Вся библиотека >>>

Содержание раздела >>>

 

 

КВАНТ ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ ЭНЕРГИИ

 

материал опубликован тезисами:

 

Еремин А.Л. Информационная окружающая среда, экология, гигиена и квантование интеллектуальной энергии человека // Сборник научных докладов 2-й международной конференции «Человек и природа. Проблемы экологии Юга России». Тамань – Краснодар – 2008. – С.123-125. ISBN 978-5-98722-032-0

 

Еремин А.Л. Окружающая информационная среда и экология, природа и квантование интеллекта человека // Материалы научно-практической конференции, посвященной 20-летию природоохранной службы Краснодарского края. – 2008. – С. 44-46.

 

Еремин А.Л. Квант интеллектуальной энергии // Тезисы докладов Международного форума по нанотехнологиям - Rusnanotech, 03.12.2008, Москва

 

В интернете размещен по адресу: http://a-eremin.ru/rus/works/show/?itemid=149

 

УДК 612; 591.1 Физиология человека и животных

УДК 612.8; 591.18 Общая нейрофизиология

УДК 612.82/.83; 591.1:591.481 Физиология центральной нервной системы

 

© 2008 г. А.Л. Еремин

Кафедра фундаментальной и профилактической медицины, Краснодарский муниципальный медицинский институт, Россия, aeremin@yandex.ru

 

 

 

Определены понятие, размерность и минимальное значение (квант) энергии высшей нервной деятельности, составляющие ее параметры; раскрывается энерго-информационная двойственность физиологии высшей нервной деятельности; доказывается зависимость энергии высшей нервной деятельности от количества ее квантов, затрачиваемых на перенос нервного импульса до конечной цели, скорости, частоты и расстояния продвижения.

Ключевые слова: квантование энергии высшей нервной деятельности, квант высшей нервной деятельности, энерго-информационная природа нервного импульса

 

Накопление данных результатов физиологических экспериментов, касающихся нервных импульсов и деятельности центральной нервной системы происходило в течение двух веков благодаря опытам Гальвани, Вольта, Гельмгольца, Шеррингтона, Павлова, Сеченова, Ходжкина, Хаксли, Бехтеревой, Симонова и многих других исследователей, но так и не раскрыло полной картины физиологии разумной деятельности. Возможно закономерности физиологии системы головного мозга, тайны сознания и основы нейрофизиологии интеллектуальной деятельности раскроются при разложении их на параметры и переходе исследований на более тонкий (субтильный) и мелкий - нано (10^-9) уровень.

Нейрон можно определить как наноэлемент головного мозга – 1 / (10⁹ ~ 10¹¹). Интеллектуальные системы очевидно формируются «снизу – вверх» в ходе эволюционного процесса. Ноогенез * [гр.noo разум; genesis зарождение, происхождение] - процесс развертки в пространстве и развития во времени интеллектуальных, разумных систем [2].

Сложно переоценить актуальность определения места интеллекта человека в Природе, нано-измерений энергии высшей нервной деятельности и составляющих ее элементарных физических констант. При множестве попыток, пока не удавалось разложить интеллект (русск. – разум; греч. – nоо; лат. – intellectus) на общепризнанные элементы, определить их размеры и параметрические взаимоотношения. Решение этих задач могло бы способствовать раскрытию природы физиологии функционального признака, сформировавшегося у Человека разумного около 200 тыс. лет назад, отличающего его от других биологических видов.

Цель: определить понятие, размерность и минимальное значение энергии (греч. energia – деятельность, взаимодействие) высшей нервной деятельности, составляющие ее стандартизированные параметры, измеряемые моды интеллекта.

Методологически был избран метод – квантование, и определено его понятие. Квантование энергии высшей нервной деятельности ^[*] - процедура деления интеллектуальной энергии и составляющих ее параметров до некоторых фиксированных величин, которые в своих определяемых размерностях и опытно подтверждаемых модах могут быть кратными фундаментального значения энергии интеллектуальной системы.

Для решения частных задач исследования были введены новые термины и определены основные понятия параметров.

Квант энергии высшей нервной деятельности * (нем. quant, от лат. quantum - сколько) (параметр q)

- конечное количество энергии, которое может быть произведено внутри интеллектуальной системы (головного мозга человека), при продвижении нервного импульса;

– экспериментально определяемая постоянная, значение которой уточняется по мере совершенствования измерений.

Единица измерения - Дж. Определение моды параметра, размерности и опытное подтверждение: к настоящему времени, по первичным расчетным данным различных исследователей, известно: энергия нервного импульса ≈ 5∙10^-15 Дж затрачивается на продвижение нервного импульса на расстояние 1 мм [20, 22] (5∙10^-12 Дж/м). Учитывая, что длина нервных отростков (дендрит) до 700 мкм, целесообразно оперировать размерностью 5∙10^-18 Дж/мкм.

Уточнения размерности кванта высшей нервной деятельности могут быть связаны с его величиной (Рис.1.). Зная, что диаметр нервных волокон колеблется от 20 до 0,3 мкм, можно предположить, что размер «кванта» сопоставим с величиной 0,3∙10^-6 - 20 ∙10^{-6 м.}

Рис. 1. Квант энергии высшей нервной деятельности  (зарождение и передвижение нервного импульса в нейроне). Благодаря развитию нано-видеотехнологий стала возможна фотография нервного импульса, опубликованная BBC («The Human Body», film, 1998). Из фото видно, что размер нервного импульса сопоставим с диаметром нервного волокна. Fig. 1. Quantum of energy of the high nervous activity  (Origin and movement of a nervous impulse in neuron). Owing to development of nano-videotechnologies the photo of a nervous impulse published BBC («The Human Body», film, 1998) became possible. From a photo it is visible, that the size of a nervous impulse is comparable to diameter of a nervous fibre.

Двойственность энерго-информационной природы высшей нервной деятельности. В ходе анализа явлений были сделаны некоторые предположения особенностей высшей нервной деятельности: один нервный импульс к конечному пункту поступления несет один бит информации; на одну информационную операцию (один бит) затрачивается интеллектуальной энергии (количество квантов интеллектуальной энергии) пропорциональное количеству проходимого (с определенной скоростью) нервным импульсом пути.

Количество информации (параметр “I”) – минимальное количество (элемент, операция, размерная единица, монада) информационного события (любого сообщения, сведения, осведомления,  познания), воспринимаемое, производимое и передаваемое, с помощью различных специальных средств связи и сигналов (знаков, кодов, алгоритмов, символов–образов), несущих смысловую нагрузку и обозначающих содержания, полученные в процессе приспособления интеллектуальной системы к внешнему миру, хранимый на всевозможных материальных носителях. Единица измерения – бит. Мода параметра: 2 бит – в секунду происходит запоминание человеком (визуальное, вербальное, музыкальное) [17]; 10⁹ - 10²⁰ бит - памяти запоминается человеком в течение жизни [17, 23]; 250 мегабайт (2,5∙10⁸ байт) - производится людьми в мире в среднем на человека в год [19], что соответствует - 10 байт/с.

Скорость высшей нервной деятельности (параметр “V”). Определение моды параметра: 1-10² м/сек - скорость прохождения импульса по нервному волокну. Скорость зависит от диаметра нервных волокон и при их размерах от 20 до 0,3 мкм, - колеблется от 120 до 0,5 м/c соответственно.

Быстродействие высшей нервной деятельности (частота, параметр “ν” - «бит или его аналог»/с, 1/c). Определение моды параметра: 10² операций/c - быстродействие на нейронах определяют: период возбуждения (3 мс) и рефрактерный (невосприимчивый) период, со сниженной возбудимостью (6 мс) [4]; 100/с (100 Гц) - частота, с которой сигналы проходят через синапсы [18]; 50 - 500 в секунду - частота нервного импульса в различных волокнах; 3-19 бит/с - информация движется по клеткам при зрительном восприятии [9]; 10¹⁰ операций/с - выполняет сетчатка в целом [13]; 10⁹ бит/с - информация движется по оптическому нерву в головной мозг [15]; 40/с (40 Гц) - ритм электроэнцефалограммы, синхронизирующий биопотенциалы мозга и объединяющий нейросети в единую систему для поддержания сознания [12, 18]; 10¹⁶ операций/с - вместе могут давать 10¹⁵ синапсов мозга [14, 20].

Длина пути коммуникаций (Параметр “S”). Определение моды параметра, размерности: ~ 10^{-6 м - расстояния между нейронами и др. возбудительными образованиями (в синапсах); ~ 0,5 м - периметр головного мозга;  ~ 10-6} - 1 м – длина нервных отростков (до 700 мкм – дендриты, до 1 м – аксоны); 500 – 1000 – 3500 - 10000 - количество нервных клеток, с которыми каждый нейрон в мозге может быть связан нервными отростками и синапсами и передавать сигнал [1, 5, 9, 13];

10⁹–10¹² - количество нейронов (параметр “n”), составляющих сеть коммуникаций мозга человека, работающего как единое целое [4, 13].

Энергия высшей нервной деятельности * (Параметр “E”) - которой обладает и которую затрачивает интеллектуальная система, находится в зависимости и характеризуется величиной коммуникационного пути (S) и «совокупного количества переносимых квантов высшей нервной деятельности» (с информационной точки зрении: количеством информации - I), проводимой со скоростью (V) и частотой (ν). Единица измерения – Дж. Среднесуточная норма энергии, которую человек потребляет с пищей ~ 2-3 тыс. килокалорий = (0.8 - 1.3)•10⁷ Дж [7]. Учитывая, что мозг человека потребляет 1/10 всей энергии [8], затраты мозга на  интеллектуальную деятельность составляют  ~ 10⁶ Дж. Мода параметра: ~ 5•10^-15 Дж - требуется на продвижение нервного импульса на расстояние 1 мм; ~ 10⁶ Дж - затраты мозга на  интеллектуальную деятельность в сутки.

Дальнейшее изучение качественных характеристик параметров и количественных величин «квантов энергии высшей нервной деятельности» вплоть до уровня точности универсальных физических констант могли бы способствовать исследованию физиологической природы «кванто-интеллектуального эффекта» - энергетического взаимодействия кванта нервного импульса с биохимическим содержимым нейрона, в которое он попадает, и которое отвечает за человеческую память.

В теоретическом плане дальнейшее развитие изложенного направления может способствовать: пониманию первичных элементов интеллектуальной деятельности человека разумного, квантовой теории интеллекта, квантовой физиологии высшей нервной деятельности.

Экспериментально-теоретические исследования могли бы содействовать научному определению «фотозрительного эффекта» - перехода энергии кванта света в форме фотонов, преобразуемой в нервный импульс в виде изменения потенциала действия фоторецепторных клеток (палочек и колбочек) сетчатки глаза.

Развитие данного направления могло бы содействовать развитию оптогенетики, в которой методы генной инженерии сочетаются с оптикой. С ее помощью специалистам уже удалось увидеть функционирование некоторых групп нейронов, продемонстрировать красители, которые будучи закодированы в генах, могут служить индикаторами нейронной активности. Более того, осуществлены опыты управления активностью нейронов с помощью света, при трансплантации генов, кодирующих белки (родопсин, а также меланопсин, каналородопсин-2), которые при воздействии света дают команду на открывание и закрывание ионных каналов в мембране клетки и тем самым управляют потоком ионов и генерируют электрические сигналы [6, 10, 21].

Кроме того, возможно выстраивание цепочки процессов в эволюционной физиологии: от воздействия квантов света при фотосинтезе, до преобразования сигналов различной физической природы, поступающих из окружающей среды, в кванты информации разумного сознания.

В прикладном плане развитие направления может способствовать:

- аналоговому приложению квантовой теории интеллекта к активно ведущимся во всем мире изысканиям по созданию квантового компьютера;

- изучению биофизических основ и рассмотрению прогностических стратегий улучшения интеллектуальной деятельности человеческой популяции [2];

- исследованию в физиологии индивидуального развития и физиологии труда методов интенсификации энергетики развития интеллектуальных систем за счет - повышения количества (n) компонентов, их качества и специализации, количества связей между ними, увеличения объемов содержания информации в памяти, повышения скорости (V) и частоты (ν) передачи количества информации;

- изучению закономерностей влияния количества информации, информационного  воздействия (шумового, зрительного и пр.) сигналов различной интенсивности и разной физической природы на индивидуальное и общественное здоровье, совершенствованию гигиенического нормирования и разработки практических мероприятий по оздоровлению информационной среды (информационная гигиена);

- совершенствованию в физиологии труда гигиенического нормирования температурного фактора, с точки зрения обеспечения оптимального температурного режима работы и индивидуальной защиты (типа «охлаждающий шлем») энергетической системы головного мозга, обладающей интеллектуальной энтропией и излучением тепла;

- развитию направлений ноофармакологии, направленных на оптимизацию и стимулирование энергообеспечивающих функций нейронов и мозга [3].

         ВЫВОДЫ

1. Квант энергии высшей нервной деятельности интеллектуальной системы мозга, связанной с нервной импульсацией, представляет собой экспериментально определяемую постоянную, значение которой уточняется по мере совершенствования измерений с развитием нанофизиологии и нанофизики

2. Энерго-информационная двойственность природы нервного импульса на наноуровне интеллектуальной системы обусловлена конечным эффектом информационной составляющей («есть» сигнал), а также той энергией, которая была затрачена на его проведение.

3. Интеллектуальная энергия, не противоречит закону сохранения энергии, и на наноуровне находится в зависимости от квантов энергии высшей нервной деятельности, затрачиваемых на перенос нервного импульса (несущего единицу информации), скорости, частоты и расстояния переноса.

Полная библиография см.: http://a-eremin.ru/rus

ЛИТЕРАТУРА

1.                 Воронин Л.Г. Физиология высшей нервной деятельности. М: Высш. шк. 1979. 312 с.

2.                 Еремин А.Л. Ноогенез и теория интеллекта. Краснодар: СовКуб, 2005. 356 с. http://a-eremin.ru/rus

3.                 Еремин А.Л. Мода интеллекта и ноофармакология. Совр. пробл. науки и образов. 2008. №2, прил.1: 80-84.  http://a-eremin.ru/rus/works/show/?itemid=148

4.                 Иваницкий Г.Р. Нейроинформатика и мозг. М.:Знание, 1991. 63 с.

5.                 Максимова Е.В. Онтогенез коры больших полушарий. М:Наука, 1990. 183 с.

6.                 Мизенбек Г. Как зажечь мозг. В мире науки – Sc. American. 2009. 1: 49-55.

7.                 Пономарев Л.И. Атомная энергия и человек. Энергия. 2006. 7: 26-33.

8.                 Савельев С. Происхождение мозга. М: Веди. 2005. 235 с.

9.                 Сергеев Б.Ф. Ступени эволюции интеллекта. Ленинград: Наука. 1986. 192 с.

10.              Adamantidis A., Zhang F., Aravania A., Deisseroth K., Lecea L. Neural Substrates of Awakening Probebe with Optogenetic Control of Hypocretin Neurons. Nature. 2007. 450: 420-424.

11.              Bostrom N. How Long Before Superintelligence? Int. Jour. of Future Stud. 1998. 2.

12.              Engel A.K., Singer W, Temporal binding and the neural correlations of sensory awareness. Trends in cognitive sciences. 2001. Vol. 5, No 1: 16-26 рр.

13.              Haken H. Principles of Brain Functioning. Berlin: Spr.-Verlag Heidelberg, -1996.

14.              Kandel E.R., Schwartz  J.H. Principles of Neural Science. Elsevier. 1985.

15.              Koch K., Segev R., McLean J., Balasubramanian V., Freed M., Berry M.J., Sterling P. Abstracts. Cosyne 2006. Computational & Systems Neuroscience. 2006: 69 рр.

16.              Kuffler S.W., Nichols J.G., Martin A.R. From Neuron to Brain. Sinauer, 1984.

17.              Landauer T.K. How Much Do People Remember? Some Estimates of the Quantity of Learned Information in Long-term Memory. Cognitive Science. 1986. 10: 477-493 рр.

18.              Linas R., Ribary U., Joliot M. et al. Content and context in temporal  talamocortical binding. Temporal coding in the brain. Berlin-Heidelberg: Spr. Verlag, 1994. 251-271 рр.

19.   Lyman P., Varian H.R. How Much Information? 2003 / Release of the University of California. 2003. Oct.27. 112 pp.

20.   Merkle R.C. Energy Limits to the Computational Power of the Human Brain. Foresight Update. 1989. №6. http://www.merkle.com/brainLimits.html

21.   Ng M., Roorda R., Lima S., Zemelman B., Morcillo P., Miesenbeock G. Transmission of olfactory Information betveen Three Populations of Neurons. Neuron. 2002. Vol.36, No.3: 463-474.

22.   Ritchie J. M., Keynes R. D. The production and absorption of heat associated with electrical activity in nerve and electric organ. Quarterly Review of Biophysics. 1985. 4.  451-476 рр.

23.   von Neumann J. The Computer and the Brain. New Haven: Yale Univ. Press, 1958.

 

 

QUANTUM OF ENERGY OF THE HIGH NERVOUS ACTIVITY

A.L.Eryomin

Krasnodar Municipal Medical Institute

For formation of the theory of intelligence, for increase of intellectuality of the Homo sapiens - development of directions is important: nanometry of energy of the high nervous activity, nanophysiology of intellectual systems, processes in intel-systems on nanolevel and mechanisms of formation of nanoparticle - quantum effects, cooperative phenomena of nanoelements.

Neuron is nanoelement / of brain - 1 / (10⁹ ~ 10¹¹).

Noogenesis* - process of evolution in space (“bottom-up”) and development in time of intellectual systems (intellectual matter).

Are determinate: the definitions, dimensions and the minimal value (quantum) of the energy of the high nervous activity, parameters making it, their average values:

Quantum of the high nervous activity * - 5∙10^-12 J/m (on passage of an impulse);

Size of intellectual quantum - 0,3∙10^-6 - 20 ∙10^{-6 m;}

Quantum (quality) of information - 1 bit (one impulse);

Speed of the high nervous activity - 1-10² m/s (passage of a nervous impulse);

Frequency of the high nervous activity - 10² operations/s (on neuron);

Path length of communications of 10^{-6 m - 0,5 m (between} neurons);

Energy of the high nervous activity * - 10⁶ J (of brain in day).

Some from defined constants will be specified in process of perfection of measurements and with development nanophysiology and nanophysics of the high nervous activity.

* - the terms and concepts offered by the author

Full bibliography: http://a-eremin.ru/rus

 

 

К содержанию раздела: Ноогенез и теория интеллекта       Следующая статья >>>