Журнал "Системы Безопасности" № 6‘2023

Ц И Ф Р О В А Я Т Р А Н С Ф О Р М А Ц И Я , И И , И Н Т Е Р Н Е Т В Е Щ Е Й 128 Маккалока бинарный персептрон на более сложный искусственный нейрон с Q-арным выходным квантователем. На рис. 2 приведена модель естественного нейрона, состоящая из Q-арного персептрона и выходного модема для передачи данных по "плохой" длинной линии аксона. Заметим, что в начале XXI века значительное внимание уделяется попыткам создания кван- товых вычислителей, воспроизводящих на физическом уровне эффекты квантовой супер- позиции [4]. В этом контексте конструкцию рис. 2 мы имеем право считать некоторой про- граммной реализацией нейромолекулы, вос- производящей, например, свойства молекулы водорода. В этом случае Q-арный выходной квантователь должен иметь число выходных состояний (число ступенек), точно совпадаю- щее с числом спектральных линий молекулы водорода. Спектр линий водорода приведен в нижней части рис. 3. Показатель Q-арности (система счисления), в которой обучен естественный или искусствен- ный нейрон, играет крайне важную роль [5]. В этом контексте физиолог, желающий оценить значение данного параметра, должен по экрану осциллографа [3] вести документирование числа импульсов в пачках конкретного аксона. Разница между максимальным числом импуль- сов и их минимальным числом будет являться оценкой числа выходных состояний квантова- теля одного естественного нейрона. Следует отметить, что молекула водорода имеет порядка 32 спектральных линий, то есть нейро- модель молекулы водорода должна иметь выходной квантователь Q ≈ 32. Возможен иной вариант, когда модель собирается из несколь- ких искусственных нейронов [6], в этом случае сами нейроны могут быть бинарными. Если модель состоит из –n искусственных бинарных нейронов, то число выходных состояний нейро- сетевой молекулы составляет Q = 2 n возможных выходных состояний. Последние 30 лет физико-математическая общественность значительное внимание уде- ляет квантовым вычислениям и квантовой информатике [7, 8]. Формально это все можно свести к попыткам перенести вычисления на микроуровень молекулы водорода и найти условия, при которых она сможет играть роль квантового триггера или иного квантово-логи- ческого элемента. Как это все должно выглядеть со стороны математики и программирования, подробно изложено во множестве работ [7, 8]. Бумага способна отобразить любую сколь угод- но сложную математическую конструкцию, однако доверие к ней возникает, если удастся ее подтвердить практикой. Параллельно с бумагой всегда должны создаваться физиче- ские реализации новых принципов вычислений. В этом контексте особенных успехов пока нет. Вполне возможно, что их не будет в обозримом будущем. Моя убежденность в этом опирается на био- нику. Видимо, природа уже давно создала условия воспроизведения эффектов кванто- вой суперпозиции в наших головах (рис. 1). Естественные нейроны ведут себя примерно так же, как и физические молекулы. Модем внутри естественного нейрона – это окончание абсолютно устойчивого фрагмента контину- ально-квантовых вычислений. При этом нет необходимости в жидком гелии, ионных ловушках, микрополяризаторах, а также син- тезе нужных дефектов в кристалле алмаза. Вполне достаточно полужидкого "холодца" в наших головах при температуре от 22 до 42 °С и погруженных в этот "холодец" наших есте- ственных нейронов. Сегодняшним программистам и инженерам не следует ждать, когда в Зеленограде или на Тай- ване испекут для них микросхемы или микро- процессоры с квантовой логикой на новых физических принципах. В этом контексте нужно брать то, что уже есть, и копировать природу. В результате мы получим так называемые ней- роморфные конструкции [9]. Оказалось, что для кардинального снижения энергопотребления при очень сложных вычислениях достаточно в аппаратно-программной среде, эмулирующей искусственные нейроны, соединять ядра, их реализующие, через USB-протоколы. Вместо нейромодемов перед аксонами по рис. 1 впол- не могут быть использованы USB-протоколы для передачи данных между ядрами современ- ных процессоров. Как все оказалось просто и непритязательно! Думаю, что это видимость простоты, под ней лежит очень серьезная мате- матика, которая пока еще на бумаге до конца не формализована. декабрь 2023 – январь 2024 www.secuteck.ru Рис. 3. Решение волнового уравнения для атома водорода, показывающее положение континуумов вероятного появления электронов (электронных облаков) для разных значений волновых чисел Рис. 4. Эффект "дрожания" выходных разрядов нейросети при предъявлении 30 случайных тестовых образов