Научная статья на тему 'Виртуальный нейрокомпьютер "Эмбрион" как информационный лазер'

Виртуальный нейрокомпьютер "Эмбрион" как информационный лазер Текст научной статьи по специальности «Общие и комплексные проблемы естественных и точных наук»

CC BY
62
14
Поделиться

Аннотация научной статьи по общим и комплексным проблемам естественных и точных наук, автор научной работы — В. Д. Цыганков

Рассмотрены вопросы применения нейрокомпьютера "ЭМБРИОН" к созданию нейрокомпьютерных информационных лазеров. Дано определение формального лазера. Приведена блок-схема информационного лазера.

The questions of neural computer Embrion application to creation of neural information lasers are considered in this paper. The definition of the formal laser is given. The flowchart of the information laser is indicated.

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

Текст научной работы на тему «Виртуальный нейрокомпьютер "Эмбрион" как информационный лазер»

помощью ММ, значения среднего в данной строке плана. Для решения такой задачи можно применить другой критерий - критерий Стьюдента, робастность которого к виду закона распределения значительно выше. Тогда процедура проверки адекватности модели сведется к вычислению следующей статистики

ь = - гшоф] тт^, (б)

значение которой необходимо сравнить с ?табл(Ч, т^ - 1) . Если ^ < ?табл(Ч, т^ - 1) , то мы признаем, что в ]-й строке

предсказаное значение среднего арифметического статистически неотличимо от экспериментального среднего. Применив эту методику для всех строк плана можно судить об адекватности модели в целом. Данная методика, соединяя в себе гибкость расмотренного выше метода, основанного на F -критерии Фишера, является не столь чувствительной к отклонению закона распределения выходной величины от нормального. Недостатком предлагаемого метода можно считать недоста-

точную точность метода при небольших значениях т^ .

Поскольку методика ППИМВ для произвольного закона распределения до сих пор не разработана, то ее применение в данном случае невозможно, что по-видимому требует дальнейшего исследования.

ПЕРЕЧЕНЬ ССЫЛОК

1. Ю.В. Линник, Метод наименьших квадратов и основы теории обработки наблюдений. - М.: Физматгиз, 1962.

2. Ю.А. Долгов. Модифицированный метод случайного баланса. - Электрон. моделирование - 1987. - № 4. (с. 79 -84)

3. С. Г. Федорченко. Проведение эксперимента в условиях значительной нестабильности управляемых факторов. / Современные проблемы устройств телекоммуникации, компьютерной инженерии и подготовки специалистов. -Мат. МНТК 23 - 28 фев. 1998 г., г. Львов. - Львов, РИО ЛДУ "Льв1вська пол1техника", 1998 - с. 32 - 34.

4. Ю. А. Долгов. Повышение точности вычисления параметров выборки малого объема. // Применение вычислительной техники и математических методов в научных и экономических исследованиях. - Тезисы докладов НТК, Киев, 1988 г., с. 134-136.

Надшшла 29.03.99

УДК 681.32:007

ВИРТУАЛЬНЫЙ НЕЙРОКОМПЬЮТЕР "ЭМБРИОН" КАК ИНФОРМАЦИОННЫЙ ЛАЗЕР

В. Д. Цыганков

Рассмотрены вопросы применения нейрокомпьютера "ЭМБРИОН" к созданию нейрокомпьютерных информационных лазеров. Дано определение формального лазера. Приведена блок-схема информационного лазера.

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

Розглянуто питання про застосування нейрокомп'ютера "ЕМБР1ОН" до створення нейрокомп'ютерних тформацтних лазер1в. Дане визначення формального лазера. Наведено блок-схему тформацтного лазера.

The questions of neural computer Embrion application to creation of neural information lasers are considered in this paper. The definition of the formal laser is given. The flowchart of the information laser is indicated.

1 ПРИНЦИП ДЕЙСТВИЯ КВАНТОВОГО ПРИБОРА. ФОРМАЛЬНОЕ ОПРЕДЕЛЕНИЕ ЛАЗЕРА

Любой квантовый прибор, будь то усилитель или генератор, имеет в своем составе следующие обязательные компоненты: источник активных, возбужденных частиц; источник полевого возбуждения или источник импульсного питания; входное устройство для подачи сигнала, взаимодействующего (или модулирующего) с возбужденными частицами; выходное устройство, в котором накапливается энергия и с которого снимается усиленный излучаемый сигнал.

Общее в принципах работы как обычных элек-

тронных, так и квантовых систем усиления и генерации, является сам принцип электронного усиления. Электроны могут быть как свободными, так и связанными с рабочим веществом - поставщиком активных частиц.

Принципиальная схема оптического квантового генератора на твердом теле приведена на рис. 1, взятом из [1], где: 1 - отражающие зеркала, 2 - активное вещество, 3 - источник возбуждающего поля.

Рисунок 1 - Схема оптического квантового генератора (ОКГ) Меймана (США)

Активным веществом служит кристалл рубина, схема энергетических уровней которого приведена на рис. 2. Время жизни (т) возбужденной частицы тем меньше, чем шире энергетическая полоса спектра. Из рисунка

Рисунок 2 - Схема энергетических уровней кристалла рубина

Возбужденные частицы значительно дольше живут (т ) на метастабильном уровне. Вероятность "гашения" возбуждения тем ниже, чем уже энергетическая полоса метастабильного уровня, а значит, тем дольше излучает лазер. Однако, суммарная энергия возбужденных частиц ниже, чем в случае их нахождения на более высоких уровнях. Вместе с тем, возрастает монохроматичность излучения с метауровня.

В качестве источника - 3 импульсного возбуждения (рис. 1) обычно используют лампы-вспышки. Это и есть оптическая накачка или подсветка с широким спектром. Активное вещество - 2 - это кристалл рубина поглощает зеленую часть спектра. Чем шире верхний метастабиль-ный уровень - 3, тем выше к.п.д. квантового генератора.

В результате накачки основная масса частиц с основного - нижнего уровня забрасывается на верхние

уровни, откуда они за время тс = тз = 10-12 секунды

совершают безызлучательный переход на метауровень с

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

т., = 10 3сек. Квантовая м

система становится на время

стиц на метауровне Nм больше числа частиц N0 на основном - нижнем уровне, т.е.

Nм » N0 , и происходит так называемое индуцированное излучение на частоте перехода юм0 = (Ем -Е0)/Ь с

длинной волны, в рассмотренном примере, 6943 ангстрема. Во время индуцированного излучения, которое длится ти сотни микросекунд, происходит рост плотности

энергии в веществе на этой частоте.

Для осуществления режима генерации создается положительная обратная связь путем многократного отражения волны, бегущей вдоль рубинового стержня с помощью зеркал - 1. Получается резонатор Фабри-Перро с стационарным режимом генерации. Размер резонатора во много раз превышает длину генерируемых волн. Поэтому в нем возникает целый спектр разных типов волн или спектр мод.

Оптимальным с энергетической точки зрения является получение монохроматической (одного цвета) волны или одной моды. Наилучшим резонатором является тонкий стержень с Ь » Б , где Ь - длина, а Б - диаметр стержня, когда усиливаются лишь аксиальные (продольные) моды. Угол расхождения луча у вершины при этом определяется из соотношения Б/2 = Ltg8/2 , где 8 = X/Б -угол расхождения в радианах в конусе при отражении от зеркала. Когерентное расстояние или условие получения аксиальной моды возбуждения определяется ниже

следующим образом Ь^ = Б2/Х .

Рассмотрим процесс накачки и условие возникновения индуцированного излучения в квантовой системе с двумя энергетическими уровнями возбуждения. Общее число частиц в системе равно N = N1 + N2 , где N1 , N2 -

населенность 1 и 2 уровней, Е1 , Е2 - энергии 1 и 2

уровней. Причем, Е1 > Е2 . При воздействии на систему частотой Ю0 = Ю21 = (Е1 -Е2)/Ь , происходят квантовые

переходы 1 ^ 2 с поглощением и 2 ^ 1 с излучением энергии. Число возможных переходов частиц в единицу времени равно соответственно №^N1 и N2 , где

^12, ^21 - вероятности переходов. Направление процессов 2 ^ 1 или 1 ^ 2 зависит от распределения населенностей уровней, числа частиц на них N1 , N2 и от характера накачки. Результирующая мощность излучения лазера равна Р = (№^2N1 - ^21 =

= №21 Д^Ю21 и зависит от знака разности населенностей ДN = N1 - N2 . При тепловом равновесии отношение населенностей определяется известным распределением

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

к м /ы -(Е2 -Е1)/(кТ) Д

Ьольцмана N2/А| = е 2 1 . Для равновесного

состояния всегда N1 >N2 и Д¥> 0, т.е. сигнал Ю0 поглощается и ослабляется квантовой системой. Условием осуществления излучения или генерации является инверсия населенностей N2 > N1 ! В этом случае температура квантовой системы становится отрицательной ( Т < 0), где Т = -(Е2 - Е1 )/klg(N2/N1) . Это неустойчивое, неравновесное состояние является условием когерентного вынужденного индуцированного излучения.

видно, что тс = тз « тм .

тм с инвертированной населенностью, когда число ча

96

"Радюелектрошка, ¡нформатика, управлшня" № 2, 1999

Состояние насыщения (нейтральное или прозрачное тело) имеет место при N1 = N2 , когда температура принимает значения от плюс бесконечности до минус бесконечности при (N1 - N2) < 0 .

2 НЕЙРОКОМПЬЮТЕР "ЭМБРИОН" КАК ИНФОРМАЦИОННЫЙ ЛАЗЕР

Я уже неоднократно [2], [3], [4] показывал, что нейрокомпьютер "Эмбрион" является неравновесной виртуальной квантовой системой или квантовым вычислителем. Описание нейрокомпьютера (НК) "Эмбрион" можно найти в [2], [3], [4], [5], поэтому, в данной работе предполагается, что читатель знаком со схемами и принципом действия НК "Эмбрион".

2.1 Блок - схема нейрокомпьютерного Информационного лазера

Аналогично рис. 1-14 из [1], можно схему молекулярного генератора сравнить с блок-схемой нейроком-пьютерного информационного генератора-лазера, изображенного на рис. 3, где: 1 - источник частиц N8, 2 -селектор (формирование вектора невязки ,1), 3 - волновод или выходное устройство, 4 - резонатор в виде виртуальной квазинейронной сети или -поля, 5 - когерентный пучок излучения квазичастиц-информационов.

мод или кодов, 4 - -поле или квазинейронная сеть, создающая моды возбуждения в информационном резонаторе, 5 - Блок Выдвижения Гипотез (БВГ) как устройство программирования и управления добротностью резонатора лазера, 6 - поток информационов -квазичастиц, 7 - входное устройство для модуляции -поля.

Рисунок 4 - Блок-схема НК "ЭМБРИОН" как виртуального информационного лазера

Приведем ее здесь еще раз (рис. 5) для удобства дальнейшего рассмотрения принципа работы информационного лазера.

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

Рисунок 3 - Информационный лазер на нейрокомпьютере "ЭМБРИОН"

Сравним данную блок-схему рис. 3. информационного лазера с блок-схемой НК "Эмбрион" (рис. 4.), приведенной в [3] и рассмотрим принцип создания неравновесной инверсной населенности энергетических уровней в нейрокомпьютерном лазере.

В [3], [4], [5] приведена схема информационных атомов НК, структура их невязки , как параметра полос или спектров возможных энергетических уровней возбуждения.

На рис.4: 1 - Блок Энергетического Потенциала (БЭП) или источник ^-частиц, 2 - внутренняя память Р0 и Сенсорная Матрица (СМ) как селектор или формирователь вектора невязки ,, 3 - волновод как детектор

Рисунок 5 - Схема информационного п-атома, его характерные числа и структура невязки ]

2.2 Основные расчетные соотношения

При J=0 информационный атом невозбужден (инертный) и его энергия минимальна. Он находится на основном энергетическом уровне. Как видно, при заданных векторе невязки J и разрядности НК равной n, имеется множество состояний возбуждения (спектр возбуждения) n-атома, которое зависит от значения кодов (двоичных чисел) в регистре внутренней памяти Po и в регистре Sj j-й строки сенсорной матрицы (СМ). При заданном абсолютном значении невязки |J| = \в\ + |d| = const, мы имеем множество возбужденных атомов-изомеров при различных значениях числа возбужденных квази-

частиц (0/1) = е и (1 /0) = << типа.

Рассмотрим возможные энергетические уровни в п-атоме. При \Л\тах = п и е + << = п , а п0 = 0, наиболь-

^т ах 0

ший энергетический уровень возбуждения атома равен Етах = п = Еп и его спектр имеет 1 /п градаций или

^т ах п

дискретов. При Л = 0 , п0 = п , имеем основной энергетический уровень информационного атома Е0 = ЕШп = 0 . При квантовых переходах с высших на низшие подуровни, частоты переходов равны Ю21 = (Е2 -Е1)/к = пАЕ ,

где к = 1/п . Так как Еп = п , а Е0 = 0 , то, следовательно, максимальная энергия излучения будет иметь

место на частоте ю = п2 . Минимальная частота кван-по

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

тового перехода будет иметь место при АЕ = 1 и равна Юю = п , где п - разрядность НК.

3 ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Мною в многочисленных публикациях и в докладах на разных конференциях были показаны примеры

применения НК "Эмбрион" при решении различных задач как оборонного назначения, так и пути его применения при решении всевозможных технологических задач, в медицинской практике, в генетике, показана возможность производить на НК квантовые вычисления, применять его при изучении микромира и при решении космологических проблем и др. В настоящей работе мне хотелось бы привлечь внимание специалистов еще к одной из многочисленных перспективных областей применения нейрокомпьютера -к созданию нейрокомпьютерных информационных лазеров.

ПЕРЕЧЕНЬ ССЫЛОК

1. Дьяков В.А. Введение в квантовую электронику. М. Энергия. Библиотека по электронике. вып. 16. 1969.

2. Цыганков В.Д. Нейрокомпьютер и его применение. М. Сол Систем. 1993.

3. Цыганков В.Д. Живая Вселенная. Нейрокомпьютер и мозг. Нью-Йорк. Nova 1995.

4. Цыганков В.Д. Квантовая сингулярность. Нейрокомпьютер, микромир и Вселенная Хокинга. М. МАИ. 1997.

5. Цыганков В.Д. Виртуальный нейрокомпьютер как квантовый вычислитель.//Теория и общие вопросы обработки аналоговой информации.Труды международной конференции. Том. 1. Ульяновск. УлГТУ. 1999. стр. 42 - 51.

Надшшла 27.09.99

УДК 681.32:007

НЕЙРОКОМПЬЮТЕРНАЯ ORCH OR-CXEMA СОЗНАНИЯ

В. Д. Цыганков

Описана общность модели сознания Хамероффа-Пенроуза и квантовых когерентных процессов в виртуальном нейрокомпьютере "Эмбрион", что позволяет глубже понять интимную природу феномена сознания.

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

Описана стльтсть модел1 св1домост1 Хамероффа-Пенроуза та квантових когерентних процес1в у в1ртуальному нейрокомп'ютерг "Ембргон", що дозволяе глибше зрозумгти гнтимну природу феномена свгдомостг.

The generality of a Hameroff-Penrose consciousness model and quantum coherent processes in virtual neural computer Embrion is described, that allows deeper to understand an intimate nature of a consciousness phenomenon.

Р.ПЕНРОУЗ в монографии "Тени разума" [1] в 1994г. ввел представление об "объективной редукции" (OR) волновой функции, в дополнение к "субъективной редукции" (SR) и "обычной или стандартной редукции" (R) волновой функции. Это послужило причиной назвать научное изучение этого нового физического явления "новой физикой объективной реальности".

С. ХАМЕРОФФ и Р. ПЕНРОУЗ в статьях [2, 3] излагают квантовую модель сознания как суперпозицию некоторых квантовых когерентных процессов в мозге.

Причем, суперпозицию как пространственную, так и во времени.

Мне хотелось бы показать общность модели сознания ХАМЕРОФФА-ПЕНРОУЗА [2, 3] и квантовых когерентных процессов в виртуальном нейрокомпьютере "ЭМБРИОН" [4]. Это, по-моему, позволит специалистам глубже понять интимную природу такого феномена человека как СОЗНАНИЕ.

1 "ОРКЕСТРОВАННАЯ" ОБЪЕКТИВНАЯРЕДУК-

ЦИЯ КВАНТОВОЙ КОГЕРЕНТНОСТИ В МОДЕЛИ СОЗНАНИЯ

В модели сознания ХАМЕРОФФА-ПЕНРОУЗА [2, 3] определены следующие важные понятия: квантовая когерентность, "само-коллапс" квантовой волновой функции, порог различения, макроскопическая когерентная суперпозиция состояний множества элементов как условие единства и целостности сознания, квантовая гравитация и другие.

Объективная редукция (ОИ) волновой функции -это сознательный выбор решения и, в свою очередь, -

98

"Радюелектронжа, шформатика, управлшня" № 2, 1999