Kurian P (2025) Computational capacity of life in relation to the universe. Science Advances 11, eadt4623 – https://doi.org/10.1126/sciadv.adt4623 – open access article pdf – CC BY-NC 4.0
Abstract (povzetek):
Kot fizikalni sistemi vsa življenja v vesolju obdelujejo informacije v skladu s fizikalnimi zakoni. Ocene računske zmogljivosti živih sistemov na splošno predpostavljajo, da je osnovna enota za obdelavo informacij Hodgkin-Huxleyjev nevron, s čimer izključujejo nevronske organizme. Ob predpostavki zakonov kvantne mehanike, relativistične omejitve hitrosti, ki jo določa svetloba, vesolja s kritično gostoto mase in energije ter nedavne eksperimentalne demonstracije superradianca enega fotona v beljakovinskih vlaknih citoскеletov v toplotnem ravnovesju, se domneva, da je število elementarnih logičnih operacij, ki so jih v zgodovini Zemlje lahko izvedli vsi evkarionti, kar je približno enako razmerju med starostjo vesolja in Planckovim časom, približno kvadratni koren števila celotnega opazljivega vesolja od začetka. Obstoj ultravijolično vzbujenih stanj v teh beljakovinskih vlaknih, ki delujejo v okviru dveh redov velikosti Margolus-Levitinove hitrostne meje, spodbuja najsodobnejše primerjave zmogljivosti s sodobnimi kvantnimi računalniki.
Znanstveni članek raziskuje računsko zmogljivost življenja na Zemlji in jo primerja s celotnim opazovanim vesoljem skozi prizmo fizikalnih zakonov. Avtor Philip Kurian trdi, da so prejšnje ocene močno podcenile biološko procesiranje informacij, saj so upoštevale le klasične nevronske modele. Z uporabo dokazov o kvantni superradiaci v beljakovinskih strukturah evkariontskih celic avtor dokazuje, da življenje deluje na nivoju kvantnih bitov. Raziskava postavlja drzno hipotezo, da je število logičnih operacij celotnega zemeljskega življenja v njegovi zgodovini sorazmerno s kvadratnim korenom vseh operacij v vesolju. Poleg tega besedilo analizira prihodnost umetne inteligence in predvideva časovno točko, ko bodo kvantni računalniki po zmogljivosti presegli biološke sisteme. Članek tako povezuje biologijo, kvantno fiziko in kosmologijo v enotno teorijo o vesolju kot fizikalnem računalniku.
Računske zmogljivosti nevronskih organizmov (A) in nevronov (B) so bile močno podcenjene, saj so se upoštevali le klasični informacijski kanali, kot so ionski tokovi in akcijski potenciali, ki dosegajo največjo računsko hitrost okoli 103 operacij na sekundo. Vendar pa so nedavni eksperimenti s kvantnim izkoristkom fluorescenca (1) potrdili, da velika omrežja kvantnih oddajnikov v polimerih citoскеletne strukture podpirajo superradiantna stanja pri sobni temperaturi, z največjimi hitrostmi od ∼1012 do 1013 operacij na sekundo, kar je več kot milijardo krat hitreje in v okviru dveh redov velikosti Margolus-Levitinove meje za stanja, vzbujena z ultravijolično svetlobo. Te beljakovinske mreže kvantnih oddajnikov se nahajajo tako v ne-nevronskih evkariontskih organizmih (D) kot tudi v stabilnih, organiziranih snopih v nevronskih aksonih (E). V tem delu so narejene kvantitativne primerjave med računskimi operacijami, ki so jih lahko opravili vsi superradiantni življenjski sistemi v zgodovini našega planeta, in računskimi operacijami, ki jih je lahko opravil celoten vesolje, v katerem prevladuje snov in s katerim je takšno življenje vzročno povezano. Ocene, narejene za klasične računalnike, ki jih je ustvaril človek (C), in prihodnje kvantne računalnike z učinkovitim popravljanjem napak (F), spodbujajo ponovno ovrednotenje vloge življenja, računanja s kvantnimi stopnjami svobode in umetne inteligence v vesolju.
(vir: Fig. 1 – https://www.science.org/cms/10.1126/sciadv.adt4623/asset/aae80595-f3a9-4267-abb2-e8d41f5afce2/assets/images/large/sciadv.adt4623-f1.jpg).
Povzetek članka kot predstavitev z zdrski.
URL: https://www.science.org/doi/full/10.1126/sciadv.adt4623