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뉴욕의 뇌의 양자 역학적 현상에서 의식이 발생한다는 생각은 흥미롭지 만 증거는 부족하다고 과학자들은 말합니다.
옥스포드 대학의 물리학 자 Roger Penrose와 애리조나 대학의 마취과 의사 스튜어트 하머 로프는 뇌가 양자 컴퓨터 현상 (입자의 능력과 같은 양자 역학적 현상을 이용하는 계산 기계)으로 작용한다고 제안했다. 복잡한 계산을 수행 할 수 있습니다. 뇌에서, 뉴런 내부의 섬유는 양자 계산의 기본 단위를 형성 할 수 있다고 Penrose와 Hameroff는 6 월 15-16 일 열린 미래 회의 인 Global Future 2045 International Congress에서 설명했다.
신경 과학은 지금까지 자각하고 감각적 경험과 생각을 갖는 상태 인 의식에 대한 만족스러운 설명이 없기 때문에이 아이디어는 매력적이다. 그러나 많은 과학자들은이 아이디어에 대한 실험적 증거가 부족하다고 주장하면서 회의적이다.
Orch OR 모델
Penrose와 Hameroff는 아이디어를 독립적으로 개발했지만 1990 년대 초에 Orchestrated Objective Reduction (Orch OR) 모델을 개발하기 위해 협력했습니다.
펜로즈의 연구는 수학자 쿠르트 고델의 불완전 성 정리에 대한 해석에 기반을두고 있는데, 이는 컴퓨터 알고리즘으로는 특정 결과를 입증 할 수 없다고 명시하고있다. 펜로즈는 인간 수학자들이 소위 "고델-불확실한"결과를 입증 할 수 있다고 주장하며, 따라서 인간의 뇌는 전형적인 컴퓨터로 묘사 될 수 없다. 대신에, 이러한 높은 능력을 달성하기 위해서는 뇌 과정이 양자 역학에 의존해야한다고 그는 말했다.
그러나 펜로즈의 이론은이 양자 컴퓨팅이 실제 뇌에서 어떻게 발생했는지 설명하지 않았으며, 특정 수학 방정식을 풀기 위해서는 현상이 필요하다는 것입니다. Hameroff는 Penrose의 연구를 읽고 세포에 미 세관이라고 알려진 구조적지지를주는 작은 섬유질 구조가 양자 계산을 수행 할 수 있다고 제안했다.
미세 소관은 전자가 서로 매우 가까이에서 소용돌이 치는 영역을 포함하는 단백질 튜 불린 단위로 구성됩니다. Hameroff는이 전자들이 "양자 얽힌"상태가 될 수 있다고 제안했는데, 두 입자가 연결을 유지하는 상태이며, 두 물체가 거리에 의해 분리 된 경우에도 한 입자에 대해 수행되는 작용이 다른 입자에 영향을 미칩니다.
Orch OR 모델에서 microtubules에서 이러한 얽힌 전자의 양자 상태를 설명하는 수학적 확률은 시공간에서 불안정 해집니다. 이러한 수학적 확률을 파동 함수라고하며,이 시나리오에서는 확률 상태에서 특정 현실로 이동하면서 붕괴합니다. 이 상태에서 한 뉴런의 미세 소관은 갭 접합으로 알려진 전기 연결을 통해 다른 뉴런의 미세 소관에 연결될 수 있습니다. 이러한 접합은 전자가 뇌의 다른 영역으로 "터널링"되도록하여 의식적인 경험으로 인식되는 신경 활동의 파동을 초래합니다.
"펜로즈는 의식을위한 메커니즘을 가지고 있었고 나는 구조를 가지고있었습니다."Hameroff는 LiveScience에 말했습니다.
모델 문제
흥미롭게도 Orch OR 모델은 실험적으로 테스트되지 않았으며 많은 과학자들이 거부합니다.
양자 컴퓨터 효과를 활용하여 매우 빠른 계산을 수행하는 컴퓨터 인 양자 컴퓨터는 이론화되어 있지만 D-Wave 사에서 만든 단일 컴퓨터 만 상용으로 판매되고 있으며 진정한 양자 컴퓨터인지 여부는 논쟁의 여지가 있습니다. 이러한 컴퓨터는 과학자들이 "소음"이라고 부르는 시스템의 섭동에 매우 민감합니다. 소음을 최소화하려면 시스템을 격리하고 매우 차갑게 유지하는 것이 중요합니다 (열로 인해 입자의 속도가 빨라지고 소음이 발생하기 때문).
퀀텀 컴퓨터를 구축하는 것은 신중하게 통제 된 환경에서도 어려운 일입니다. 스위스 취리히 대학교의 Christof Koch와 Klaus Hepp은 2006 년 Nature 지에 발표 된 논문에서 "습식 및 온열 두뇌 내부의 양자 계산에 대한 황량한 그림을 그렸다."
이 모델의 또 다른 문제는 양자 계산과 관련된 타임 스케일과 관련이 있습니다. MIT 물리학자인 맥스 테그 마크 (Max Tegmark)는 뇌에서 양자 효과를 계산하여 뇌의 양자 상태가 너무 짧은 시간 동안 지속되어 의미있는 뇌 처리로 이어진다는 것을 발견했습니다. 테그 마크 (Tegmark)는 더 구체적인 모델에서 볼 수있는 유일한 숫자는 끝났다고 말하면서 Orch OR 모델을 모호했다.
테그 마크는 LiveScience에 "많은 사람들은 의식이 미스테리이고 양자 역학은 미스테리라고 생각하는 것 같다"고 말했다.
Orch OR 모델은 신경 과학자들로부터 비판을받습니다. 모델은 미세 소관 내부의 양자 변동이 의식을 생성한다고 주장합니다. 그러나 미세 소관은 식물 세포에서도 발견된다고 버지니아 주 폴스 처치에있는 비영리 협회 (University of Mind-Brain Sciences)의 이론적 신경 과학자 Bernard Baars는 말했다.
이러한 비판은 원칙적으로 양자 의식을 배제하지는 않지만 실험적인 증거가 없으면 많은 과학자들이 확신하지 못합니다.
양자 의식을 설명하기 위해 "누군가 단 한 번의 실험을한다면, 나는 모든 회의론을 버릴 것이다."라고 바 아스는 말했다.
편집자 주:이 기사는 2013 년 6 월 27 일에 "양자 컴퓨터가 없습니다… 실현되었다"는 내용을 수정하기 위해 업데이트되었습니다. D-Wave 회사는 하나를 만들었다 고 주장하지만 일부는 실제로 양자 컴퓨터로 작동하는지 여부에 의문을 제기했습니다.
부록 : (2013 년 7 월 1 일)
이 기사에서 인용 한 Orch OR 모델의 비판에 따라 Stuart Hameroff는 몇 가지 증거를 제시합니다. 뇌가 양자 계산을하기에는 너무 따뜻하다는 반대 의견에 대해 Hameroff는 일본 츠쿠바 소재 NIMS (National Institute of Material Sciences)의 Anirban Bandyopadhyay가 이끄는 2013 년 연구를 인용했다. 특정 공진 주파수에서”라고 Hameroff는 말했다.
Hameroff는 미세 소관이 (의식이없는) 식물 세포에서도 발견된다는 비판에 응답하여, 식물은 소수의 미세 소관 만 가지고 있으며, 의식에 필요한 임계 값에 도달하기에는 너무 적을 것이라고 말했다. 그러나 그는 시카고 대학 (University of Chicago)의 그레고리 엥겔 (Gregory Engel)과 동료들이 식물 광합성에서 양자 효과를 관찰했다고 언급했다. "토마토 나 루타 바가가 따뜻한 온도에서 양자 응집성을 이용할 수 있다면 왜 우리의 두뇌가 불가능할까요?" 하메 로프가 말했다.
Hameroff는 자신의 이론에 대한 증거가 부족하다는 일반적인 이의 제기에 대해 펜실베니아 대학교의 Rod Eckenhoff가 2013 년 연구를 통해 의식적인 뇌 활동 만 중단시키는 마취제가 미세 소관을 통해 작용한다고 제안했습니다.
이 연구는 Orch OR 모델에 약간의 지원을 제공합니다. 그러나 모든 과학적 가설과 마찬가지로이 모델은 과학계에서 널리 인정 받기 위해 중요한 증거를 축적해야합니다.
