У Вас отключён javascript.
В данном режиме, отображение ресурса
браузером не поддерживается

ЭВОЛЮЦИЯ СОЗНАНИЯ

Информация о пользователе

Привет, Гость! Войдите или зарегистрируйтесь.


Вы здесь » ЭВОЛЮЦИЯ СОЗНАНИЯ » Дополнения » -Квантовый комп в голове человека


-Квантовый комп в голове человека

Сообщений 81 страница 90 из 105

81

Биосинтетический двухъядерный компьютер в живой клетке

Учёные ETH интегрировали два ядра процессора на основе CRISPR-Cas9 в клетки человека. Это огромный шаг к созданию мощных биокомпьютеров.
Управление экспрессией генов с помощью переключателей генов на основе модели, заимствованной из цифрового мира, долгое время было одной из главных проблем синтетической биологии. Цифровой метод использует логические элементы для обработки входных сигналов, создавая схемы, в которых, например, выходной сигнал C создаётся, лишь когда одновременно присутствуют входные сигналы A и B.
До настоящего времени биоинженеры пытались создать такие цифровые схемы с помощью белковых генных переключателей в клетках. Однако у них были серьёзные недостатки: они не были гибкими, могли понимать лишь простые программы и были способны обрабатывать лишь один ввод за раз, например, специфическую молекулу. Таким образом, более сложные вычислительные процессы в клетке были возможны лишь при конкретных условиях, ненадёжны и часто терпели неудачу.
Даже в цифровом мире схемы зависят от одного входа в форме электронов. Однако такие схемы компенсируют это своей скоростью, выполняя миллиарды команд в секунду. Клетки медленнее по сравнению с ними, но могут обрабатывать 100 000 различных молекул в секунду в качестве входных данных. И всё же прошлые клеточные компьютеры даже не приблизились к исчерпанию огромных вычислительных возможностей человеческой клетки.

Центральный процессор из биологических компонент.

Команда исследователей во главе с Мартином Фуссенеггером, профессором биотехнологии и биоинженерии в Департаменте биологических наук и инженерии в ETH Zurich [https://ethz.ch/en.html] в Базеле, теперь нашла способ использовать биологические компоненты для создания гибкого центрального процессора, который принимает различные программы. Процессор, разработанный учёными ETH, основан на модифицированной системе CRISPR-Cas9 и может работать с любым количеством входов в виде молекул РНК.
Специальный вариант белка Cas9 образует ядро процессора. В ответ на ввод, осуществляемый направляющими РНК, процессор регулирует экспрессию гена, который, в свою очередь, производит определённый белок. Благодаря такому подходу исследователи могут программировать масштабируемые схемы в клетках человека — например, цифровые сумматоры, они состоят из двух входов и двух выходов и могут сложить два однозначных двоичных числа.

Мощная многопоточная обработка информации

Исследователи сделали ещё один шаг: они создали биологический двухъядерный процессор, аналогичный цифровому, интегрировав два ядра в клетку. Для этого они использовали компоненты CRISPR-Cas9 от двух разных бактерий. Фуссенеггер был в восторге от результата, заявив: «Мы создали первый клеточный компьютер с несколькими ядрами».
Этот биологический компьютер не только чрезвычайно мал, но теоретически может быть увеличен до любого возможного размера. «Представьте себе ткань с миллиардами клеток, каждая из которых оснащена собственным двухъядерным процессором. Такие «вычислительные органы» теоретически могут достичь вычислительной мощности, которая намного превосходит вычислительную мощность цифрового суперкомпьютера – и использует лишь небольшую часть энергии», – говорит Фуссенеггер.

Применение в диагностике и лечении

Клеточный компьютер может использоваться для обнаружения биологических сигналов в организме, таких как продукты обмена веществ или химические сигналы, для их обработки и соответствующего реагирования на них. При правильно запрограммированном процессоре клетки могут интерпретировать два разных биомаркера как входные сигналы. Если присутствует лишь биомаркер А, то биокомпьютер отвечает, формируя диагностическую молекулу или фармацевтическое вещество. Если биокомпьютер регистрирует лишь биомаркер B, он запускает синтез иного вещества. Если присутствуют оба биомаркера, это вызывает третью реакцию. Такая система может найти применение в медицине, например, при лечении рака.
«Мы могли бы также интегрировать обратную связь», – говорит Фуссенеггер. Например, если биомаркер B остается в организме в течение более длительного периода времени при определенной концентрации, это может указывать на метастазирование рака. Биокомпьютер произведёт химическое вещество, нацеленное на уничтожение рака.
ВВозможны многоядерные процессоры
«Этот клеточный компьютер может показаться очень революционной идеей, но это не так», — подчёркивает Фуссенеггер. Он продолжает: «Само тело человека – это большой компьютер. Его метаболизм использует вычислительную мощь триллионов клеток с незапамятных времён». Эти клетки постоянно получают информацию из внешнего мира или из иных клеток, обрабатывают сигналы и реагируют соответствующим образом – будь то химические сигналы или запуск метаболических процессов. «И в отличие от электронного суперкомпьютера, этому большому компьютеру нужен лишь кусок хлеба», – отмечает Фуссенеггер.
Его новая цель – интегрировать многоядерную компьютерную структуру в клетку. «Это будет иметь большую вычислительную мощность, чем нынешняя двухъядерная структура».
Автор: Peter Rüegg

82

Свершилось. Появилась первая нейроморфная сеть, которая обладает функциями мозга

Исследователи представили нейроморфную сеть, которая, при прохождении по ней электричества, обладает функциями мозга. Исследователи отмечают, что впервые удалось создать действующую модель искусственного мозга из наноматериалов.
Международная исследовательская группа из Японии и США сумела создать нейроморфную сеть, состоящую из многочисленных металлических нанопроволок. Используя эту сеть, команда смогла генерировать импульсы, которые схожи с импульсами мозга. К примеру, она может демонстрировать запоминание, обучение, забывчивость, бдительность и покой.
Размер устройства составляет 10 кв. мм. Его создали американские ученые из Калифорнийского университета в Лос-Анджелесе совместно с коллегами из Национального института материаловедения Японии (NIMS).
«Наша нейроморфная сеть — по сути дела, действующая модель мозга», — отметили исследователи.
Ученые использовали нанопроволоки, которые выполняют схожие функции с неокортексом, новой корой — частью мозга, участвующей в таких функциях, как обработка языка, восприятие и познание. В местах пересечения нанопроводов из-за миграции атомов серебра через полимерное покрытие образовались соединения, аналогичные нейронным синапсам, благодаря которым соединяются и общаются клетки мозга. Всего система создала около десяти млн. таких соединений.
Сейчас группа исследователей работает над устройством, которое будет развивать память. Команда намерена создать его на других принципах, чем те, которые используются в современных компьютерах. Например, в то время как компьютеры тратят столько времени и электричества, сколько необходимо для поиска абсолютно оптимальных решений, новое запоминающее устройство предназначено для принятия быстрых решений в определенных пределах, даже если полученное решение может быть не совсем оптимальным.

Отредактировано immer (2019-12-29 12:48:05)

83

Глимфатическая система: как чистить мозг?
Технологии долголетия

Наш мозг метаболически очень активен, но удивительно, что одну из его систем очистки открыли только в 2012 году. Как так получилось? Дело в том, что она очень функциональна и образуется только во время фазы глубокого сна. Поэтому изучение мозга бодрствующих животных или посмертное изучение мозга упускало ее из виду. Эту систему очистки назвали глимфатическая система, от глия – это глиальные клетки, образующие этот ликворный канал. Открытие произошло в 2012 году под руководством Майкен Недергаард с помощью 2-фотонной микроскопии in vivo.

Как работает глимфатическая система?
Ночью в фазу глубоко сна глиальные клетки сжимаются на 60% в размере и между ними образуются глимфатические каналы. Пульсация артерий помогает перекачивать жидкость из периартериального пространства к перивенозному, отводя жидкость из пространства Вирхова-Робена. Помогает этому формирование астроглиальных муфт на венулах в мозге. Более половины поверхности муфт занимают каналы, образованные аквапоринами 4. Итак, ликвор просачивается между тканями мозга, омывает клетки и выводится глимфатической системой. Глимфатическая система как бы окружает кровеносные сосуды и образует каналы к ним.
Периваскулярные пространства в мозге – это щелеподобные образования в сосудах мозга, между стенкой сосуда (эндотелием) и концевыми ножками астроцитов. Колебания артериального давления создают волны давления, которые обеспечивают ток с субарахноидального пространства в периваскулярное и обратно. Очень важно, что эти пространства регулируют миграцию иммунных клеток, что может быть важно в случае, скажем шизофрении.

Сон и очистка мозга.

Исследование показывает, что достаточное количество глубокого сна — наилучшее условие для функционирования глимфатической системы. Глимфатическая система в 10 раз более активна в медленном сне, чем в часы бодрствования. При этом нарушения сна увеличивают риск Альцгеймера и других болезней мозга, включая шизофрению. При этом при артериальной гипертензии и диабете сон заметно ухудшается.
Важно отметить, что снотворные не поддерживают нормальную структуру сна и могут провоцировать пониженную глимфатическую активность. Ученые обнаружили, что даже одна ночь без сна заметно повышает концентрацию бета-амилоида в ликворе, а больше всего его обнаруживается в гиппокампе. Стоит отметить, что для дефицита сна характерен кумулятивные эффект. Т.е. если вы пропустили весь ночной сон, то на следующую ночь поспите всего на 3 часа дольше, т.е. 4 часа очистки мозга уйдут в постоянный дефицит.
Альцгеймер и другие болезни.
Бета-амилоид в норме образуется в головном мозге и играет защитную роль. Ученые установили, что глимфатическая система удаляет более половины всего количества бета-амилоида в головном мозге. Накопление бета-амилоида отражает дисбаланс между процессами его продукции и вывода (клиренса). Стоит отметить, что скорость агрегации бета-амилоида не связана с развитием когнитивных нарушений. Уровень бета-амилоида в ликворе в шесть раз выше, чем в плазме крови. Можно замедлить образование, но, возможно, более надежный способ – усилить выведение! Исследования показывают, что даже уменьшение количества бета-амилоида в крови замедляет на 50-75% прогрессирование болезни, ведь большая часть бета-амилоида связана с альбумином и циркулирует в плазме.
Снижают эффективность работы глимфатической системы артериальная гипертония (работа вышла месяц назад) и сахарный диабет, повреждая кровеносные сосуды. Так, у крыс-диабетиков очистка гиппокампа в 3 раза медленнее, чем в контрольной группе. Эксперименты показывают прямую связь эффективности работы глимфатической системы и когнитивных способностей. Чем хуже глимфатическая система, тем хуже крыса решает задания и проходит тесты на память и ориентировку.
Пульсовая волна обеспечивает продвижение содержимого каналов вплоть до лимфатической системы. Здесь очень важно диастолическое давление, его повышение может блокировать выведение. Важно, что именно ночное артериальное давление более важно в отношении прогноза, чем дневное. Если давление ночью снижается слабо («non-dipper») или вовсе не снижается, то риск осложнений будет намного выше.
Очень любопытным является сходство глаукомы и Альцгеймера, когда при нарушениях оттока жидкости там и там увеличивается уровень амилоида и развивается схожая картина гибели нейронов, но это отдельная история.

Продырявленная пластинка.

Среди разных отделов мозга преобладают разные системы отведения отходов. Если взять древний старый мозг, то он тесно связан с обонятельной системой и имеет отведение жидкости через решетчатую кость. Исследования показывают, что если целиком заблокировать отток, то давление ликвора возрастает почти в 2 раза!
Как это работает? В решетчатой кости различают решетчатая пластинка (lamina cribrosa), которая хорошо различима со стороны мозговой поверхности черепа, имеет около 20 мелких решетчатых отверстий, содержащих ветви обонятельного нерва. Жидкость отводится через периневральное пространство обонятельных нервов, затем в подслизистый слой обонятельного эпителия и далее по обширной сети лимфатических сосудов носовой полости.
При старении количество отверстий в обонятельном нерве уменьшается, потеря обоняния часто предшествует нейродегенеративных заболеваниям. При болезни Альцгеймера количество отверстий в продырявленной пластинке решетчатой кости резко уменьшено. Компания Leucadia Therapeutics предлаегает пробивать отверстия в продырявленной пластинке и устанавливать там специальные фильтры (система Arethusta). Насколько я знаю, уже сейчас в Азии можно провести такую несложную операцию, почти как у стоматолога).

Заключение
1. Количество сна и особенно медленного сна (NREM (сокр. от nonrapid eye movement sleep) критически важно для очистки мозга. При этом дефицит сна имеет кумулятивный характер. Спите на боку, так лучше работает глимфатическая система. Увеличить медленный сон можно: раньше ложитесь, больше тренируйтесь, меньше кофеина, ниже температура и т.п.
2. Здоровье сосудов. Все, что повреждает сосуды, ухудшает работу глимфатической системы. От гликированного гемоглобина, дислипидемий, КИМ, гомоцистеина и т.п.
3. Артериальное давление. Ночное снижение давления, особенно снижение диастолического важно для поддержания работы глимфатической системы.
4. Ухудшается обоняние? Это опасно. С возрастом избыточная оссификация может блокировать отток ликвора и сейчас есть простые способы восстановления дренажа.

84

Подобие человека: впервые создан робот, полностью состоящий из живых клеток

Эксперименты идут полным ходом. Впервые в истории удалось создать робота, который полностью состоит из живых клеток. В будущем, когда они получат шанс на естественное развитие, то стволовые клетки, которые были взяты у эмбрионов лягушки, превратятся в кожу, сердечную ткань и мышцы живых дышащих кислородом организмов.
Сейчас использованы алгоритмы конфигураций, позволивших создать некое подобие робота, но при этом он полностью "построен" из живых клеток. Их назвали ксеноботами. Это небольшие капли субмиллиметрового размера. Каждая такая капля содержит до тысячи живых клеток.
Они могут перемещаться и формироваться в единую структуру и даже передвигать небольшие грузы. Ксеноботы пока не имеют никаких внешних признаков схожести ни одним живым организмом или отдельным живым органом. Но такие роботы в будущем могут быть созданы, что называется, на заказ, для выполнения опасных и сложных операций.
Ученые видят, к примеру, их функции в качестве "доставщиков" лекарств для восстановления окружающей среды. Это новые живые машины, использование которым может быть неограниченным

Отредактировано immer (2020-03-26 03:40:41)

85

За работой мозга можно следить благодаря постоянной электрической активности этого органа и отдельных его частей.
Специалисты Neuroscape Lab создали 3D-визуализацию работы мозга. Видео получено следующим образом: вначале мозг добровольца сканировался на MRI, затем подключаются электроды электроэнцефалографа, и проводится мониторинг работы мозга, визуализация чего накладывается на ранее отсканированную модель мозга.
Получается вот такое видео:

Отредактировано immer (2020-03-29 12:19:39)

86

Общение между кишечником и мозгом оказалось шире, чем думали
Возможно, именно на этом активном обмене сигналами основано то, что мы называем «интуицией» или «шестым чувством».

Результаты исследования, проведенного нейробиологами из Университета штата Иллинойс (США), опубликованы в журнале Autonomic Neuroscience: Basic and Clinical.
До сих пор считалось, что связь между головным мозгом и кишечником (так называемая «ось кишечник-мозг») ограничивается  нервной регуляцией процесса пищеварения. То есть сигналы от кишечника поступают в ствол мозга, а тот в ответ посылает импульсы, запускающие процесс продвижения пищи по пищеварительному тракту (перистальтику кишечника). Это базовая биологическая функция, которая осуществляется почти автоматически. Однако связываются ли между собой кишечник и отделы мозга, отвечающие за высшую нервную деятельность (мышление, познание, обучение, эмоции и так далее), было неясно.
Колтэн Паркер (Coltan Parker) и его коллеги провели серию экспериментов на лабораторных крысах, с помощью проникающих в нейроны вирусов проследив путь нервных импульсов от тонкого кишечника до головного мозга и его различных участков. В результате ученым удалось впервые составить полную карту нейронных связей между тонким кишечником (отделом пищеварительной системы, в котором в основном и происходит процесс переваривания пищи) и мозгом.
«Мы обнаружили большое число нейронных связей между тонким кишечником, стволом мозга и регионами заднего мозга. Нам уже было известно, что эти области отвечают за восприятие сигналов от органов и регулирование их функций, поэтому это не стало большим сюрпризом для нас, — объяснил Паркер. — Но все стало гораздо интереснее, когда мы обнаружили, что нервные сигналы распространяются гораздо дальше, в многофункциональные регионы мозга, связанные с эмоциями, мышлением, обучением. Стоит задуматься о том, как именно информация, поступающая от тонкого кишечника, способна влиять на эти процессы и корректировать их».
Ученые считают, что такой «широкополосной» связью между тонким кишечником и отделами мозга, отвечающими за высшую нервную деятельность, может хотя бы частично объясняться существование иррационального внутреннего чувства, которое предупреждает нас о скрытой опасности.
По-русски его называют «шестым чувством», «внутренним голосом», «интуицией», а в английском языке для него существует более точное, как выясняется, словосочетание «gut feeling» («gut» — кишечник, «feeling» — чувство). Как отметил Паркер, дальнейшее изучение такой «петли обратной связи» между кишечником и мозгом поможет разобраться во многих остающихся пока неясными феноменах, к примеру, почему мы испытываем чувство голода или почему стресс приводит к «синдрому раздраженного кишечника»

87

Впервые увидели, как спящий мозг воспроизводит события дня

Исследователи из США впервые предоставили убедительные доказательства, что человеческий мозг во сне «проигрывает» события, произошедшие в течение суток. Предполагается, что этот механизм лежит в основе формирования воспоминаний.

Чтобы закрепить воспоминания, мозг во сне воспроизводит нервные импульсы, которые имели место во время бодрствования. Этот процесс хорошо изучен на животных, однако о том, как он идет у человека, имеются лишь отрывочные сведения. Причина в несовершенстве технологий: использование МРТ и крупных электродов не дает достаточного пространственного разрешения.

Команда исследователей из США, о работе которой рассказывает New Atlas, нашла способ изучить формирование воспоминаний в человеческом мозге. Для этого ученые объединили усилия с коллегами из проекта BrainGate, которые внедряют крошечные микроэлектроды в мозг пациентов с тяжелыми травмами позвоночника и параличом. Конечная цель BrainGate — создание эффективного интерфейса мозг-компьютер. При этом используемые в нем электроды достаточно малы, чтобы изучать активность отдельных нейронов.

Авторы исследования проанализировали работу мозга у двух участников проекта BrainGate, страдающих от паралича большей части тела. Им предложили сыграть в видеоигру, целью которой было запомнить и воспроизвести сочетания цветов. Поскольку испытуемые не могли самостоятельно двигать курсор, они должны были представлять это движение.
Затем участники эксперимента получили возможность отдохнуть и поспать, причем активность их нейронов при этом записывалась. Эти данные сравнили с картиной, полученной во время сна до прохождения игры. Как и ожидалось, мозг испытуемых повторял паттерны активности, задействованные во время игры. Это первое прямое доказательство, что события дня воспроизводятся в нашем мозге во время сна.
Пока неясно, действительно ли этот процесс способствует формированию воспоминаний. Тем не менее, авторы полагают, что новые эксперименты позволят подтвердить эту идею.

88

Найден «включатель» спячки в мозге — его можно активировать

В ходе двух независимых исследований были найдены «переключатели» в мозге, которые погружают мышей в состояние оцепенения, называемое спячкой. То есть скоро, возможно, в состояние анабиоза (гибернации) можно будет помещать не только других животных, но и людей.
Когда животные впадают в спячку, физиологическая активность их организмов снижается: температура тела падает, а метаболизм замедляется — низкая температура тела сохраняет энергию, а заторможенный обмен веществ позволяет не умереть без еды в течении нескольких месяцев.
Ученые уже знали, что за гибернацию отвечает именно головной мозг, но в новых исследованиях были найдены нейроны, запускающие процесс спячки и выводящие из него.
Спячка окажется очень полезной для сферы здравоохранения — она поможет организму человека пережить некоторые болезни, в том числе смертельные, а также тяжелые, несовместимые с жизнью, травмы.
Не стоит забывать и о космических путешествиях. Например, путь с Земли до Марса занимает минимум 210 дней (семь месяцев), в течение которых людям не только нечем заняться. Им необходимо чем-то питаться, а 7-месячный запас обезвоженной еды на одного человека весит около 14 килограмм. То есть спячка одного человека позволит взять на Марс «дополнительные» 98 кг груза.
Понимание того, как мозг животного отправляет его в спячку, — отправная точка, момент, когда фантастика начинает становиться реальностью. Если, конечно, получится «научить» этому трюку мозг человека (или заставить).
В первом исследовании ученые рассматривали группу нейронов в гипоталамусе — «вызывающие покой нейроны» или нейроны Q. Эти нервные клетки экспрессируют нейротрансмиттер, называемый QRFP (пироглутамилированный RF-амидный пептид).
Проще говоря, активируясь, нейроны Q запускают процесс гибернации, снижая температуру тела и скорость обмена веществ. Более того, оказалось, что Q-нейронами можно управлять с помощью нейротрансмиттеров и лазеров.
В другом независимом от первого исследовании ученые определили нейроны, которые были активированы в гипоталамусе в процессе перехода в состояние оцепенения, и реактивировали их — мыши снова заснули, едва выйдя из спячки, достигнув нормальной температуры тела. То есть стимуляция нейронов запускает оцепенение, а их блокировка нарушает нормальный цикл перехода в спячку, не давая животному заснуть.
«Результаты двух исследований, в ходе которых использовались разные подходы, усиливают друг друга», — пишут неврологи Клиффорд Б. Сапер и Наталья Л.С. Мачадо в своей статье с оценкой исследований

Отредактировано immer (2020-08-09 11:53:39)

89

Маск показал работу Neuralink — вживлённого в мозг чипа для связи к компьютером

Демонстрацию провели на свинье, которой вживили чип — технология позволила считывать данные об активности мозга животного.
Компания показала чип Link размером с монету, который можно вживить в мозг, не оставив внешних следов.
Предприниматель сравнил чип со спортивными аксессуарами Fitbit, только «в вашем черепе». Имплант внедрили двум подопытным свиньям, одну из них показали публике — технология позволила в реальном времени считывать данные с мозга свиньи, но не интерпретировать их — то есть, свинья не смогла ничем управлять с помощью сигналов мозга.
По словам Маска, вживление Link занимает около часа, его проводит специальный робот. Он вырезает небольшое отверстие в черепе и подключает крошечные нити от чипа к поверхности мозга.
После установки чип скрывается в черепе и становится незаметен внешне. Маск пошутил, что сам мог бы носить чип, а об этом никто бы и не узнал. К тому же, операцию можно провести без анестезии и в тот же день отправиться домой, утверждает предприниматель.
Маск утверждает, что чип можно будет без проблем удалить, если что-то не устроит — это не повлияет на функции нервной системы. Это проверили на одной из подопытных свиней, она продолжила жить как раньше. При этом неясно, что будет с отверстием в черепе: само оно, скорее всего, не зарастёт.

Отредактировано immer (2020-08-30 19:07:12)

90

Почему ИИ неравнозначен человеческому интеллекту?

Чего же не хватает для постройки общего искусственного интеллекта? Полного ответа на этот вопрос  нет. По аналогии с человеческим интеллектом стоит обратить внимание на несколько необходимых компонентов. Часто говорят, что искусственному интеллекту не хватает здравого смысла. Но что такое здравый смысл? Это наши знания и логика их применения. Двухлетнему ребенку не надо десять раз трогать горячую плиту, чтобы ее бояться. У него уже есть модель горячих предметов и понимание того, что происходит при контакте с ними. Достаточно один раз обжечься, чтобы больше не хотеть прикасаться к таким предметам.

Каким образом наши знания попадают к нам в голову?
Очень мало из того, что мы знаем, пришло к нам на основании нашего собственного опыта. С раннего детства мы учимся у окружающих нас людей. Наши знания коллективные, наш интеллект тоже коллективный. Мы все время помогаем и подсказываем друг другу. Это понятие отсутствует в современных системах машинного обучения. Мы не можем ничего подсказать нейронной сети, и она не может нас ничему научить. Если один робот научится узнавать овцу, а другой — корову, они ничем не смогут помочь друг другу.
Пока мы не решим эти проблемы, нам не надо опасаться страшных вездесущих роботов. Скорее, надо опасаться мифов об искусственном интеллекте и слепо следовать указаниям далеко не совершенных машин. Впрочем, то же самое можно сказать и о людях.

Быстрый ответ

Напишите ваше сообщение и нажмите «Отправить»



Вы здесь » ЭВОЛЮЦИЯ СОЗНАНИЯ » Дополнения » -Квантовый комп в голове человека