Главная причина необратимости времени и организация биологической памяти Семён Беркович Факультет Вычислительной Техники Университет Джорджа Вашингтон, Д. К. , 20052 США 11 мая 2010 года Российский междисциплинарный семинар по изучению ФЕНОМЕНА ВРЕМЕНИ Московский Государственный Университет имени М. В. Ломоносова 1
Благодарю за приглашение Ex uno disces omnes По одному можно понять всё Ограниченность частичных объединений “Winner-takes-all” situation Содержание --- Клеточно-автоматная модель Вселенной --- Локальная и глобальная организация --- Голографический механизм и необратимое течение врем --- «Интернет физической Вселенной» --- Епигенетика и память человека Понимание феномена Жизни Управление биологическими процессами --- “Cloud Computing” 2
Концепция облачных вычислений Новый вид физического взаимодействия --- через общую память Облачные вычисления невозможно изучать т. н. «научным методом» Человек – песчинка мироздания или интерактивный пользователь? 3
Три класса феноменов природы Large Cosmology ? Biology Elementary particle physics Complex Small Informational Infrastructure 4
High-Tech vs. Grand Philosophy Analogy with sensor networks: slow “material events” and fast “informational reports” Base Station Isaac Newton’s “Sensorium of God” Дополнительный информационной слой - технический аспект описания Возможность интерпретации некоторых «сверхъестественных» явлений 5 не затрагивает проблемы человеческого духа и высших сил
Ничего сверхъестественного Божественное вмешательство – неуспех конструктивного решения An extra operative layer Lightning Cloud thundering XVIII century Electro-magnetism Vitalism XXI century Cloud computing Informational infrastructure 6
Основные публикации SIMON Y. BERKOVICH MUTUAL SYNCHRONIZATION IN A NETWORK OF DIGITAL CLOCKS AS THE KEY CELLULAR AUTOMATON MECHANISM OF NATURE Russian translation COMPUTATIONAL MODEL OF FUNDAMENTAL PHYSICS Moscow University Press, 1993 SYNOPSIS, Rockville, 1986 http: //www. chronos. msu. ru/RREPORTS/berkovich_avt omaty. pdf Оn the “Barcode” Functionality of DNA, or the Phenonmenon of Life in the Physical Universe Dorrance Publishing Co, Inc, Pittsburgh, Pennsylvania, 2003 With the “barcode” interpretation of DNA, zillions of biological objects can be seen as a population of users on the “Internet of the physical Universe. ” The author responds to two perplexing questions: “How can an organism be built from an information-deficient genome? ” and “Why do more complex organisms have less complex genomes? ” The striking difference between dead and living matter lies in the intensity of the involvement of the informational infrastructure by Simon Berkovich and Hanan Al Shargi of the physical world. The problem of the organization of Life is treated with the methodology of computer engineering design. Presents the idea of a holographic construction of the Constructive Approach to Fundamental Science: Selective W Universe http: //www. universityreaders. com/titles/berkovich/ Published by University Readers, 7
Понять предмет значит построить его модель Lord Kelvin: "I am never content until I have constructed a mechanical model of the subject I am studying. If I succeed in making one, I understand; otherwise I do not. " Newton: “I have not been able to discover the cause of those properties of gravity from phenomena, and I frame no hypotheses. . . …the great ocean of truth lay all undiscovered before me” «Гипотез не измышляю» Механика не представляет собой исходную сущность Природы МОДЕЛЬ ДОЛЖНА БЫТЬ АЛГОРИТМИЧЕСКОЙ: 8
Конструктивный подход The method of “postulating” what we want has many advantages; they are the same as the advantages of theft over honest toil Bertrand Russell, Introduction to Mathematical Philosophy Философы до сих пор только интерпретировали мир, задача состоит в том чтобы его сконструировать Вопросы методологии Простейшие формулы, типа F = m · a, кажутся естественными, в то время как изощрённая конструктивность наталкивается на идеологическую неприемлемость акта творения Вопросы синтеза Создание модели, поведение которой должно соответствовать сложной спецификации, не поддаётся никакой формализации, и, в общем случае, кажется невозможным 9
Клеточные автоматы как инфраструктура физического мира Распределённые динамические трансформации Conway’s “Game of Life” (demo) Три определяющих момента: --- Центральное противоречие концепции относительности: абсолютная система отсчёта существует, но ненаблюдаема --- «Воображаемая физика» исключительно богата своими последствиями, включая волновые свойства --- Появление информационного основания 10
Клеточные автоматы: две проблемы - кажутся непреодолимыми • Pagels’ Concern: How the grand cellular automaton rule of the Universe can be found? Как найти ПРАВИЛО? Feynman’s Objection: Local operations in cellular automata cannot reproduce long-range quantum correlations Откуда берётся НЕЛОКАЛЬНОСТЬ при контактных взаимодействиях? 11
Поиски Правила Вселенной: подгонка и перебор A New Kind of Science – Wolfram - starts by detailing the outcomes of the 256 simplest rules. The next step is to look for more complex rules and work out their outcomes. That could take a long time - it took Wolfram nearly two decades to study the 256 possible rules that you can formulate using just three black and white squares arranged in a one-dimensional line. Adding another dimension or even adding another colour vastly increases the number of possible rules. The way the automata evolve is controlled by a rule - or as Fredkin calls it, the Rule, with a capital R. The Rule applies to every single cell in the grid and it stipulates whether the state will change at the next time-step, depending on the states of neighbouring cells. Essentially, the Rule is a look-up table that relates changes in the state of a cell to the states of nearby cells at an earlier time. The table can be converted into a string of bits that is a single whole number, a constant that Fredkin calls R. After years of playing with cellular automata, building one to describe the universe is, Fredkin thinks, a project too great for just one man. But if he can inspire students and colleagues to try out digital physics, it may indeed bring about a totally new kind of science. Открытие Правила требует изобретения, а не перебора Нужна руководящая идея 12
Основной механизм любого явления Согласно древнегреческой философии некий ритм пронизывает всю Вселенную С чего начинается компьютер? Импульсы задающего генератора 13
Изначальность --- Primordiality Леопольд Кроникер: «Бог создал целые числа, всё остальное дело рук человеческих» in-signals out-signals feedback control return Кольцевой счётчик - «кирпичик» мироздания принципиальная схема Построение системы Вселенной --- куб чисел 14
Философское осмысление: Поиски Абсолюта Древне-греческие философы ~ 2500 лет тому назад Вода, Воздух, Земля, Огонь, Апейрон Атомисты Левкипп и Демокрит из Абдеры: система чистого материализма – атомы и пустота Из материалистических начал нельзя понять мир как целое Природа вещей предполагает иные причины Новоевропейская метафизика XXVII век --ДУАЛИЗМ Готфрид Лейбниц «Монадология» Монады — это живые, духообразные единицы, всё состоит из них Имеют восприятия, сопровождающиеся памятью Не существует совершенно неодушевленной природы Доминирующая роль информации в современном общ Наука и технология 15
Достижение XX века --- Стандартная модель Субстрат материального мира HADRONS (made of quarks or antiquarks) - baryons (three quarks) - mesons (quark & antiquark) LEPTONS (fundamental particles) (1) К вопросу об элементарности: Стандартная модель содержит 12 разнородных компонент (плюс соответствующее количество античастиц) и требует 19 внешних параметров для настройки (2) Лихорадочные поиски решаюшего бозона Хиггса (LHC) (3) Отсутствие Тёмной Материи, якобы составляющей 70% Вселенной (4) Смысл представленных компонент не ясен 16
Главная загадка науки: разница между живой и мёртвой материей С точки зрения физики: биология – это “Disease of Matter” The way in which minds are attached to bodies is beyond man’s understanding Святой Августин V век Even when all the possible scientific questions have been answered, the problems of life remain completely untouched L. Wittgenstein XX век How memories are stored in the brain is not likely to be affected by the discovery of the final theory S. Weinberg ХХI век Один из создателей Стандартной Модели Какой смысл в дороге, если она не ведёт к хра 17
Кольцевой счётчик как первооснова Природы Предварительные соображения 1. Материя --- “ex nihilio” --- синхро-формации 2. Дискретность и конечность конструкции; непрерывность --- из вероятности 3. Исконная периодичность --- волновые процессы – важнейший аттрибут Вселенной 4. Взаимная синхронизация --- колоссальное множество разнообразных последствий Язык физики - это «проза» взаимной 18
Модель CAETERIS: Cellular Automaton ETh. ER Infra. Structure Структура трёхмерной решётки Cellular Automaton Rule - explicit decentralized clock activities 1. Mutual synchronization with fault-tolerance – 2. restriction from below on the speed of phase change 3. 2. Arbitration protocol to avoid deadlocks 3. Dimensionless parameters α = 1/137 and ε = 10 -40 – artefacts of the design 19
Построение и анализ модели Локальная геометрия ─ 3 D решётка Глобальная геометрия ─ 3 D поверхность 4 D Структура Перельмана Transformational rule ─ distributed fault-tolerant synchronization Equation for the phase of circular counters : Complementary conditions: discretization of phase changes and arbitration protocol Dimensionless parameters (artifacts of the design): α=1/137 and ε ~1040 The origin of non-locality: "slow" spiral waves and "fast" diffusion spread Two global periodic cycles: matter formation and diffusional wave trains 20
Two types of solutions X maximum speed - c v Z Y Traveling waves - “quasi-particles” r (1/137 - 1) • c Stretching constant phase – fast operational background 1040 • c ) 21
Спектр элементарных частиц PHASE DEPENDENCES PROPAGATION Type of kernel Real exponents increasing θ decreasing combination Imaginary exponents intermittent continual V < C V = C Electro. Magnetic Electron Field Proton Neutron Photon θ Neutrino s electron tauon 22 muon
Интерпретация микро-физики --- 1 1. “Excitons” - helicoidal traveling waves - exactly correspond to the spectrum of stable elementary particles --- no more, no less 2. Law of inertia --- traveling waves synchro formations get their uniform motion for “free” from the cellular automaton mechanism 3. The upper bound on the speed of material formations -- the speed of light c --- comes from phase congruence requirements The same requirements establish standards of length and time. 4. Anti-matter - dual solutions having an opposite sense 23 of rotation
Интерпретация микро-физики --- 2 6. Slight asymmetry in favor of matter vs. antimatter arises from the arbitration protocol on our side of the Universe. On the opposite side of the Universe the antimatter prevails How to process the input signals if they arrive simultaneously? --Built-in arbitration protocol 7. CP (Charge-Parity) violation and ultimate irreversibility of Time. It is not possible to reverse cellular automaton events as the output signal depends on the order of input signals processing. 24 This order is determined by the succession of signals
Интерпретация микро-физики --- 3 8. Mass – disturbance measure of synchro activity: angle of attack and non-monotonicity Proton mp >> me Electron Neutron n = p+ + e– + ν weak interactions – kernels split How could neutron be heavier than proton? E = mc 2 --- breaking synchronization patterns: strong interactions • Quarks do not exist – what is observed are partons appearing from time varying states of the kernels with increasing exponent – nucleons Decreasing exponents do not produce this effect --- no internal structure 25 11. Spin --- frontal rotational impact from kernels, independent of mass •
«Сумашедший дом» квантовой механики В. Опойцев: Авторитет квантовой механики уже так велик, что «волны вероятности» можно вполне заменить эквивалентной формулировкой «колеблется непонятно что» Колеблются не вероятности, а действительно «непонятно что» . Вероятности появляются на стадии измерения, точнее говоря, при необратимых изменениях квантовых объектов, сопровождающих приведение в контакт микро- и макромира. А уравнение Шрёдингера описывает колебание некой фикции, имеющей длину и фазу. Длина в необратимых взаимодействиях выступает в роли вероятности. Но фикция в целом вероятностной интерпретации не поддаётся, потому что вероятностные процессы в классическом понимании Клеточно-автоматная модель Вселенной основанная обязаны подчиняться определённой аксиоматике. Там же, где на взаимной синхронизации кольцевых счётчиков «вероятности» имеют фазу и подвержены интерференции, - естественным образом включает в себя возникает сумашедший дом, т. е. квантовая механика. КОЛЕБАТЕЛЬНОЕ НЕЧТО Квантовая механика ≡ Интерактивная голография 26
Квантовое разнообразие Single particle approximation Two phase tracking random walks of actual events and hot-spot feedbacks Described by Schrödinger’s equation (Berkovich, 1984) Many particles Holistic behavior of quantum systems Quantum entanglement Coordinated impacts from remote points Structural transformations of biomolecules Complexities of control using access to to holographic associative memory 27
Basic Holographic Control Cycle Reconstruction conjugate beam Produces hot-spot feedbacks The Effect of Nonlocality Recording guides quantum and biological processes Returning hot-spots Reference beam of diffusion wave-trains Repetition rate – 1011 Hz Memory of past events by content-addressable access Produce material noise CMB front Elementary event Earth Eccentric position leads to anisotropy Необратимость: запас прочности ~1030 циклов 28
Анатомия квантовых переходов Schrödinger’s equation Intermittent stages of wave – particle duality (#3) (#2) Reduction of Ψ-function eigen-values of an operator bosons and fermions Pauli principle exchange interactions 29
Рассмотрение космологии Основные современные загадки Смешение фактов с их интерпретацией 30
«Эпициклы» господствующего мировоззрения Cosmological debris: 1. Big Bang preceding inflation --- exponential expansion in 10 -34 sec 2. Age crisis --- Universe appears younger than older stars 3. “Dark energy” --- vacuum energy, factor of 10120 discrepancy 4. “Dark matter” --- departure from Newton’s Law 5. “Great attractor” --- something mysterious is pulling the galaxies, peculiar motions - deviation from uniform expansion Каждое новое открытие в астрофизике вызывает недо 6. Blueshifted galaxies --- a small spot, peculiar motion и вводит новые ad hoc поправки 7. Faraway cosmos --- early galaxies, gamma ray bursts, quasars Починке не подлежит --- требуется замена 31 8. Galaxy distribution --- non-uniformity and voids
Новая парадигма Два периодичных глобальных процесса Два безразмерных физических параметра: α = 1/137 and ε = 10 -40 recording Cycles of matter formation Cycles of diffusion wave trains Redshifts anomalies in periodic Big Bangs Multiplexed synchronization – vs. accelerating galaxies --- “dark energy” desynchronization stages Восприятие различных временных и пространственных масштабов Представление о необъятности Космоса зависит от рассматриваемой скорости --- «размер» Земли, раньше 32
Блеск (5%) и темнота (95%) в космологии REPORT OF THE DARK ENERGY TASK FORCE -- What is the dark matter? -- What is the dark energy? -- Did inflation happen? … our theories of fundamental particles and gravity are either incorrect or incomplete. Most experts believe that nothing short of a revolution in our understanding of fundamental physics will be required to achieve a full understanding of the cosmic acceleration. … the acceleration of the Universe may even signify the breakdown of Einstein’s Theory of General Relativity Cosmological constant conflict with quantum mechanics --- 10120 “What theory gives is a joke, more than a hundred orders of magnitude off the mark” John Marburger, “Tell the Truth About Particle Physics”, APS News, 33 December 2002
Высоко-энергетическая активность в далёком космосе Expected to be a quiet zone 34
Необъяснимые пустоты в распределении галактик The observed distribution of galaxies (Source: M. J. Geller and H. P. Huchra, Science, 246, 897 (1989)) An instance of the simulated architecture of the distribution of galaxies 35
Анизотропия CMB Cosmologists have been scratching their heads over the discovery of a pattern imprinted on the CMB. This pattern, the so-called Axis of Evil, just shouldn't be there. Our model has predicted the CMB anisotropy several years before its discovery Our model exactly predicts the angle between the dipole and quadrupole; precursory result: – 40 o The CMB is not a post-creation remnant of the cooling down matter, but an accompanying factor of formation material activities in the Big Bangs. The eccentricity position of Solar system leads to an asymmetry in the 36 observed distribution of the CMB temperature. This distortion leads to the appearance of
Объяснение гравитационных аномалий M 1 (passive) · M 2 (passive) F = G(R) · —————— R 2 37 Mediation of force: restricted corpuscles and stretching pulses
ВСЕЛЕННАЯ КАК КИБЕРПРОСТРАНСТВО INFORMATIONAL CAPACITY: --- 10102 PHYSICAL BITS --- 10 100 LOGICAL BITS TOTAL NUMBER OF LIVING BEINGS --- 1080 ( DEAD AND ALIVE ) THE TOTAL VARIETY OF ACCESS CODES --- 1030 CLOCK - repetition rate of holographic wave trains --- 1011 Hz WORKING FREQUENCY Hz REFERENCE WAVES Physical significance of 1011 OF --- Wien’s displacement law 46 Hz -- 10 CMB black body radiation spectrum --- 2. 720 K The 38 (COMPARE TO PLANK'S TIME: h G/ c 5 = 5. 3 10 -44 SEC)
Схема голографии Техническое воплощение голографии в конструкции Вселен (1) фиксация информации в плоском CMB фронте (2) два пути сигнала – интерференция (3) прерывистость опорного волнового цуга – когерентност (4) послойная запись – адресная структура (5) восстановление по частичному запросу (6) обратная связь от запоминающей среды 39
Ассоциативная память (Г. Г. Стецюра, 1960) search criterion: Mi 1 1 content-addressable storage: xij retrieval indicator: Uj 1 1 Uj= (Mi xij) ∩ i 1 Dealing with subsets rather than with individual eleme Нужна новая вычислительная модель 40
Operational Facilities of Holographic Associative Memory Content-addressable access Readout process Concomitant Production of Matter - physical noise Write pointer generating main CMB and basic Quantum Mechanics Accumulated information Empty storage 41
Sharing associative memory with orthogonal coding and security in Cloud Computing Physical and logical bits 1010 0000 1010 ″ 1″ User A: ″ 1″ - 1100 User B: ″ 1″ - 1010 User C: ″ 1″ - 1001 Zero-bit: ″ 0″ - 0000 ″ 0″ ″ 1″ Задержка при передаче через общую память 42 Телепатия и
Новый феномен Природы --доступ к компьютеру Вселенной генерирует материальный шум ОДНОРОДНЫЙ ПРИТОК МАТЕРИАЛЬНЫХ КОМПОНЕНТ СО ВСЕХ СТОРО OBSERVED A WHILE AGO: 1. High energy cosmic rays incoming from nowhere ОСНОВНОЙ АСТРО-ФИЗИЧЕСКИЙ ЭФФЕКТ: 2. Relic background neutrinos Микроволновое Реликтовое Излучение (АНИЗОТРОПИЯ? !) OBSERVED RECENTLY: Результат непрерывной голографической записи, 3. Hiss of radio waves peaking at 3 and 8 megahertz управляющей квантовыми и биологическими процессами (Skyand. Telescope. com - Homepage News – New Cosmic Background Radiation Found, December 2008) 4. Fluctuations of gravity (“All the world’s a hologram”, New Scientist, January 17 -23, 2009) PREDICTION: A UNIFROM INFLUX OF LIGHT QUANTA 43
Интерпретация системной биологии и организации мозга ○ ☼ -13. 7 by ○ -4 by -1 by Жизнь – случайный побочный продукт физических процессов ? Концентрация на проблемах эволюции – подмена тезиса Уводит от основного вопроса: ♀ ♂ Каков механизм функционирования биологических Как организмы воспроизводятся в систем? течение месяцев, а не миллионов лет? Информация, связанная с организацией Жизни подавляет разнообразие материального мира смена парадигма 44
Deep confusion with the genome complexity Claverie, J. -M. (2001) What if There Are Only 30, 000 Human Genes? , Science, 291, 1303 22, 000 genes The basic law of requisite variety: |causes| ≥ |effects| “Future work must respect this law, or be marked as futile even before it has been started" W. R. Ashby 45
ДНК – это идентификационный номер, как библиотечный шифр QA 164. N 58 164 -- is responsible for the properties: Пожизненный телефонный номер Σ ∫ ∂ 60% 10% ∩ ♫ 20% 0% 46
Таинство больших молекул Мы знаем, что большинство явлений описывается существующими закономерностями, но всё же мне думается, что одно из основных свойств живой природы – воспроизводить себя – может явиться проявлением некоторых сил в природе, пока ещё неизвестных и необъяснимых известными закономерностями взаимодействия между элементарными частицами. У нас нет никаких данных утверждать, что в цепочках достаточной длины из атомов с их чередованием по определённым правилам не может появиться новое свойство, аналогичное свойству самопроизводства в живой природе. В БУДУЩЕЕ НАУКИ, 1959 отдельных атомах и несложных молекулах такое Пётр Леонидович Капица (1894 -1984) свойство может быть незаметным 47
Восприятие больших объёмов информации в аспекте технологических достижений: Google and “Digital Life” Оценки информационного содержания человеческой Capturing the whole variety of information signals: Sensory inputs – 1021 bits, Neural activity – 1023 bits, Biochemical activity – 1040 bits Von Neumann’s estimate of the brain capacity – retaining all incoming information: 2. 8 • 1020 bits Есть ли жизнь в других местах Вселенной? Ограниченность информационных возможностей 48
Информационные характеристики голографической Вселенной Total storage capacity ~ 10102 bits All material events per 1000 billion years strobed at 1011 Hz ~ 1099 Throughput ~ 1080 bits/sec Bit Fixation Flows from the whole Universe ~ 1080 bits/sec Earth ~ 1050 bits/sec Biomass ~ 1040 bits/sec Total mental activities of a whole human generation ~ 1030 bits 49
Жизнь это непростой коллективный эффект • Challenges the traditional scientific method: traceability of cause-effect; these relationships are separated in space and time; Unexpected upshots can come out of the blue and could be nonreproducible at different moments of time • Supports Lamarkian type of evolution: inheritance of acquired traits Giraffe’s long neck. Moreover – new traits can be transferred after birth • Conforms to the epigenetics - any aspect other than DNA sequence influences the development of an organism Transgenerational inheritance Hungry parents seem to leave healthier offsprings Grandfathers who overeat might ruin their grandchildren’s health. Diet, which does not change genes, can nevertheless influence future generations Emma Young, “Strange inheritance”, New Scientist, pp. 29 – 33, July 12, 2008 50 NOVA PBS, “Ghost in your genes”
Изучение конструкции мозга dendrites Попробуйте применить подобный подход, чтобы понять компьютер Cell body (soma) synapses Biological neuron axon supporting glial cells Approximately 1010 neurons each connected to 104 others Threshold unit Formal neuron of Mc. Cullochs and Pitts (1943) Weighted connections · · · Excitement with the equivalence to the Turing Machine 51
Недостаточность нейронной схемы Is this enough to include the whole richness of human life? Constituent Approximate % Water 77 Solids 23 Soluble organic substances 2 Inorganic salts 1 Serious doubts from the Carbohydrates engineering standpoint: 1 - Speed Protein - Reliability 8 - Sophistication Lipids 1352 14
“Responsible for” dictum --- brain 53
Мозг используется на 10% 90% глия R. Douglas Fields, “The Other Half of the Brain”, Scientific American, April 2004 Neuroscientists failed to detect signaling among glia. They incorrectly assumed that if glia could chatter they wou use the same electric mode of communication seen in neur What they missed, and what advanced imaging techniques have now revealed, is that glia rely on chemical signals instead of electrical ones to convey messages 54
Specification of the brain componentry starting with the assemblage of the bits The main question in understanding the workings of the brain: how to achieve high performance with slow processing Interface between the storage in elements Holographic Memory and processing by Neuronal Circuitry is provided by 2 D spots of Glial Cells ◙ ◙ ◙ Localized center interfacing the brain operations Compare to 1 D machine words - 32 bits, 64 bits 55
Localized processing area of the brain Concomitant material noise New Phenomenon of Nature R W R W External clock pulses at 100 GHz ┼──┼──┼──┼──┼──┼──┼──┼ Glia signaling – neuron transforming ┼──────────┼─────┼─────┼ asynchronous TRANSFORM incremental Neuronal Circuitry Holographic Memory CONNECTIONS CHEMICAL SIGNALING WRI TE Glia Cells INTERFACE SEAUTON SHARED READ PHASE CONJUGATE SLOW 5 · 105 bits 2 D segments FAST data 56
Гугл и мозг: основная проблема - выбор элемента - определяется всем содержанием памяти запрос 1011 итераций/сек “I’m Feeling Lucky” eigenvalue of quantum measurement ответ ∙ ∙ ∙ Google Search Page. Rank random walks 57
Сопоставление вычислительных моделей Feature Memory access Volume Control restrictions flow and updates sequenti al ∞ Model Turing machine Von Neumann computer random Dimensionality of data slices transition diagram 0 D symbols address list of space instructio erasabl ns e 1 D machine words erasa ble Associative content- code addressab capacity processing non using SEAUTON le erasable modificati on of searching 2 D holographic cross 58 sections
Architectural specifics of the brain 1. Content-addressable access with the SEAUTON algorithm: 2. 1011 operations per sec 2. Memory properties: 3. - single level 4. - practically unlimited and cost free 5. - non-erasable and permanent 6. - forced writing (camcorder) 3. Software features: - merger of control and data, simple algorithmic action - multitasking through interleaving atomic operations - integration of inputs through direct memory access 59 - proliferation of copies of data
Software specifics of the brain - Subconscious mental processes Freudian psychoanalysis, neuroses and phobias, lateral thinking, intuition “Intuition is perception via the unconscious” Carl G. Jung - Associative learning Pavlov’s conditioned reflexes, behaviorism: conditioning and reinforcement, unconditioned reflexes - Managing information flows Integration of senses, stereoscopic vision, subliminal stimuli, stochastic resonance, concurrency and interrupts - Organization of memory Sophisticated fuzzy retrieval, pattern recognition, table-lookup procedures, amnesia, injury rehabilitation, phantom limbs 60
Comments on paranormal phenomena - Extra sensory perception: telepathy is a malfunction of the system, clairvoyance, precognition - Deja vu and Metempsychosis - Out-of-Body experience and Near-Death experience - Mental efforts of healing - Metaphysical conceptions: vital force in organic life - Effects of collective unconsciousness 61
Заключительные комментарии - 1 Всеобщее осознание необходимости ведения информацио ингредиента в описание физической Вселенной. Дополнительный слой в основании Природы - клеточно-автоматный механизм взаимной синхронизации Этот механизм естественным образом охватывает все свойства материального мира: - генерирует полный спектр стабильных элементарных частиц - превносит нечто колебательное --- квантовая механика - включает дальнодействие --- гравитация, никакой «темной» материи - создаёт голографическую организацию Вселенной 62 - даёт уникальное объяснение свойству нелокальности
Возникновение физического пространства и времени Клеточно-автоматная модель – топологическая структура Метрические стандарты длины и времени определяются пар появляющихся спиральных кернов материальных квази-част максимальная скорость Время – выражает периодичность материальных явлений 63
Исконная необратимость времени Two time scales in natural phenomena recording layer Термодинамическая необратимость носит статистический характер Тотальная запись --- “Digital Life” --- приводит к казуальной необратимости 64
Заключительные комментарии - 2 Она из самых глубоких загадок Природы - это конт между мёртвой и живой материей ( Г. Вейль) Организация физической Вселенной предстаёт как Интер Phenomenon of Life --- extracorporeal information control -- Жизнь - это Облачные Вычисления Аналогия с передачей электрической энергии 65
Technology of today is the science of tomorrow Shared wireless access: stream processing and cloud computing on common holographic storage 11 10 Hz Camcorder organization of memory • Recording is mandatory and continuous • Free unlimited capacity • Permanent and non-erasable • Continuing replication of data 66
Заключительные комментарии - 3 Что есть истина? Правильная догадка сопровождается ощущением ненужности доказательства В. И. Арнольд Когда вы начинаете доказывать очевидную вещь, она становится менее очевидной Установление истины как задача распознавания М. Т. Цицерон Как отличить кошку от собаки? Аналогия с детективной историей Логическая сила опровержения --- контрпример, алиби Experimentum Crucis 67
Три основных критерия истины 1. Соответствие фактам «. . . тем хуже для фактов» Гегель 2. Всеобъемлющая согласованность минимум гипотез - максимум следствий Оккам 3. Прагматические последствия паровая машина дала науке больше, чем наука паровой машине Лорд Кельвин 68
Valuation of knowledge Science is not “hill climbing” They think that they gradually approach the Truth The history of science is not a steady progress from one achievement to another Could we be wrong about everything? A breathtaking claim: not just a particular theory, but perhaps the whole fabric of scientific theory could be wrong Coherence is taken as an indicator of the probable truth of a set of beliefs Cited from Keith Parsons’ textbook: “Copernican Questions” 69
Двa решающиx конфликта с современной физикой 1. «Не-открытие» гравитационных волн Научная значимость теории определяется возможностью её фальсификации --- Карл Поппер Если гравитационные волны будут обнаружены, вся предложенная конструкция оказывается несостоятель исчезает голографический механизм Вселенной 2. «Абсурд» нелокальности If quantum entanglement ``is correct, it signifies the end of physics as a science'‘ --- Albert Einstein Нелокальность взаимодействия никоим образом не вписывается в существующую картину Вселенной - 70
Non-discovery of gravitational waves: Failure or Success? LIGO (Laser Interferometer Gravity-wave Observatory) Started a decade ago: a new window in the Universe in addition to optical signals, radiowaves, The nondetection of a signal from GRB 070201 is an important step towa X-rays productive synergy between gravitational-wave and other astronomical c So far no gravitational waves have been observed Bailout --- Advanced LIGO --- extra $450 millions 2014 Says Jay Marx, LIGO director: “Will be able to see 1, 000 times as many sources of gravity waves as the current LIGO. … Either we'll see a signal or Einstein's general theory of relativity will be wrong” 71
Удивительная нелокальность Научные исыскания полагаются на некотрые естественные и необходимы трудно не предположить, что влиянием очень отдаленных объектов можно Анр Einstein-Podolsky-Rosen Paradox tea or or coffee Recent experiments have revealed “Entangled mechanical oscillators” Distant transfer of impact Nature, 459, pp. 683 -685, June 4, 2009, Letters to Editor 72
“Телепортация энергии” по схеме Masahiro Hotta “Energy-Entanglement Relation for Quantum Energy Teleportation”, http: //arxiv. org/abs /1002. 0200 73
Генерация энергии по PRIME схеме (Parametric Resonance In Motion Entanglement) 1011 Hz Modulating A B EA EB Using Quantum Non-locality for Generation of PRIME Energy: Parametric Resonance In Motion Entanglement http: //www. bestthinking. com/topics/science/physics/using-quantumnon-locality-for-generation-of-prime-energy-parametric-resonance -in-motion-entanglement? 74
Возможность производить движение: forced oscillations vs. self-oscillations The law of the conservation of energy simply means that in isolated systems “there is something which remains constant” F(x(t)) = 0 Delayed influence F(x(t)) = g(θ(t-δt), x(t-δt)) The operational machinery of interactive holography F(x(t)) + Δ(x(t)·δt = f(t, δt) basic correction of external locality nonlocality drive 75
Интерпретация идей Н. А. Козырева О существовании «потока времени» (из статьи А. П. Левича) N. A. Kozyrev, an outstanding astronomer and natural scientist, enriched the dynamic picture of the World by introducing a new entity, possessing “active properties” and coinciding with neither matter, nor field, nor space-time in its usual understanding. This entity is difficult not only for intuitive or logical perception but also for a verbal description since a proper complex of concepts and images for dealing with the new ideas is yet to be developed. The researchers “read” N. A. Kozyrev’s works in different ways, accentuating different aspects and viewing the subject from different angles. Various interpretations: - a “meta-interaction, embracing the whole material world; - a material carrier (a certain medium), directly “converting” cause into effect” - N. A. Kozyrev’s causal mechanics contains a substantial time construction, the causal nature of the fundamental irreversibility. 76
Инфраструктура обеспечивает информационный контроль и снабжение энергией Энергия мышцы --- Cloud Computing Аналогия с USB port Компьютер полностью обеспечивает целенаправленное движение Биологическое микро- и макро-перемещения 77
Как живой организм противостоит распаду? According to E. Schrödinger A living organism continually increases its entropy, and thus tends to approach the dangerous state of maximum entropy, which is death What then is that precious something contained in our food which keeps us from death? An organism feeds upon negative entropy Or put it less paradoxically, the essential thing in metabolism is that the organism succeeds in freeing itself from all the Metabolism means change or exchange. That the exchange entropy it cannot help producing while alive of material should be the essential thing is absurd. Any atom of nitrogen, oxygen, sulphur, etc. , is as good as an of its kind; what can we gain by exchanging them? 78
Источник мышечной моторики Albert Szent-György: The more data we collect regarding muscle the less we understand its functions. Here we have approached a chasm going through the whole medicine and biology Different conception of energy and entropy (1) Source of motivity --- External “hot clock” 1011 Hz (2) Protection of orderliness --- Information feedbacks 79
Пища и снабжение энергией A bumblebee can travel 2, 000 miles on the energy found in one teaspoon of nectar--but each flower supplies only enough to keep the bee going for one minute. So they must feed all day, stopping at over 100 flowers on each trip from the nest. Some beetles would need daily intake of food twice their ow The common view is that organisms feed upon energy Menu in some restaurants indicate energy content of every dish “Needless to say, taken literally, this is just an absurd” E. Schrödinger, “What is Life”, The Physical Aspect of the Living Cell 80
Живой организм как вечный двигатель Необходимость технического обслуживания Замена изношенных частей – противодействие увеличению Конечность жизненного цикла Питание биологических организмов – это не снабжение энергией, а метаболизм «техобслуживания» – поставка «отрицательной энтропии» (Э. Шредингер) Разрушение не происходит вследствие износа компонентов, смерть есть результат исчерпания информационных ресурсов управления организмом 81
Post Scriptum Материалы для дополнительной дискуссии 82
Experimentum Crucis Seeing with the tongue Testing the surmised “wireless” access to human memory Electromagnetic cancer Decades of research have brought inconclusive results Biological hacking Creating a clone can shorten donor’s life 83
Remote interactions of biological objects with close genetic structures Cloning Clones do not start ab ovo - they inherit the age of the donor HYPOTHESIS: creating clones may shorten donor’s lifespan L = ρ/ [ 1 – ( 1 – ρN+1)] The remainder of donor’s life, L, has been estimated to reduce by 60% for one clone, and 30% by many (ρ – overlapping factor) Clones may inherit conditioned reflexes A possibility to recover memory contents of departed persons Antibiotic resistance Public health concern - emergent resistance of bacteria to antibiotics Buildup of resistance in the absence of a traceable exposure 84 Networks of bacteria as a single organism
Challenge any paradigm neglecting nonlocality Evaluating the results of the monumental physical experiments Probe B Inconclusiveness of space-time distortions --- 2007 LIGO (Laser Interferometer Gravity-wave Observatory) Non-discovery of gravitational waves --- 2014 “. . either we'll see a signal or Einstein's general theory of relatively will be wrong, " LHC (Large Hadron Collider) --- 2012 Long expectations: dark matter, Higgs boson, extra dimensions, SUSY 85
Observation of afterimages in comparison with expectations from the photo camera analogy Gaze at a bright object, then close your eyes --- you will get an afterimage in your head. So, what will happen if you move your head keeping the eyes closed? S. Berkovich, “Probing the Architecture of the Brain in Experimentation with Afterimages”, Proceedings of the International Joint Conference on 86 Neural Networks
Работа мозга: внутренняя активность или внешняя проекция? Экран или картина: следует ли изображение за движение Экспериментальная проверка: следуют ли возбуждённые участки мозга за перемещениями головы? 87
Probing the detachment of afterimages with different movements of the head complanar non-complanar orthogonal no detachment change in size 88
Changes in size of afterimages with orthogonal movements F. V. Taylor, “Change in size of afterimage induced in total darkness” Journal of Experimental Psychology, 29, pp. 75‑ 80, 1941 R. L. Gregory, J. G. Wallace, and F. W. Campbell, “Changes in the size and shape of visual after‑images observed in complete darkness during changes of position in space” Quarterly Journal of Experimental Psychology, 11, pp. 54‑ 55, 1959 As you move ahead the afterimage shrinks, disappears, and then 89
Moon Illusion is a psychological effect * * * * Orion * * * * Gabor’s hologram magnification Horizon observations in consecutive months 90
Работа мозга: внутренняя активность или внешняя проекция Экспериментальная проверка: следуют ли возбуждённые участки мозга за перемещениями головы? Экран или картина: следует ли изображение за 91
Работа мозга: внутренняя активность или внешняя проекция Экспериментальная проверка: следуют ли возбуждённые участки мозга за перемещениями головы? Экран или картина: следует ли изображение за 92
Communications in the informational infrastructure • Apportioning the bandwidth among zillions of users Biological objects share communication resources through localization of signals and modulation of conformational oscillations of macromolecules • DNA random structure - unique identification in Code Division Multiplexing Biological individuality, immunological memory, organ transplantations • Extra Sensory Perception Inconclusive observations --- A rare malfunction of the system • Mechanotransduction – changes cell development under strain Controlling stem cells commitment • Exposure to nanoparticles Puzzling toxicity of nanoparticles is determined primarily by their size irrespective of chemical composition due to adherence to DNA • “Mad cow” disease Propagation of prion re-foldings • Effects of the 1011 Hz frequency --- driving clock pulses Cell phones hazards, worries of bee extinction Управляющие информационные сигналы и энергия для их реализации связаны (как электропитание через USB port) 93
Caring for the informational fabric of Life 1. Gene therapy --- Stem cells Substitution of a “bad” gene by a “good” one seems valuable Yet this may disrupt the outside flow of information control damaging an established functionality Basically --- constrained individual effect 2. Massive injections of new genes --- extended collective effect The underlying information of living systems cannot be screened from signals of genetically engineered products across the species Transformations may occur in a global scale 3. Rising public health problems: Obesity Alzheimer’s disease Diabetes Autism Nurture or Nature? Can be neither: DISTORTION OF THE UNDERLYING CONTROL INFORMATION 94
Технические характеристики мозга • Slow elements • Huge memory capacity • Super-effectiveness of information retrieval • Incredible reliability and durability • Fault-tolerance • Robustness • Distributed operations and centralized control • Multitasking • …just to name few……… 95
Проблема разделения многозначного ответа: primitive operation in a computational model must act upon one and only one element (1) Starting point: Content-addressable access in holographic memory does not include a mechanism to select individual elements from the retrieved subsets (2) Uncertain situation: What is the most meaningful element and how to extract it? (3) Attractive idea: The astonishing performance of the Google’s Page. Rank procedure (4) Pivot challenge: -- Shrödinger’s equation measurements Effective implementation of something like Page. Rank using minimum resources 96
The logical significance of the SEAUTON process (Singleton Extraction AUTONomous) gnothi seauton -- “know thyself” (The Ancient Greek aphorism) Inscribed in gold letters over the Temple of Apollo at Delphi. Its authorship has been ascribed to Pythagoras and some other sages. Sometimes an extended version of this motto is cited as "Know thyself – and thou shall know all the mysteries of the gods and of the universe. " The SEAUTON process implements the mechanism of the AXIOM OF CHOICE. AC was formulated about a century ago, considered a great controversy. It is a basic assumption in many parts of mathematics ---The Fifth Law of Центральная проблема --- выбор элемента из множества Thought (Cantor) 97
Human brain as a detector of absolute relocations 98
Что такое энергия? Six Easy Pieces, page 71 It is important to realize that in physics today, we have no knowledge of what energy is. We do not have a picture that energy comes in little blobs of a definite amount. It is not that way. However, there are formulas for calculating some numerical quantity, and when we add it all 99 together it gives … — always the same number. It is
О трёхмерности пространства quiet (а) (б) Два типа распространения волнового возбуждения Принцип Гюйгенса (б) – движение с чётким фронтом Возможно только в трёхмерном пространстве Голографическая модель мозга физическое пространство ≡ пространство восприятия С. Я. Беркович, «О размерности информационных структур в пространстве восприятия» , Биофизика, 21, 6, 1109 -1112, 1976 100
Скачать презентацию Главная причина необратимости времени и организация биологической памяти
5d86267b8fb3ba0d41ee5cd145e1448d.ppt