Проект Псикомпьютер

 
 

Проект Псикомпьютер




Аннотация

Современного цивилизованного человека окружают различного рода переключатели от самых простых типа “вкл. — выкл.”, до самых сложных — компьютеры, компьютерные сети. Человек может осуществлять переключение чего-либо с помощью физического воздействия, например, рукой, голосом или глазами. В основе всех этих действий человека (человека-оператора) лежит то, что в психологии принято называть волей или волением. Таким образом, физическое тело человека является посредником между его волей и объектами воздействия. Основная задача проекта по разработке психорезонансной электронной технологии состоит в том, чтобы напрямую, без посредников соединить волю оператора с электронными приборами.
Соединение воли оператора с электроникой предполагается реализовать на примере разработки элементарного переключателя, названного «псикнопкой». На данный момент разработана соответствующая теория (know how), имеющая название «псифизика».
При реализации первого этапа проекта предполагается создание микроэлектронного изделия, включение и выключение которого полностью контролируется оператором на психо-ментальном (властно-волевом) уровне. Успешное создание экспериментального образца псикнопки и ее дальнейшее тиражирование позволит в перспективе значительно трансформировать то кнопочное пространство, которое окружает современного человека.
Проект базируется на математической модели псифизики. Модель псифизики сформулирована на базе нейрокомпьютинга — современного подхода в нейрофизиологии. Термин “псифизика” является сокращением от психофизики — области научной деятельности, имеющей фундаментальное и прикладное значение в связи с темой изучения взаимодействия человека и компьютера. Создания элементарного “да-нет” переключателя или сокращенно псикнопки является первым шагом к разработке псикомпьютера. Псикомпьютер— устройство, которое позволит человеку-оператору без таких механических манипуляторов, как клавиатура, мышь и пр. устанавливать связь с компьютером на властно-волевом уровне. Проект является поэтапным. Первый этап является базовым в разработке псикомпьютера. Если будет построена псикнопка, т.е. элементарный переключатель “да—нет”, “onoff”, “01”, то путь построения более сложного устройства, обеспечивающего властно-волевой контакт человека с компьютером, будет выявлен.


1.Фундаментальная научная проблема,
на решение которой направлен проект

Фундаментальной научной проблемой, на решение которой направлен проект, является психофизическая проблема. Эта проблема формулируется у Платона, Аристотеля и далее через Р. Декарта вновь и вновь ставится в рамках новоевропейской философии XIX—XX вв. Суть проблемы сводится к ответу на вопрос: как возможно соединить, связать, соотнести и т.п. тело, вещество, материю, объективное и т.п., с одной стороны, и душу, дух, субъективное и т.п., с другой стороны.

2. Конкретная фундаментальная задача в рамках проблемы,
на решение которой направлен проект


Психофизическую проблему можно перефразировать с точки зрения взаимодействия оператора с устройством, что сделано, например, в контексте математической модели псифизики [1 — 4]. Модель псифизики апеллирует к базовому опыту любого человека, опыту его власти над своим собственным телом. Если человек выступает в качестве человека-оператора, а его тело в качестве тела-устройства, то человек есть постольку, поскольку он владеет своим телом. “Власть”, а также “воля”, “свобода” и “сила” — четыре основные понятия, которые определены и исчислены в модели псифизики. В той мере, в какой человек-оператор владеет своим телом-устройством, можно говорить о распространении власти оператора на другие (специальным образом приготовленные) устройства, что и указывает на принципиальную реализуемость проектов “псикомпьютер” и элементарного “да-нет” переключателя, “псикнопки”. Разработка проекта составляет конкретную фундаментальную задачу в рамках психофизической проблемы.

3.Предлагаемые методы и подходы

Идея псикомпьютера чрезвычайно проста. Необходимо разработать устройство, которое позволит человеку-оператору без таких механических манипуляторов, как клавиатура, мышь, джойстик и пр. устанавливать связь с компьютером. На психофизическом языке можно говорить о непосредственном ментальном контакте с компьютером, что предполагает построение специальной биорезонансной среды, являющейся мостом между человеком-оператором и устройством-компьютером. С точки зрения квантовой механики связка “человек–компьютер” рассматривается в контексте псикомпьютера как единая волновая функция. Теоретическая и техническая разработка искомой резонансной среды предполагает также использование идей нейрокомпьютинга, которые, как известно, берут свое начало от моделей мозговой деятельности в рамках доктрины “нейрон-аксон-синапс”.
Таким образом, псикомпьютер это либо обычный компьютер плюс резонансная среда, обеспечивающая связь человека с компьютером, либо только искомая резонансная среда. Смысл создания псикомпьютера с точки зрения того, что это специально созданная биорезонансная среда, означает построение искусственной реальности, в которой властный ресурс человека может быть значительно расширен. Термин “резонанс” применительно к резонансной среде означает, что обеспечение связи человека-оператора с устройством-компьютером предполагает создание технического устройства прецизионной настройки, которое, с известной натяжкой, можно сравнить с радиотехническим резонансным контуром, обладающим высокой добротностью. Более подходящей аналогией выступает ансамбль слабо связанных резонансных контуров или вибраторов. Отметим, что идея резонанса применительно к описанию мозговых процессов обсуждалась еще А.А. Ухтомским. Появление самоорганизации через синхронизацию ряда вибраторов связывается с действием человека-оператора на соответствующий ансамбль. Термины “самоорганизация” и “синхронизация” характерны для известного научного междисциплинарного движения под названием синергетика (Князева Е.Н., Курдюмов С.П. Основания синергетики.  СПб.: Изд-во “Алетейя”, 2002). Псикнопка является базовым этапом в разработке псикомпьютера в том смысле, что, если будет построена псикнопка, т.е. элементарный переключатель “да—нет”, “onoff”, “01”, то путь построения более сложного устройства, обеспечивающего ментальную связь человека с компьютером, будет выявлен. В проекте предполагается разработка устройства, которое может находиться в двух состояниях “да—нет”, “onoff”, “01”. Если оператор с помощью псикнопки может путем волевого приказа реализовать любую наперед заданную цепочку символов, состоящую из 0 и 1, то в этом случае будем говорить о полной власти оператора над устройством. Реализация проекта позволит приблизиться к идеалу полного сближения оператора с устройством вплоть до их слияния. В силу того, что наука и техника пронизаны человеко-машинными отношениями, разработка более эффективного управленческого звена в связке “человек-машина” явится качественным прорывом. Иные сферы приложения вполне очевидны, т.к. на нашу жизнь можно взглянуть с точки зрения того, насколько успешно каждый из нас манипулирует (управляет) окружающей его средой, которая, в известном смысле, может быть представлена в качестве некого мегаустройства. Проекту можно придать различное толкование и смысл. Среди всего разнообразия смыслов выделим два класса. Согласно первому классу, управление (власть) материально и реализуется с помощь того или иного посредника. Например, в мозговой деятельности, таким посредником является нервный импульс, представляющий собой волну электрохимической реакции. Согласно второму классу смыслов, управление осуществляется посредником нематериальной природы, хотя он (посредник), сам по себе, без материального сопровождения проявиться не может. Например, к такому посреднику часто относят информацию, предполагая, что существует единое информационное поле. Для реализации проекта наиболее подходящим является толкование такого посредника в виде властно-волевой инфраструктуры. Понятие “властно-волевой инфраструктуры” введено и развито в [1 — 4]. Это понятие позволяет приблизиться к постановке такого непростого вопроса, как “что же в нас самих управляет нашим собственным телом, рассмотренным как устройство?”. Другими словами, можно говорить о постановке психофизической проблемы в контексте проекта.

4. Этапы реализации проект
А

Рассматривая человека, его сознание, его личность как волевого «оператора», в смысле блок-схемы модели псифизики, разработанной К.Э. Плохотниковым, в начале определяются и количественно измеряются его («оператора») личностные характеристики. Создается банк параметров личности и сознания.
Параллельно с этой работой создается искусственная, на начальном этапе электронная психорезонансная среда, как поле, множество, взаимодействующих огромного количества неустойчивых элементов – псиатомов, очень чувствительных к внешним ментальным влияниям. Это поле элементов под воздействием волевого усилия или напряжения должно входить в резонансное состояние и образовывать специфическую конфигурацию в виде сети взаимодействующих псиатомов, конфигурация которой соответствует смысловому содержанию волевого усилия или дистанционного мозгового воздействия на множество псиатомов.
Интегральная оценка активности сети из псиатомов как вектора состояния псирезонансной среды должна количественно отображать силу, характер и специфику волевого воздействия.
Психорезонансная среда служит своего рода памятью, которая записывает и хранит набор параметров личности и сознания.
Создание психорезонансной среды производится поэтапно, в следующем порядке:

Первый этап
Создание Псикнопки

Работа проводится по двум дополняющим друг друга проектам:
• Проект «ПСИГМА»
• Проект «Эмбрион»

Проект «ПСИГМА»
Пси-кнопка состоит из множества взаимодействующих псиатомов – минимальных устройств модели псифизики. Псикнопка как «устройство», по смысловому определению К.Э. Плохотникова, должно под воздействием волевого посыла «оператора» входить в резонанс и переключаться в одно из двух устойчивых состояний «on», «of» или «1», «0», в зависимости от намерения оператора, от его воли.
Планируется реализовать с помощью мысленных команд оператора заданную последовательность мысленных команд включения и выключения псикнопки (например: 10111010011). Если данная последовательность будет устойчиво воспроизводиться многократно под мысленными воздействиями разных операторов, то можно утверждать, что «оператор» овладел «устройством», навязал ему свою волю.
В плане выполнения первого этапа разработана математическая модель псиатома. В соответствии с ней разработана и испытана программная модель на MATLAB/simulink, разработана электрическая схема псиатома в среде OrCAD и произведено изготовление 2-х эксперементальных образцов псиатомов на промышленном предприятии (Рис.1). (Рис.1)
Проводится тестирование и регулировка узлов и всей конструкции в целом. Изготовлен стенд для изучения взаимодействия в системе «оператор» - «устройство». Проводится отладка программного обеспечения стенда.

Проект «Эмбрион»
Виртуальный нейрокомпьютер (НК) «Эмбрион», как возможный вариант активной психорезонансной среды, разработанный под руководством В.Д. Цыганкова, представляет собою вариант электронной модели целого мозга с основными его функциональными блоками: сенсорными входами, сенсорной корой – матрицей, ассоциативной зоной, подкорковой активирующей структурой, памятью, спинно-мозговыми ядрами и двигательными реципрокными моторными выходами.
Это машина параллельного принципа действия, содержит огромную виртуальную нейронную сеть с количеством нейронов до , которая в реальном времени может перестраиваться в ходе обучения или при решении ряда задач распознавания, управления беспилотными транспортными средствами, манипуляторами и др. Опытные образцы нейрокомпьютеров типа «Эмбрион» испытаны в производстве.[8]
Нейрокомпьютер в настоящее время изготовлен в виде нейрочипа в одном корпусе Программируемой Логической Интегральной Схемы (ПЛИС) фирмы «ALTERA», и содержит 8-канальный нейрокомпьютер «Эмбрион», в котором более 6500 нейронов объединяемые в сети с помощью команд из Блока Выдвижения Гипотез (БВГ).
На базе данной парадигмы «Эмбрион» планируется произвести разработку вариантов Псикнопки и Псикомпьютера и сравнить полученные характеристики с разработками группы «ПСИГМА» с целью определить более надежный, более технологичный и обладающий низкой себестоимостью вариант для дальнейшего развития работ.

Для реализации псикнопки на базе НК «Эмбрион» работы ведутся в нескольких разделах:
1. Экспериментальное исследование контактного от ЭЭГ и дистанционного влияния мозговых воздействий на форму шумового спектра генератора шума, включающее также создание высокочувствительного «генератора белого шума» и определение полосы спектра, наиболее чувствительной к волевому намерению.
2. Создание поля чувствительных к изменению магнитной компоненты мозгового излучения сенсоров, в основе работы которых лежит перестройка спиновой структуры кристалла – материала датчика, т. е. построение сенсорной матрицы (СМ) нейрокомпьютера «Эмбрион» на спинтронах фирмы NVE. В настоящее время закуплены образцы датчиков и проводятся исследования их характеристик.
3. Создание варианта Блока Выдвижения Гипотез (БВГ) нейрокомпьютера на базе массива шумовых генераторов, взаимодействующих с сигналами (Sj), идущими от СМ, и регистром внутренней памяти (Р), в результате чего ожидается изменение формы выходного распределения активности нейронов сети, под воздействием волевого импульса. Мы считаем, что в форме распределения активности должна быть закодирована ментальная информация.
В настоящее время изготовлена и отлажена плата с ПЛИС «ALTERA», приобретено 2 платы типа NE7200 аналого-цифрового и цифро-аналогового ввода-вывода до 32-х параллельных потоков импульсов от НК «Эмбрион» и подачи на его вход информации по 32-м каналам. Произведено сопряжение НК с персональным компьютером. Производится отладка программного обеспечения виртуальной измерительной лаборатории LabViev 8.0 для исследования комплекса «НК↔ПК».
В данном эксперименте НК «Эмбрион» выступает в роли «устройства», на которое воздействует волевым усилием «Оператор» (человек), т. к. в НК «Эмбрион», в его нейронной сети имеется огромное количество очень чувствительных к пси-воздействию точек бифуркации (разветвлений) потоков информации. Также производится поиск других чувствительных элементов, которые могли бы параллельно воздействовать на все поле точек бифуркации.
Ведутся эксперименты по повышению чувствительности к пси-воздействию всей психорезонансной среды на базе НК «Эмбрион».
Разработан очередной вариант программного эмулятора на ПК нейрокомпьютера «Эмбрион».
Таким образом, НК «Эмбрион» может представлять собою вариант активной психорезонансной среды или псикнопки, как хранилище ментальной информации, посылаемой мозгом по пси-каналам связи или перенесенной из мозга с помощью ЭЭГ, как устройство, управляющее электронно-цифровой копией человека (ЭЦКЧ).
В настоящее время группа программистов создает мощный программный пакет виртуальной реальности. Идет отладка программных модулей этой сложной системы.

(Рис.2 НК «Эмбрион-10.3»)


Второй этап
Создание Пси-компьютера


Полное мысленное управление механизмами или объектами виртуальной среды.
Усовершенствованный «Эмбрион».
- увеличение «мозговой массы» - числа виртуальных нейронов.
- объединение определенного количества «Эмбрионов» в сетевой функциональный комплекс.
Обучение и перенос личностных характеристик оператора в «Эмбрион» в режиме реального времени. Это становится возможным за счет соединения отдельных «Эмбрионов» в функциональные блоки и сети, для реализации деятельности отдельных «отделов мозга», ответственных за взаимодействия с объектом управления. Обратная связь на этом этапе, внутренняя через связи между «Эмбрионами» и внешняя, через слух и зрение оператора.
В процессе объединения мозга оператора и Псикомпьютера создается общее ментальное информационное пространство.

Третий этап

Мысленное управление объектами виртуальной среды или механизмами через Псикомпьютер в состоянии сна со сновидениями (подсознание)
- исследование фаз сна и их проявлений в виде полевых воздействий на Псикнопку.

Четвертый этап
Полное объединение сознания человека и Псикомпьютера с возможностью переноса сознания в Мыслекомпьютер

Итак, в качестве итога:
Для реализации проекта собран обширный теоретический материал и проделана следующая работа:
Во-первых, К.Э. Плохотниковым разработана оригинальная теория психофизических процессов в форме математической модели псифизики. В рамках модели псифизики удалось сформулировать концепцию псикомпьютера и проект элементарного “да-нет” переключателя или псикнопки.
Во-вторых, институтом накоплен опыт программного и технического воплощения идей нейрокомпьютинга. Нейрокомпьютинг, начавшийся с перцептронов Розенблатта, представлен ныне в виде многослойных нейронных сетей, моделирующих механизмы мозговой деятельности, включая и те эффекты, которые относятся нами к властно-волевой инфраструктуре.
В-третьих, разработан в целом комплекс программ по математическому моделированию искомой биорезонансной среды, имитирующей псикнопку. Производятся опытно-конструкторские работы по изготовлению псикнопки на основе виртуального квантового нейрокомпьютора «Эмбрион».
На базе нейрокомпьютера «Эмбрион» уже в настоящее время удалось разработать несколько модификаций программных и аппаратных реализаций псикнопок, содержащих от 8 до 24-х псиатомов, которые показывают возможность ПСИ-связи и регистрируют волевые мысленные воздействия человека на специально подготовленные электронные устройства.
В-четвертых, нейрокомпьютинг как возможный вариант создания псикомпьютера представлен в научных публикациях В.Д. Цыганкова. Виртуальный квантовый нейрокомпьютер типа «ЭМБРИОН», аппаратно реализован в виде нейрочипа в корпусе ПЛИС фирмы «Altera», представляет собою вариант электронной модели целого мозга, его нейронных сетей и его отдельных субструктур, вплоть до нейрона.
К настоящему моменту разработано и изготовлено несколько модификаций
виртуальных нейрокомпьютеров типа «Эмбрион» на современной микроэлектронной технологии в виде нейрочипов в ПЛИС от «Эмбрион-10.1» до «Эмбрион-10.6», которые изображены на рис. 3 – рис. 5.


Рис.3

Рис.4

Рис.5
Высокая степень интеграции ПЛИС допускает в одном корпусе ПЛИС «Альтера» разместить более пяти 8-разрядных нейрокомпьютеров (рис. 5).
В настоящее время данные образцы виртуальных нейрокомпьютеров предназначены для проведения экспериментов по обнаружению и регистрации ПСИ-воздействий на электронные структуры, находящиеся внутри устройства.
Для демонстрации реальности физического воздействия изменяющегося в реальном времени виртуального поля нейрокомпьютера, управляющего поведением робота, изготовлены несколько моделей беспилотных транспортных роботов типа «КРАБ». На рис.6 показаны робот «КРАБ-3» и его электронный «мозг» в виде нейрочипа, реализованного в ПЛИС фирмы «Альтера». Институтом не только разработаны алгоритмы управления в реальном времени автономным непрограммируемым роботом, но и освоена недорогая технология изготовления мощных нейронных сетей в виде нейрочипов.



Рис.6. Робот «КРАБ-3» и его электронный мозг «Эмбрион-10.3Ш»
в виде нейрочипа в ПЛИС фирмы «Альтера»


Отличие нейрокомпьютера типа “ЭМБРИОН” от существующих в мире нейронных сетей и нейрокомпьютеров:
• В основе структуры и функции использованы сугубо нейрофизиологические принципы работы живого мозга и, в частности, теория функциональной системы академика П.К. Анохина с ее важнейшим механизмом - аппаратом прогноза;
• Виртуальный принцип создания нейронных сетей реализует свойство экстренной мобилизуемости конкретного вида функциональной системы с ее нейронной сетью в данный момент времени.
• Неравновесность как условие внутренней активности и целеполагания;
• Вероятностный (стохастический), дискретный, квантовый принцип функционирования дает высокую производительность, надежность и помехоустойчивость;
• Низкая себестоимость при производстве и эксплуатации за счет упрощения аппаратной части;
• Универсальность алгоритмов обработки информации при решении разнообразных задач;
• Замена дорогостоящего программирования простым целевым обучением системы в реальном масштабе времени.
В программе дальнейших работ по нейрокомпьютеру «ЭМБРИОН» предусмотрены:
• Разработка центрального нейропроцессора (ЦНП) «ЭМБРИОН-10» как инвариантного ядра в виде универсального нейрочипа на современном технологическом уровне, например, ПЛИС фирм «Scan», «Altera», на слоте обычного ПК;
• Создание интерфейса ПК с оператором-пользователем и человеком-оператором (ПК – мозг человека);
• Отработка алгоритмов ввода - вывода информации (образов, последовательностей сигналов) и обучения. Модернизация Блока Выдвижения Гипотез (БВГ).


5.Современное состояние исследований в данной области науки,
сравнение ожидаемых результатов с мировым уровнем

Работы в области псифизики наиболее интенсивно ведутся в США (Saybrook Institute, San Francisco, California; John F. Kennedy University, California; City College of the City University of New York; Institute for Parapsychology, College Station, Durham, NC; Psychophysical Research Laboratories 301 College Road East Princeton, NJ; Department of Psychology, Harvard University, Cambridge; etc.). Для работ в этой области характерно то, что они в основном носят эмпирический характер. В основе этого подхода лежит желание доказать наличие феноменов, вероятность случайного появления которых исчезающе мала. Итогом является ситуация неопределенности, согласно которой одна половина авторов утверждает и якобы доказывает на своем экспериментальном материале, что эффект есть, другая половина на основе других экспериментальных материалов отрицает наличие странных феноменов. Воспроизводство одних и тех же экспериментальных стереотипов (в течение вот уже ста лет) означает то, что отсутствует адекватная теория, объясняющая возможность таких феноменов. Нам представляется, что такая теория в лице модели псифизики [1 — 4] уже построена. В рамках этой модели удалось корректно сформулировать такие проекты как “псикомпьютер” и “псикнопка”.

6.Перспективы коммерческого применения результатов проекта


Технология, создаваемая в ходе реализации данного проекта, найдет применения в виде множества технических устройств во всех областях автоматизации и бесконтактного управления. Как в простейшем бытовом повседневном окружении человека (так называемый, «умный дом», т.е. все осуществляемые контакты с электроникой на уровне волевого воздействия (вкл., выкл. свет, телевизор, завести машину и т.д.)), так и в мысленном управлении сложнейшими устройствами (транспорт, робототехника, коммуникационная связь, медицина и т.д.).
Т.е. данная технология применима во всех областях науки и техники, что позволит построить электронное окружение человека на более новой качественной основе.
Реализация проекта позволит приблизиться к идеалу полного сближения оператора с устройством вплоть до их слияния.
В силу того, что наука и техника пронизаны человеко-машинными отношениями, разработка более эффективного управленческого звена в связке “человек-машина” явится качественным прорывом.
Иные сферы приложения вполне очевидны, т.к. на нашу жизнь можно взглянуть с точки зрения того, насколько успешно каждый из нас манипулирует (управляет) окружающей его средой, которая, в известном смысле, может быть представлена в качестве некого мегаустройства.


7.Коммерческие проекты,
сопутствующие основному направлению исследований


Одним из основных компонентов при создании псирезонансной среды (псикомпьютера) в качестве интерфейса используется виртуальный нейрокомпьютер типа «Эмбрион», концепция которого оригинальна, по сравнению с известными существующими в области нейрокомпьютинга и изделиями нейрокомпьютерной техники на мировом рынке.
Созданием нейрокомпьютеров, нейрокомпьютерных систем и разработкой нейрочипов, как элементной базы для их изготовления, занимаются ведущие зарубежные и отечественные разработчики новейших информационных систем и компьютерной техники. Это такие фирмы как, например, Intel, IBM, Siemens за рубежом, НТЦ «МОДУЛЬ» и Научный Центр Нейрокомпьютеров (НЦН) в России и многие другие. Убедительной иллюстрацией актуальности проблем разработки и применения нейрокомпьютеров может служить обзор по более чем 300 открытым проектам, подготовленный НЦН: Галушкин А.И. «Нейрокомпьютеры в разработках военной техники США».
В последнее время разработчики нейрокомпьютерной техники, да и разработчики классических ЭВМ (например, фирма IBM), переходят на перспективную элементную и технологическую базу – созданию нейрочипов, нейропроцессоров, обычных процессоров и нейрокомпьютеров на основе Программируемых Логических Интегральных Схем (ПЛИС) высокой степени интеграции, высокой производительности с низким энергопотреблением.
Необычность виртуального НК «Эмбрион» заключается в том, что в нем реализованы две стратегически важные идеи:
во-первых, создана не программная, а электронная, нейрофизиологическая, неоднородная модель целого мозга с внутренним «Я», с внутренней активностью и реакциями на новизну;
во-вторых, научились создавать быстро перестраиваемые, сложные виртуальные нейронные сети с числом нейронов более 1000000 при небольших аппаратных затратах.
Отличительной чертой НК «Эмбрион» является перевод многообразия физических элементов аппаратуры, из которых обычно традиционно строятся нейронные сети для нейрокомпьютеров, в виртуальное дискретное пространство – время – частота, в котором возникают и перестраиваются сложные вероятностные искусственные нейронные сети. Основа такого перевода — разработанный Цыганковым В.Д. «Способ создания самоорганизующихся виртуальных макроквантовых нейронных сетей». Как показали примеры практического построения и применения таких систем, существенный выигрыш: в себестоимости, повышении надежности, упрощении обслуживания, снижении весовых и габаритных характеристик, снижении потребления энергии, повышении скорости обработки информации и обучения, облегчении создания новых моделей и модификаций нейрокомпьютеров для решения неформальных задач.
Блок-схема виртуального нейрокомпьютера «ЭМБРИОН» (рис.7) представляет активную неоднородную, подобную по структуре и функциям живому мозгу архитектуру.


рис. 7 Блок-схема виртуального нейрокомпьютера «ЭМБРИОН».

Особенности нейрокомпьютера «Эмбрион» следующие:

• В основе структуры и функции использованы сугубо нейрофизиологические принципы работы живого мозга и, в частности, теория функциональной системы академика П.К. Анохина с ее важнейшим механизмом - аппаратом прогноза;
• Виртуальный принцип создания нейронных сетей реализует свойство экстренной мобилизуемости конкретного вида функциональной системы с ее нейронной сетью в данный момент времени.
• Неравновесность как условие внутренней активности и целеполагания;
• Вероятностный (стохастический), дискретный, квантовый принцип функционирования дает высокую производительность, надежность и помехоустойчивость;
• Низкая себестоимость при производстве и эксплуатации за счет упрощения аппаратной части;
• Универсальность алгоритмов обработки информации при решении разнообразных задач;
• Замена дорогостоящего программирования простым целевым обучением системы в реальном масштабе времени.

Перечень задач и прикладных областей, в которых целесообразно применение виртуальных нейрокомпьютеров типа «Эмбрион»:
- квантовые нейрокомпьютеры и квантовые супервычислители;
- квантовая медицина;
- управление сложными экономическими комплексами и системами;
- малогабаритые, живучие, надежные бортовые системы автоматического управления нестационарными объектами;
- мобильные роботы для недоступных и опасных мест;
- адаптивное управление дорожным уличным движением;
- системы управления жилищно-коммунальным хозяйством (ЖКХ);
- интеллектуальные роботы-игрушки;
- криптография, системы обеспечения безопасности;
- управляемые генераторы многомерных дискретных сигналов, потоков и полей сложной конфигурации;
- технические и медицинские средства диагностики;
- системы обеспечения комфорта в быту и в доме;
- роботы для инвалидов,
- подводные роботизированные комплексы,
- роботы для МЧС,
- роботы-пожарники,
- роботы-уборщики и мойщики окон,
- супервычисления с использованием параллельных нейросетевых алгоритмов;
- создание и производство наборов нейрочипов различного назначения с большим количеством нейронов в одном корпусе и др.



Частные варианты использования виртуального нейрокомпьютера «Эмбрион»


Квантовый компьютер

Одним из актуальных и злободневных направлений научно-технического поиска во всем мире в настоящее время является проблема создания квантового компьютера (КК) и осуществление с его помощью, используя мощный квантовый принцип параллелизма, сверхбыстрых недоступных обычному ПК квантовых вычислений (КВ).
Создание КК на основе физики элементарных частиц или даже на основе ЯМР в молекулярных структурах действительно трудно разрешимая проблема. Проблема не одна, а их – множество. Физическая реализация квантового бита (кубита) – единичной информационной ячейки КК, который в отличие от обычного бита, может находиться не только в двух устойчивых состояниях 0 или 1, а и ещё во множестве промежуточных состояний суперпозиции ψ, каждое из которых в свою очередь зависит от величины комплексных коэффициентов a и b.

Ψ= a|0>+ b|1>, где |a|2+|b|2=1.

Эти коэффициенты имеют вероятностную природу, т.е. вероятность состояния 0 данного кубита равна Р(0)= |a|2, а вероятность состояния 1 равна Р(1)=|b|2. Вся трудность практической реализации кубита в очень коротком (10-3 – 10-5 сек) времени жизни ψ состояния. Это время жизни называется временем декогеренции. За это время нужно с помощью классического прибора измерить состояние кубита или направление спина – вектора момента вращения элементарной частицы. Здесь выступают разрушающими факторами как явления декогеренции – теплового или шумового саморазрушения волновой функции, так и насильственные внешние разрушения состояния кубита процессом квантового измерения, вмешательством в скрытую от наблюдателя жизнь кубита классического измерительного прибора. Так как все процессы происходят во времени в течение фемтосекунд и наносекунд, а в пространстве в диапазоне ангстрем и нанометров, то возникает труднейшая проблема осуществления точных измерений параметров стохастических процессов. Ещё одна сверхсложная проблема – это проблема инициализации многокубитного (1000 кубит) квантового регистра, т.е. установление исходной ориентации направления спина каждого кубита.
Всё это достижимо лишь при температуре близкой к абсолютному нулю и при наличии сложнейшего, дорогостоящего технологического и метрологического оборудования.
Для борьбы с вышеперечисленными неустойчивостями и помехами математиками, алгоритмистами и специалистами-технологами разрабатываются всевозможные алгоритмы и методы обнаружения, компенсации, исправления и коррекции ошибок вычислений, что приводит к явному усложнению как самой структуры КК, так и программирования. Это источник снижения надёжности квантовых вычислений будущего КК.
Сформулируем основные требования для практического построения КК. Таких требований пять.

ПЯТЬ ТРЕБОВАНИЙ К ФИЗИЧЕСКОЙ СИСТЕМЕ, РЕАЛИЗУЮЩЕЙ КК

В работе «Вселенная Хокинга и нейрокомпьютер» (2000) было показано, что нейрокомпьютер (НК) “ЭМБРИОН” представляет собою некоторую разновидность квантовой макросистемы или квантовой механической системы (КМ-системы).
Для физической реализации квантового компьютера (это основная цель, к которой мы стремимся), необходимо выполнить следующие пять условий:
• Система должна состоять из точно известного числа частиц.
• Должна быть возможность привести систему в точно известное начальное состояние.
• Степень изоляции от внешней среды за время действия оператора должна быть очень высока.
• Надо уметь менять состояния системы согласно заданной последовательности унитарных преобразований ее фазового пространства.
• Необходимо иметь возможность выполнять “сильные измерения” состояния системы, которые переводят ее в одно из чистых состояний.

Считаются наиболее трудными для физического воплощения третье и четвертое требования. От них зависит точность выполнения вычислительных операций или КВ. Специалисты сходятся во мнении, что существующие физические и информационные технологии позволят в недалеком будущем реализовать вышеперечисленные требования к КК. Нейрокомпьютерная технология парадигмы “ЭМБРИОН” удовлетворяет необходимым для конструирования КК требованиям и они реализуются в НК как квантовой системе на макроуровне его квазинейронных сетей.
По различным оценкам специалистов в области квантового компъютинга, на разработку и построения практически конкурентно способного коммерческого КК потребуется от 20 до 30 лет. Имеются отдельные успехи в создании кубитов на различной физической основе, а также зарубежный опыт построения квантовых вычислителей на 3-7-х кубитах, реализующих алгоритмы Шора и Гровера.

Парадигма «ЭМБРИОН» даёт обоснованную надежду на возможность построения виртуального макроквантового нейрокомпьютера (ВКНК) «ЭМБРИОН-К» в виде набора нейрочипов в ПЛИС уже в ближайшие годы (около 2-х лет).
Во-первых, макроквантовые процессы в НК «ЭМБРИОН» удовлетворяют всем пяти требованиям, предъявляемым к квантовому компьютеру. Это термодинамически неразрушаемая, устойчивая, управляемая от БВГ дискретная, динамическая вероятностная структура (рис. 23).
Во-вторых, освоена технология проектирования и изготовления (прожига) ПЛИС, в которых размещаются множество кубитов и квантовых регистров.
В-третьих, кубиты и вентили (унитарные логические операторы) допускают управление от обычного ПК.
В-четвёртых, ВКНК на основе «ЭМБРИОНА» технологически прост в разработке, наладке и эксплуатации. Имеет низкую себестоимость производства.
В-пятых, реализованный на ПК БВГ может служить программным устройством управления состояниями квантового регистра.
В-шестых, в России и за рубежом имеется некоторый теоретический задел по созданию квантовых нейрокомпьютеров (КНК).

Эффект: Большая часть проблем развития архитектуры предыдущего поколения ЭВМ будет снята. Настанет новое поколение компьютеров (нетранзисторного типа). Закон Мура будет превзойден. Цена на нейрокомпьютеры будет невысокой, а эффективность и производительность на порядки выше современных машин. Реализуется возможность исследовать и управлять такими непредсказуемыми процессами как взрыв, термоядерная реакция, творение и разрушение небесных объектов, решение сложных статистических задач и социальных процессов в обществе, неравновесных состояний организмов и реальная возможность создания искусственного интеллекта и т.д.

Ожидаемые перспективы применения сверхбыстродействующих параллельных квантовых компьютеров:

* создание искусственного интеллекта (усложнение интеллекта компьютерных игр и т.д.)
* факторизация больших чисел и вскрытие секретных шифр-кодов длиною 512 – 1024 бит (реализация алгоритма Шора);
* быстрый поиск в неорганизованных больших базах данных (БД) в Интернете, в архивах (алгоритм Гровера);
* сверхбыстрое решение обычных задач, требующих большого перебора данных, при возникновении квантового предела микроминиатюризации интегральных схем;
* расшифровка генома в молекулярной биологии и биофизике;
* моделирование астрономических и космических явлений и процессов;
* моделирование сложных явлений в атмосфере Земли и прогноз погоды;
* моделирование цунами и землетрясений;
* моделирование чрезвычайных ситуаций и ядерных взрывов;
* создание систем контроля и упреждение разрушений строительных конструкций и сооружений;
* создание распределённых систем медицинского мониторинга;
* создание надёжных систем управления АЭС, УВД, УДД;
* моделирование и прогноз финансового рынка;
* создание интеллектуальных машин – шахматных гроссмейстеров;
* и другое.

Криптограф
Эффект: Получения быстрого и принципиально не взламываемого алгоритма шифрования, за счет полной необратимости преобразований происходящих в «Эмбрионе». Применение реализуется во всех сферах, где необходима информационная безопасность, т.е. во всех сферах бизнеса.
Генератор «белого» шума

Белый шум - стационарный шум, спектральные составляющие которого равномерно распределены по всему диапазону задействованных частот.
Технически реализованные генераторы применяют в электромузыкальных устройствах, а также при имитации различных звуковых эффектов (шума ветра и морского прибоя, шелеста листьев и травы).
Программные аналоги «белого» шума применяют в фундаментальных науках для моделирования нестационарных случайных процессов: взрывов, возникновения «жизни», Вселенной, рыночных отношений и т.д.
Современные генераторы «белого» шума (аналоговые) всегда имеют диапазонные ограничения (полосу частот, энергетический спектр).
Программно же реализовать «белый шум» в большом диапазоне частот было невозможно из-за самой архитектуры построения современных процессоров («0» и «1»), с их «аристотелевой логикой » и математической предсказуемостью.

Эффект:
Генератор истинного («белого») шума (случайных величин) реализуемый на основе НК «Эмбрион» радикально повлияет на фундаментальные исследования в науках (ядерной физики, математической статистики, экономике, астрономии и т.д.)
В прикладных науках – криптографии, кодировании и обеспечения безопасности информации.

Распознавание

Принципиально новый подход алгоритмизации должен дать повышение вероятности распознавания за счет использования принципа «экстремальной мобилизации» функциональной системы (топологии нейронной сети).
Уже первые эксперименты распознавания на приборе «Эмбрион» показали его возможную применимость. [8]

Эффект: Применение систем распознавания образов в какой-либо предметной области позволит сократить дефицит специалистов в этих областях; повысить производительность труда; повысить качество и эффективность управления; повысить качество оказываемых услуг или производимого товара; также применение этой технологии поднимет на новый уровень системы обеспечения безопасности и конфиденциальности (идентификации).

Детектор сетевых атак

Действующий как самообучающийся «хакер»-администратор: распознает новые и уже известные сетевые атаки, обучается.
Эффект: Безоператорное использование. Увеличение скорости.

Сжатие данных

Сжатие информационных потоков в 200-1000 раз. Возможность увеличения плотности записи на диски(CD, HDD, DVD и т.д.) без изменения технологии. В настоящее время максимальный алгоритм сжатия без потерь – 10-100 раз( в зависимости от источника данных). Инвариантность сжимаемой информации. Сжатие уже заархивированной информации!

Биорезонансная медицина

В заданном режиме психорезонансная среда может определять свойства материалов и объектов (био- и тех-).
Можно распознавать и создавать электронные копии объектов с последующим синтезом лекарств и «эликсиров».

8.Список основных публикаций,
наиболее близко относящихся к предлагаемому проекту:
1.Плохотников К.Э. Псифизика: к теории взаимодействия оператора с устройством, математическая модель.  Препринт.  М.: ДиалогМГУ, 2000.
2.Плохотников К.Э. Псифизика: к теории взаимодействия оператора с устройством, математическая модель// Сознание и физическая реальность, 2000, т.5, №5, с.2-13; 2000, т.5, №6, с.18-22; 2001, т.6, №1, с.18-26; 2002, т.7, №1, с.2-12; 2002, т.7, №2, с.16-27.
3.Плохотников К.Э. Эсхатологическая стратегическая инициатива: Исторический, политический, психологический и математический комментарии.  М.: Изд-во МГУ, 2001.
4.Плохотников К.Э. Математическое моделирование и вычислительный эксперимент. Методология и практика. — М.: Едиториал УРСС, 2003.
5.Плохотников К.Э. От психофизики к пси-парадигме. О демаркационной линии между наукой и паранаукой/ Стратегии динамического развития России: единство самоорганизации и управления. Материалы Первой международной научно-практической конференции. Т.2. Ч.2-я. — М.: Изд-во «Проспект», 2004. с.93 — 102.
6.Цыганков В.Д. Психотронное оружие и безопасность России.  М.: СИНТЕГ, 1999.
7.Цыганков В.Д. Вселенная Хокинга и нейрокомпьютинг.  М.: СИНТЕГ, 2000.
8.Цыганков В.Д. Нейрокомпьютинг и мозг.  М.: СИНТЕГ, 2001.
9.Группа “ПСИГМА”. От “псикнопки” к “псикомпьютеру”// Электродинамика и техника СВЧ, КВЧ и оптических частот, 2002, том Х, вып.3(35), с.233-241; В сб.: “Информационные технологии в образовании, науке, технике и гуманитарной сфере”. — М., 2003, с.93 — 104; Сознание и физическая реальность, 2003, т.8, №5, с.12 — 18.



Создан 05 сен 2011