Živý organizmus ako kvantový počítač
Kde ležia hranice výpočtového výkonu živých organizmov? Podľa odhadov dokáže ľudský mozog vykonať za sekundu asi 10^16 operácií. Ak by raz umelá inteligencia prekročila túto hranicu (a získala mnohé ďalšie schopnosti), dosiahli by sme podľa niektorých vizionárov technologickú singularitu. Nový článok od teoretického fyzika Philipa Kuriana však tvrdí, že tento odhad – rovnako ako všetky výpočty založené iba na činnosti neurónov – hrubo podceňuje skutočné schopnosti biologických mozgov.
Kurian vo svojej štúdii publikovanej v magazíne Science Advances prichádza s kontroverznou, no čoraz vplyvnejšou myšlienkou: kvantové procesy v biologickom systéme, ak sa zohľadnia, ďaleko zvyšujú výpočtovú silu živých organizmov – potenciálne až nad úroveň najvyspelejších kvantových počítačov. Táto práca nadväzuje na nedávny objav, že vlákna bunkového cytoskeletu (napríklad mikrotubuly) môžu vykazovať kvantové optické vlastnosti. Kurian na základe toho nanovo prepočítal potenciálnu výpočtovú kapacitu uhlíkovej bázy života. Výsledok? Obyčajné eukaryotické bunky bez nervovej sústavy by teoreticky mohli spracúvať informácie až miliardkrát rýchlejšie než tradičné biochemické procesy.
Biológia a kvantová mechanika sa doteraz považovali za takmer neprepojiteľné svety. Kvantové počítače vyžadujú extrémne chladné prostredie blízke absolútnej nule – ich qubity sú nesmierne citlivé na akékoľvek rušenie. Teplé a chaotické prostredie živého mozgu (okolo 37 °C, plné „šumu“ chemických reakcií) preto vyzerá veľmi nepravdepodobne pre udržanie kvantových javov. Napriek tomu sa už desaťročia objavujú teórie (čoraz serióznejšie), že isté kvantové procesy by mohli v mozgu predsa len prebiehať – v niektorých hypotézach dokonca zohrávať rolu pri samotnom vedomí. Kurianova práca sa zameriava na aminokyselinu tryptofán, ktorá sa hojne vyskytuje v bielkovinách a vytvára rozsiahle siete v štruktúrach ako mikrotubuly, amyloidné vlákna, riasinky či neuróny. V kombinácii so spomínaným objavom kvantových javov v cytoskeletoch tak vzniká myšlienka, že aj organizmy bez nervovej sústavy môžu využívať kvantové signály na spracovanie informácií.
Bežné bunkové procesy prenášajú informácie prostredníctvom chemických reakcií a difúzie molekúl, čo trvá rádovo milisekundy. Ak by však tryptofánové štruktúry fungovali ako kvantové optické „vlákna“, zvládli by operácie v časovej škále pikosekúnd (10^-12 s). Bunky by tak dokázali vykonávať určité výpočty miliardkrát rýchlejšie než čisto chemickou cestou. Takto revidovaný „limit“ výpočtovej rýchlosti života je ohromujúci. Ak by sa potvrdil, znamenalo by to, že biologické systémy môžu mať výpočtovú silu ďaleko presahujúcu aj tie najvýkonnejšie umelé kvantové počítače. Pre svet kvantových technológií a umelej inteligencie by to bola v konečnom dôsledku dobrá správa – mohli by sme sa od prírody priučiť, ako prakticky využiť kvantové javy v teplom a dynamickom prostredí živých buniek.
Samozrejme, zatiaľ ide len o teoretické úvahy a podobné kvantové hypotézy o fungovaní mozgu či vedomia boli v minulosti prijímané s veľkou rezervou. Kurianove závery bude potrebné dôkladne experimentálne overiť, kým úplne prepíšu naše chápanie výpočtových schopností života. Čo sa však ešte pred pár dekádami zdalo nemysliteľné – prepojenie kvantového sveta s tým biologickým – už dnes nepôsobí natoľko nemožne, ako postupne odhaľujeme ďalšie mikroskopické tajomstvá živých organizmov.
ZDROJ: Popular Mechanics
FOTO zdroj: FREEPIK
