мозгу детерминированы и могут быть действительно «предсказаны». Но то, как формируются пути нейронов, совершенно случайно, потому что это происходит на квантовом уровне. Вот где квантовая механика играет роль . См.: youtube.com/watch?v=sMb00lz-IfE .
Я всегда находил детерминистский подход к человеческому разуму одной из самых «раздражающих» реалий, а КМ — «выход» к свободе воли. Я хотел бы увидеть состояние искусства в области УК и человеческого сознания через 200 лет. @ Джеррино, в какой момент видео они указывают на это?
@CuriousOne: Это необычный способ говорить об идеях, с которыми вы не согласны. Как крайне грубо. Поговори со мной, когда сможешь объяснить человеческое сознание.
@LightnessRacesinOrbit: Что такое грубый способ? Что это должно быть закрыто, потому что это дубликат? Это факт, хотя никто, включая меня, похоже, его не раскопал. Хотя непонятно, на что вы жалуетесь? Вы получили много ответов на довольно нефизический вопрос.
@CuriousOne: Во-первых, я вообще не получил ответов, поскольку это не мой вопрос. Во-вторых, я имел в виду ваше небрежное отбрасывание приведенных аргументов как «сомнительных философских идей» и ваш намек на то, что они были выдвинуты из-за жадности к деньгам с продажи книг, а не из-за чего-то еще.
@LightnessRacesinOrbit: Ой, извините, что принял вас за ОП. Что не вызывает сомнений в философских идеях, которые даже близко не соответствуют установленным научным фактам? Тот факт, что кто-то известен (и это правильно), не означает, что он не может нести чепуху о вещах, которые не хочет понимать. Пенроуз, например, совершенно блестящий мыслитель, имеющий нелепо детские представления о физической реальности. Бом в основном противник, который, кажется, пропустил 80 лет реального развития квантовой механики. Да, глупые умные люди... это существует.
@CuriousOne: Я просто говорю, что наука включает в себя отказ от идей (когда для этого есть все основания), но никогда не отвергает людей .
@LightnessRacesinOrbit: Наука включает в себя даже отказ от плохих идей людей, которыми вы восхищаетесь, за их хорошие. Пенроуз — абсолютный гений, который время от времени любит сунуть руку в миску. Это один из таких случаев. Это не делает его менее гением, но в его плохих философских идеях просто ничего нельзя спасти.

Ответы (8)

Квантовая механика почти не имеет отношения к работе мозга, за исключением того, что объясняет существование материи. Вы говорите, что сигналы передаются электронами, но это очень неточно. Скорее, они переносятся различными химическими сигналами, в том числе ионами. Эти сигналы высвобождаются в теплую среду, с которой они взаимодействуют в течение очень короткого промежутка времени.

Квантово-механические процессы, такие как интерференция и запутанность, продолжают демонстрировать эффекты, отличающиеся от классической физики, только когда соответствующая информация не просачивается в окружающую среду. Этот вопрос был объяснен в контексте мозга Максом Тегмарком в книге «Важность квантовой декогеренции в мозговых процессах » . В мозгу утечка информации должна происходить в течение времени порядка 10 − 13 − 10 − 20 с. Шкала времени, в течение которой нейроны срабатывают и т. д., 0,001 − 0,1 с. Итак, ваши мысли — это не квантовые вычисления или что-то в этом роде. Мозг — это классический компьютер.

«Мозг — это классический компьютер» — я не думаю, что этот вывод обязательно подтверждается. Конечно, мозг очень плохо справляется с тем, что тривиально для классического компьютера, но весьма эффективно для многих вещей, которые компьютеру чрезвычайно трудно воспроизвести. Он может не быть аналогом квантового компьютера и может быть чисто детерминистической конструкцией, но это не значит, что он подходит под форму классического компьютера/может быть точно смоделирован детерминированной машиной Тернинга.
@aroth: я отмечаю, что «чрезвычайно сложно в принципе воспроизвести любой компьютер» и «мы не знаем, как создать компьютер, который воспроизведет это - пока» - это очень разные вещи. У меня в кармане есть компьютер, на котором я могу спросить по-английски, когда день рождения моей жены, и он может мне ответить. Это было до абсурда невозможно даже пятьдесят лет назад.
@EricLippert И это было бы однозначно истолковано как признак интеллекта даже за 50 лет до этого (до Тьюринга). (Следуя наблюдению Рэя Курцвейла, что все, что делается с помощью машин, ex post исключается из определения интеллекта.)
@EricLippert - Конечно (хотя я бы сказал, что мой случайный опыт работы с программным обеспечением для распознавания голоса значительно менее совершенен, чем то, что вы описываете). Но если делать фактическое утверждение, что «мозг — это классический компьютер», должны быть какие-то доказательства, подтверждающие это. Насколько мне известно, ни математически, ни на практических примерах не было продемонстрировано, что мозг определенно является классическим компьютером (или компьютером любого типа, как это традиционно определяется в области компьютерных наук).
@aroth Я думаю, совершенно очевидно, что мозг завершен. Человек, управляемый мозгом, может выполнять все функции машины Тьюринга. В более широком смысле, мы можем делать все, что может делать компьютер при наличии достаточного времени и памяти/памяти (например, ручка + бумага). Тот факт, что мозг очень плох в этом, не имеет значения. Компьютеры 30-летней давности очень плохо справлялись с вещами, тривиальными для современных компьютеров, но мы по-прежнему считаем их компьютерами.
@aroth Ваша точка зрения «не означает, что [...] ее можно точно смоделировать с помощью детерминированной машины Тьюринга» неверна. То, может ли мозг точно смоделировать машину Тьюринга, определяет, является ли она полной по Тьюрингу. Если машина Тьюринга не может смоделировать мозг, то это просто означает, что у мозга есть способности в дополнение к способностям машины Тьюринга. Или, используя аналогию с программированием, мозг является подклассом машины Тьюринга (отношение «является»). В любом случае, если мозг работает исключительно посредством физических процессов, то машина Тьюринга может точно его смоделировать.
Этот ответ не отвечает на вопрос. Вопрос был о том, задействованы ли процессы КМ в мозгу, а не о том, является ли мозг Классическим компьютером или нет. Современные компьютеры основаны на физике полупроводников, то есть квантовой механике, но это классические компьютеры, которые можно построить с использованием чисто классических ламп. Учитывая, что обоняние все чаще считается процессом КМ, а фотосинтез ЯВЛЯЕТСЯ процессом КМ, я подозреваю, что в мозгу также могут быть процессы КМ.
Кроме того, существуют процессы QM, которые происходят во временных диапазонах за пределами нано/фемптосекунды. Например, светящиеся палочки медленно распадаются из-за запрещенных переходов, которые можно объяснить только с помощью квантовой механики.
@JBentley «Если машина Тьюринга не может моделировать мозг, то это просто означает, что у мозга есть способности в дополнение к способностям машины Тьюринга». Это также означало бы, что мозг не является классическим компьютером (и не машиной Тьюринга). Предполагается, что машины Тьюринга представляют собой самое мощное из возможных вычислительных устройств. Если способности мозга являются надмножеством способностей машины Тьюринга, мозг (в целом) не является классическим компьютером; просто способен подражать одному. Вроде как самолет не машина только потому, что у обоих есть колеса и они могут катиться по земле.
@aroth: любая конечная физическая система может быть смоделирована с произвольной точностью универсальным компьютером, см., например, daviddeutsch.org.uk/wp-content/ItFromQubit.pdf . Тот факт, что мы не знаем, как смоделировать мозг, означает, что мы не знаем, как запрограммировать компьютер для такой симуляции.
@Aron Фотосинтез — это химическая реакция. Мысль о том, что на некоторых стадиях этой реакции могут играть роль квантовые эффекты, неудивительна, как и для светящихся палочек. Эволюция такой системы, как весь мозг, происходит с участием огромного количества молекул в гораздо более длительном временном масштабе. Как объясняется в статье, на которую я дал ссылку, нет серьезной перспективы того, что мозг делает что-то отчетливо квантово-механическое (интерференция, запутанность и т. д.) в масштабе пространства и времени, необходимого для одной мысли.
@alanf Я согласен с тем, что вы говорите. Но вопрос был не в этом. Вы говорите, что макроскопическая модель мозга вряд ли потребует учета квантовых эффектов. Я утверждаю, что это не отвечает на вопрос (важны ли квантовые эффекты для понимания мозга).
@aroth Конечно, мозг не машина Тьюринга. Только машина Тьюринга является машиной Тьюринга (это гипотетическое устройство). В общем смысле машина является полной по Тьюрингу , если она способна выполнять те же вычисления, что и машина Тьюринга. Вы говорите, что мозг — это не машина Тьюринга/классический компьютер, он просто способен их эмулировать. Но именно это и означает полнота по Тьюрингу — способность эмулировать машину Тьюринга. Ранее вы сказали, что мозг не является компьютером в соответствии с любым традиционным определением CS, но это неверно, потому что мозг является полным по Тьюрингу.
@aron Я не вижу здесь разницы. Если вы можете точно смоделировать работу мозга, игнорируя квантовые эффекты, то квантовые эффекты не важны для понимания мозга.
@Aron Вопрос конкретно о том, как работает разум. Хотя квантовая механика может быть полезна для понимания деталей отдельных химических реакций, существует критика идеи о том, что она имеет какое-либо отношение к мышлению помимо этой основной роли.
@JBently - Я сказал, что нет экспериментальных доказательств в поддержку утверждения о том, что мозг является ( полностью ) классическим компьютером, в отличие от надмножества этого / квантового устройства или какой-то третьей возможности, которая еще предстоит указать. Но если мы собираемся сказать, что все, что демонстрирует полноту по Тьюрингу, является классическим компьютером, тогда нам даже не нужно проводить различие между квантовым и классическим, потому что квантовый компьютер в любом случае является просто классическим компьютером. На самом деле становится настолько трудно не быть «классическим компьютером», что дескриптор теряет всякое полезное значение.
@Aron: Учитывая, что запах все чаще считается процессом QM, И фотосинтез ЯВЛЯЕТСЯ процессом QM, как они «даны», кроме того, что они включают атомы и молекулы? Чтобы называться процессом QM, я бы ожидал поведения, которое нельзя объяснить иначе.
@JBentley Вы когда-нибудь видели какую-нибудь математическую головоломку, которая вводит читателя в заблуждение и приводит к неправильному ответу правильным, но коварным образом? Тьюринг-полные устройства не делают ошибок, в отличие от человеческого мозга. Или вы говорите, что проблемы «засчитываются» только тогда, когда человек входит в «режим имитации машины Тьюринга»? Но что, если человеку надоест и он бросит? А что, если человеческий мозг умрет из-за того, что задача занимает особенно много времени даже при бесконечном запасе ручки и бумаги? Или мы предполагаем бессмертный, сфокусированный мозг? Но это уже не мозг, это некая гипотетическая машина, выполняющая вычисления.
@djechlin Это не имеет значения. Компьютеры могут совершать ошибки (например, искажать данные), умирать (сломаться), у них может заканчиваться время (вселенная заканчивается раньше) и у них могут быть ограниченные ресурсы (память). С этими факторами обычно обращаются, говоря, что компьютер завершен по Тьюрингу при наличии бесконечного времени и ресурсов . Без этих условий не существует устройства, которое было бы строго по Тьюрингу полным, потому что машина Тьюринга имеет бесконечно длинную ленту. В этом смысле мозг ничем не отличается от настольного ПК. Всякий раз, когда мы говорим, что последний является полным по Тьюрингу, мы по определению говорим гипотетически.
@JBentley Тьюринг мозга Шер завершен? Что, если она плохо разбирается в математике или хочет заниматься чем-то другим, помимо решения вопросов по программированию, которые кто-то ей передает? Или мы имеем дело только с мозгом без самоощущения или воли вообще?
@djechlin Компьютер, который был запрограммирован для точного моделирования мозга Шер, будет совершать те же ошибки, что и Шер, и будет иметь такие же предпочтения. Человек мог бы научиться моделировать машину Тьюринга, но в этом не было бы особого смысла, поскольку он мог бы делать вещи лучше, чем большинство машин Тьюринга, например, создавать новые знания. Конечная память в мозгу не является большой проблемой, поскольку люди могут использовать и используют вещи вне мозга для хранения информации.
«Мозг — это классический компьютер» — это ложь, которую вы бросаете без каких-либо доказательств или размышлений. Простое доказательство того, что ваше утверждение неверно, состоит в том, что люди могут решить проблему остановки, а машина Тьюринга не может. Компьютер не может вычислять рекурсивно-невычислимые языки.
@Jerryno люди могут решить проблему остановки? большинство людей даже не знают компьютерных наук. Из тех, что делают, многие прибегают к написанию программ, чтобы решать за них проблемы. Ни один человек не нашел решения TSP в американских городах, с компьютером или без него, и это даже не является неразрешимым. Но вы не подписываетесь под тезисом Черча-Тьюринга, в отличие от всех, кто серьезно занимается этим, хорошо знать.
@djechlin да, это нельзя решить, и вы правы, но я хотел сказать этим, что мозг не детерминирован, в отличие от машины Тьюринга. Если бы он был детерминированным, вы могли бы вычислить его состояние в будущем и предсказать мысли каждого. Почему это не так смотрите в видео.
@djechlin Чтобы быть полной по Тьюрингу, машина просто должна иметь возможность выполнять тот же набор функций, что и машина Тьюринга. Если бы Шер захотела, она могла бы научиться этому, сесть и сделать это. То, что она предпочитает не делать этого, не делает ее мозг менее способным в этом отношении. Подавляющее большинство настольных ПК никогда не будут имитировать машину Тьюринга, но они по-прежнему полны по Тьюрингу. Самоощущение и воля являются дополнительными характеристиками помимо полноты Тьюринга.
@Jerryno Мне немного непонятно, почему вы думаете, что люди могут решить проблему остановки.
@JBentley, это не согласуется ни с чем, что известно об эволюционном или физическом развитии мозга или разума. Поведенческая психология в основном посвящена опровержению представления о том, что люди в основе своей рациональны, за исключением других не относящихся к делу черт, в то время как вы посвящены утверждению этого представления. Извините, если это слишком осуждающе, но я действительно не вижу, чтобы вы изменили свое мнение о чем-либо в ближайшее время, так что добрый день.
Может быть, мозг хаотичен, и квантовые эффекты с задержкой могут преобразовываться в случайные действия мозга.

Да , но только в том смысле, что все макроскопические процессы зависят от лежащей в их основе квантовой механики в микроскопическом масштабе.

Нет , квантовая механика — не лучшая модель для описания того, что происходит в мозгу.

В каком-то смысле поведение нейрона похоже на квантовый процесс, такой как (например) распад электрически возбужденного или радиоактивного атома до его основного состояния. Нейрон либо срабатывает, либо нет. Но есть много машин, которые либо срабатывают, либо нет, поэтому этого недостаточно, чтобы сделать вывод, что это квантовый процесс.

https://en.wikipedia.org/wiki/Все-или-ничего_закон

Есть несколько важных отличий (наиболее важным из которых является масштаб процесса).

Атом испускает фотон (один квант электромагнитного излучения) случайным образом и независимо от событий в его окружении (по крайней мере, для спонтанного излучения). Мы можем экспериментально узнать, какова вероятность того, что определенный тип атома испустит фотон в определенный период времени.

Нейрон испускает импульс (большое количество ионов) довольно предсказуемым образом, в зависимости от полученных им импульсов и стимулов. Хорошей (хотя и довольно простой) моделью этого будет резервуар для воды, который автоматически опорожняется, когда он полностью заполнен. Такие баки используются для смыва писсуаров в мужских общественных туалетах. От этого до создания компьютера, столь же сложного, как мозг, большой шаг, но должно быть ясно, что такой танк не зависит от квантовой механики. Отметим, что возможен электронный аналог такого бака.

То, как я прочитал ваше объяснение, срабатывает нейрон или нет, предполагает отсутствие конкретики в вашей модели в понятии памяти. Вот почему я бы высказался за более глубокую структуру, в которой есть шаблоны для передачи различной информации. Кроме того, было постулировано, что рекрутирование определенных нейронов и их веретенообразных волокон использует квантовое туннелирование.

Именно над этой гипотезой работают Роджер Пенроуз и Стюарт Хаммерофф. Они считают, что волокно веретена — это структура, разрушающая квантовую волновую функцию. На данный момент им не удалось продемонстрировать «волокно веретена» в поддержке возможностей QM. Но информации на эту тему предостаточно, начиная с книги Роджера Пенроуза «Новый разум императора».

Пенроуз — прекрасный пример математического гения, которому, по крайней мере в последнее время, не удавалось вкрутить лампочку. Без обид... но эти вопросы экспериментально решаемы, и Пенроуз, ИМХО, абсолютно ничего не сделал, чтобы следовать существующим экспериментальным данным.
Если они думают, что необходим коллапс волновой функции, и что они нашли волшебное устройство, которое это делает, то они действительно не понимают даже основ квантовой механики.
Мое прочтение «Нового разума императора» состоит в том, что они приписывают работу мозга не только квантовой механике, но и квантовой гравитации. Поскольку плотность материи в мозгу не сильно отличается от плотности воды, для меня это имеет еще меньше смысла.
@Росс Милликен - идея Пенроуза заключалась в том, что существует некоторый порог различия в метриках, за которым суперпозиция геометрий пространства-времени не является четко определенной, и именно тогда происходит «коллапс волновой функции». И предполагается, что порог достаточно тонкий, чтобы его можно было использовать в мезоскопическом масштабе.

Мозг де-факто является классическим компьютером, как объясняется в ответе Алана. Однако это оставляет открытой возможность того, что то, что делает классическую систему, такую ​​как наш мозг или некий будущий ИИ, сознательными, вполне может быть связано с тем, как квантовая механика сводится к классической механике. Одно предложение в этом направлении (которое я лично не нахожу убедительным) было выдвинуто Роджером Пенроузом, как упоминалось в ответе Эда Яблецки.

Куда более простая идея состоит в том, чтобы считать, что квантовая механика в классическом режиме все же не то же самое, что и классическая механика. Что происходит, так это то, что из-за запутанности с огромным количеством степеней свободы окружающей среды многие типичные квантовые эффекты эффективно теряются, и тогда вы можете делать вид, что их не существует. Что касается предсказания результатов экспериментов, то можно безнаказанно использовать классическую механику. Но физическая система — это не то, что вы получите, если примете ее классическое описание за буквально правильное.

Вы можете ясно видеть, как разница между точным квантово-механическим описанием среды ИИ + и классическим описанием ИИ отвечает на множество философских возражений против сильной гипотезы ИИ. В точном описании есть много места, чтобы указать на корреляции между входными и выходными данными как существующие в любой конкретный момент, потому что то, что испытывает ИИ, — это лишь грубое измерение, которое согласуется с большим количеством микросостояний. Затем они существуют как параллельные миры в пределах его фактической ошибки измерения. Реальное существование такого ансамбля коррелированных состояний определяет, какие вычисления фактически выполняются в любой данный момент. Трудность сделать это в чисто классической картине лежит в основе критики сильного ИИ.

Возьмем знаменитый мысленный эксперимент Марвина Мински по моделированию вашего мозга с помощью огромного аналогового устройства, состоящего из огромных колес и шестерен. Тогда сильный ИИ говорит, что эта симуляция будет успешной, но критики говорят, что это просто смешно, как, черт возьми, набор колес и шестерен вообще может что-то чувствовать? Ключевое замечание, которое следует сделать imo, заключается в следующем. С вашей точки зрения, невозможно точно определить точное состояние колес и шестерен. Хотя вы можете смотреть вниз на несколько ваших колес, любая ваша попытка выяснить состояние всех ваших колес потерпит неудачу из-за того, что ваша память имеет конечный объем; большая часть этой емкости используется для запуска программ, которые определяют вас. Что бы вы ни чувствовали, чем бы на самом деле ни было сознание, это, в конечном счете, вычисление, и система колес и шестерен может определить это недвусмысленно,

Вы так ошибаетесь. Мозг вовсе НЕ классический компьютер. Простое доказательство состоит в том, что люди могут решить проблему остановки, а машина Тьюринга — нет. Компьютер не может вычислять рекурсивно-невычислимые языки.
@Jerryno Люди тоже не могут этого сделать! Люди, конечно, могут найти некоторые проблемы с остановкой, но тогда и машины Тьюринга тоже могут. Дело в том, что нет способа на 100% идентифицировать все проблемы с остановкой, и это в равной степени относится к людям, выполняющим идентификацию.
@ Грэм, правда, но это потому, что мозг не детерминирован, поэтому вы не можете построить на нем доказательство. Люди могут решить некоторые проблемы остановки, которые не могут решить машины Тьюринга. Если бы мозг был классическим компьютером, вы могли бы предсказать все о нем, учитывая начальные условия. Что явно не так работает. Вы должны посмотреть это до конца: youtube.com/watch?v=sMb00lz-IfE там все очень хорошо объяснено.
@Jerryno Неправда - люди не могут этого сделать. Единственный способ, которым человек может это сделать, — это дать ему информацию, которой не было у машины Тьюринга. Дайте машине Тьюринга ту же информацию, и она тоже сможет ее решить.
@Graham - люди могут решать некоторые проблемы случайным образом, делая ошибки и ошибки, ваша логика неверна. Вот что делает человека человеком и доказывает, что это не компьютер. Я до сих пор удивляюсь, что ты этого не понимаешь.
Но мозг, не будучи детерминированным, не поможет. Если вы вызываете коллапс, вы должны учитывать, что это не добавляет никакой релевантной информации, поскольку это чисто случайно.
@Jerryno Я не уверен, что вы классифицируете как «логику», но то, что вы используете, определенно не так. Бросание костей не является «решением проблемы». Иногда случайная ошибка оказывается правильной, конечно, но это не означает ничего особенного в источнике случайной ошибки. В конце концов, остановившиеся часы показывают правильное время дважды в день. Что еще более забавно, анализ Монте-Карло использовался в течение десятилетий, когда компьютеры вводили случайные числа в алгоритмы для прогнозирования решений — это явно противоречит вашему утверждению, что только человеческий мозг может использовать случайность для решений.
@ Грэм Наконец. Да, когда вы вводите случайные данные в компьютеры, я верю, что они могут делать то же, что и люди. Откуда вы берете действительно случайные данные, спрашиваю я? Конечно, из квантовых генераторов случайных чисел!
@Jerryno Но доказано, что люди неслучайны во многих случаях, когда мы верим, что у нас есть свободный выбор, и это подтверждают убедительные экспериментальные данные. Даже довольно простой генератор псевдослучайных чисел на несколько порядков более случайный, чем способен человек. И все это не имеет ничего общего с вашим первоначальным заявлением о проблеме остановки.
@Jerryno: то, что вы описываете, по сути является вероятностной машиной Тьюринга. Такие машины не более эффективны в смысле разрешимости, чем любая другая ТМ, потому что они являются частным случаем НДТМ (недетерминированной ТМ). Являются ли они более мощными в смысле сложности (могут ли они решать задачи за полиномиальное время, чего не может DTM?), я думаю, неизвестно, но считается, что это не так.
Генераторы псевдослучайных чисел @Jerryno будут работать нормально.

На самом деле электрический заряд переносится положительными ионами (натрия и калия), а не электронами, вдоль аксона нейрона. Они достаточно маленькие? Я действительно не знаю. Кстати, есть гипотеза, что некоторые виды птиц используют для ориентации пару запутанных электронов. Квантовая механика также играет роль в ферментах (например, в квантовом туннелировании), но из-за большого количества ферментов я не думаю, что квантовые эффекты имеют значение. Есть хорошее видео , демонстрирующее некоторую гипотезу о том, как некоторые организмы используют квантовую механику (однако она не специфична для мозга).

Что же касается самого мозга, то ответа никто не знает, может быть, он используется для хранения информации или кто знает что. Как вы сказали, было бы неплохо принять во внимание квантовую механику (по крайней мере, иногда), чтобы попытаться лучше понять мозг.

Определенно, сегодня предпринимаются серьезные научные усилия, пытающиеся объяснить и включить КМ в мозговые процессы. Следующий доклад TED как раз об этом:

http://www.ted.com/talks/jim_al_khalili_how_quantum_biology_might_explain_life_s_biggest_questions?c=922691

Другие ученые предполагают, что крошечные дендриты или микротрубочки на нейронах внутри мозга являются интерфейсом, где имеют место слабые квантовые эффекты и создают известные классические эффекты.

Врач Марк Жермен пишет в своем эссе: «Большое количество данных подтверждает представление о том, что разветвления дендритов являются первичными структурами, поддерживающими восприятие (Pribram, 1991). Форма нейронной волны характеризует динамику дендритной сети, и эта форма волны может быть описана уравнением, которое принципиально совпадает с уравнением, описывающим форму квантовой волны (Прибрам, 1991),………»

Но он обсуждает другую модель, а не непосредственно модель QM для мозга. Найдите эссе здесь:

http://dynapsyc.org/2015/HOLOMIND.pdf

Дело в том, что общепринятая механистическая модель мозга не выглядит достаточной для объяснения всего богатства опыта — даже таких, казалось бы, самых основных, как вкус, обоняние, зрение. Механистическая модель не может объяснить огромную гибкость любого сознания, даже такого простого, как муравьиное.

Я опоздал на вечеринку, но не увидел следующего аргумента, находящегося на стыке этики, физики и логики. Это связано со свободной волей, которую, как мы понимаем, мы имеем.

Логическое определение свободы воли состоит в том, что она не детерминирована; вот что значит бесплатно . Мы делаем что-то не по правилам, т.е. не предсказуемо, а спонтанно. Мы могли бы решить и по-другому, но не сделали этого.

В целом мы не рассматриваем предсказуемое поведение как признак свободы воли: такое поведение руководствуется инстинктом, моралью, условностями или внешними влияниями, такими как реклама или давление сверстников.

Признаки свободы воли, напротив, видны на перекрестках: кто-то решает быть героем или нет, поесть в том или ином ресторане. Мы и, возможно, сама женщина не знали заранее.

Вообще говоря, все поведение подпадает под одну из этих двух категорий: оно основано на правилах, т. е. предсказуемо; либо это решение нашей свободной воли, которое никто не может достоверно предсказать.

Интересно, что с вычислительной точки зрения «непредсказуемый» просто эквивалентен «случайному». Это определение «случайного»: оно не зависит от предыдущих событий, т. е. нет никаких правил для предсказания случайного события на основе предыдущих событий.

Свобода воли — это логически способность принимать случайные решения.

(Кроме того, это причина того, что не будет категорического препятствия для имитации поведения человека с помощью компьютеров. Все поведение либо основано на правилах, либо случайно. Мы можем очень хорошо эмулировать поведение, основанное на правилах, на компьютерах. трудно ввести или эмулировать случайность.)

Не будем обманывать себя. Многое из того, что мы воспринимаем как свободную волю, на самом деле таковым не является; подавляющее большинство нашего поведения определяется нашей культурой, этикой, вкусом, принципами и так далее, часто бессознательно. То, что мы кажемся менее предсказуемыми, чем мы есть на самом деле, связано с недостатком информации со стороны наблюдателя (и большие данные говорят нам, что мы становимся довольно предсказуемыми — и доверчивыми — при наличии достаточной информации о нас).

Но у нас есть сильное чувство — и случайные примеры — личной свободы. Если бы мы были механическими, детерминированными часовыми механизмами, мы не были бы свободны. Но мы не часовой механизм; работа нашего мозга не является полностью детерминированной.

Физической основой этой неопределенности должны быть случайные события в нашем мозгу. Электроны, атомы и молекулы — это не бильярдные шары; ни один демон Лапласа не мог предсказать будущее мозга, в принципе, нет. Микроскопический мир, лежащий в основе мира, который мы воспринимаем, просто не детерминирован. В нелинейной системе, такой как мозг, небольшие квантовые события, которые могли произойти в любом случае, иногда будут иметь значение. Нейрон срабатывает или нет; возбуждение группы нейронов просто переступает порог в состязании с другой группой за то, чтобы стать доминирующей или нет.

В этом смысле, как источник врожденной неопределенности и, следовательно, свободы, я считаю, что квантовые эффекты играют огромную роль в нашем мозгу. И во Вселенной.

Хороший момент, Питер А, когда вы говорите, что при наличии достаточной информации подавляющее количество вариантов предсказуемо. Не моя свободная воля выбирает ресторан, а сумма всех моих предпочтений, переживаний и текущего состояния сознания делает выбор бессознательно. Ни у кого нет свободы воли - они просто не знают об этом!

Мозг как биокомпьютер слишком сложен, чтобы ожидать полностью описательного ответа в форме сообщения на форуме.

Не волнуйтесь, ситуация еще более запутанная! :) Мнения на тему квантового поведения, влияющего на восприятие реальности (и, соответственно, на создание "реальности", но я здесь затрагиваю весьма метафизическую точку зрения, которой здесь обычно избегают, и по уважительным причинам) сильно расходятся.

В целом, на мой взгляд , в настоящее время правильный ответ: «Из-за сложности мозга мы не знаем, где применимы квантовые явления, а где нет с точки зрения мозга и восприятия». На этом этапе нужно присоединиться к исследованию, чтобы начать получать хотя бы частичные ответы.

«(...) Я не чувствую страха, не зная вещей, потерявшись в таинственной вселенной без какой-либо цели, что, насколько я могу судить, так и есть на самом деле». РП Фейнманн

Играет ли квантовая механика роль в мозге?
СпросиСетьПолитика конфиденциальности1y, 0v