Naše stanice su milijarde puta brže od umjetne inteligencije
Schrödinger je to pretpostavio prije 80 godina: kvantni efekti pokreću biološke sustave. Danas je fizičar sa Sveučilišta Howard otkrio da stanice obrađuju informacije milijarde puta brže zahvaljujući fenomenu superzračenja.
este li se ikada zapitali kako jednostavni organizmi poput bakterija ili gljivica donose složene odluke bez mozga ? Ili kako jedna stanica može podnijeti milijarde istovremenih operacija bez da poludi? Desetljećima smo te sposobnosti pripisivali kemijskim reakcijama i električnim signalima. Pa ipak, nešto nije bilo u redu: brzina računanja činila se prebrzom da bi se objasnila samo tradicionalnom biokemijom. Bilo je gotovo kao da naše stanice kriju tajnu. I možda je tako. Novo istraživanje kvantnih učinaka u biološkim sustavima revolucionira naše razumijevanje načina na koji život obrađuje informacije.
Ovo otkriće ne samo da potvrđuje intuiciju legendarnog fizičara Erwina Schrödingera od prije 80 godina , već i otvara potpuno nove mogućnosti za računalnu prirodu života.
Kad se kvantna fizika susreće s biologijom
Biologija i kvantna mehanika oduvijek su se smatrale odvojenim disciplinama, gotovo bez zajedničkog područja. Prva se bavi vrućim, složenim i nepredvidivim sustavima; druga djeluje na temperaturama bliskim apsolutnoj nuli, pod ultrapreciznim uvjetima. Nemoguć brak, barem na papiru.
Međutim, već prije osamdeset godina, Schrödinger se usudio predložiti drugačije. U svojoj poznatoj seriji predavanja “Što je život?”, postavio je hipotezu da bi još neotkriveni kvantni efekti mogli igrati ključnu ulogu u održavanju genetske stabilnosti u živim organizmima. Futuristička teorija koja je desetljećima ostala nepotvrđena.
Glavni problem bio je očit: kako kvantni procesi mogu postojati unutar biološkog sustava? Kako nešto tako osjetljivo može preživjeti u toplinskom i molekularnom kaosu živog organizma?
Upravo je to čvor koji je Kurian počeo raspetljavati, konačno povezujući biološki svijet s kvantnom mehanikom.
Ključ Kurianovih novih studija proizlazi iz njegovog prethodnog rada na molekuli koju svakodnevno konzumiramo: triptofanu , esencijalnoj aminokiselini koja se nalazi u mlijeku, jajima, mesu i orašastim plodovima.
Normalno, jedna molekula triptofana apsorbira svjetlost (foton) na određenoj frekvenciji i emitira drugu na drugoj frekvenciji. Taj se fenomen, nazvan fluorescencija, široko koristi za proučavanje proteina.
Magija se događa kada mnoge molekule triptofana koordinirano interagiraju s jednim fotonom, unutar velikih bioloških struktura poput neurona, mikrotubula ili centriola. U tim uvjetima, one pokazuju kvantno ponašanje nazvano ” superradijancija “, koje proizvodi mnogo intenzivniju fluorescenciju nego što bi se to primijetilo kod jedne molekule. Kao da se sve molekule triptofana ponašaju poput savršeno sinkroniziranog orkestra, a ne kao solo glazbenici.
Kvantni efekti, za izvanrednu računalnu snagu
Triptofan nije prisutan samo u složenim organizmima poput nas. To je esencijalna aminokiselina za ljudsko tijelo i doprinosi rastu biljaka, ali njegova prisutnost proteže se i na jednostavnije oblike života. Bakterije, gljive i biljke mogu metabolizirati ovu molekulu. I ovaj naizgled beznačajan detalj mogao bi imati ogromne implikacije.
Mnogi znanstvenici ne uzimaju u obzir da organizmi bez živčanog sustava, poput bakterija, gljiva i biljaka, koji čine većinu Zemljine biomase, izvode sofisticirane izračune. Budući da su ti organizmi prisutni na našem planetu mnogo dulje od životinja, oni čine veliku većinu Zemljinih računanja temeljenih na ugljiku.
Zbog toga razmišljam o tome koliko često podcjenjujemo inteligenciju najjednostavnijih organizama. Gljiva koja se širi kroz šikaru mogla bi imati računalne mogućnosti koje bi posramile naša superračunala.
Moguće je da su kvantni efekti poput superzračenja igrali temeljnu ulogu u evoluciji eukariotskih organizama. A ako bi kvantno superzračenje bilo sastavni dio obrade informacija u najjednostavnijim oblicima života, to bi moglo značiti da živa bića na bazi ugljika posjeduju računalnu snagu daleko superiorniju od one umjetnih kvantnih sustava.
Seth Lloyd , kvantni fizičar na MIT-u, s oduševljenjem komentira Kurianovu studiju: „Pozdravljam smjele i maštovite napore dr. Kuriana da primijeni temeljnu fiziku računanja na ukupnu količinu obrade informacija koju obavljaju živi sustavi tijekom života na Zemlji. Važno je zapamtiti da je računanje koje obavljaju živi sustavi daleko moćnije od onog koje obavljaju umjetni sustavi.“
