一种可能的新的人脑信息网络模型

今天，在arXiv上读到了一篇关于量子大脑机制的文章：Quantum Cognition: The possibility of processing with nuclear spins in the brain （http://arxiv.org/abs/1508.05929）。 从很早开始我就一直在关注这一领域的进展，最开始还是彭罗斯开启的探究。但是他本人被黑的很惨，因为他的引力解释太形而上了。而这一次的发现，却显得特别的有理有据，而且确实是有实验依据的：Li同位素所引起的生理变化就不再是化学变化这么简单了，或者说化学还没有考虑到同位素会影响化学性质这一层面。然而事实上，又有什么理由认为不同的同位素构成的分子应该具有相同的化学性质？

抛开量子力学的复杂机制以及头脑的生物化学构造。我的思考主要集中在几个问题上：

1. 假设这一模型是正确的，那么也就是说，我们的大脑不仅仅是神经网络这么简单了，而是一个叠加在量子通信网络之上的神经网络！那么，究竟是为什么，自然会进化出这样的一种复合结构呢？直观上看，量子通信网络比神经网络要更加高级，为什么我们在一开始就有量子通信网络的前提下好要在外面套上一层相对低效原始的神经网络呢？

2. 能不能单纯的从数学的角度来分析这样的一种网络具有什么样的性质呢？也就是说一个网络模型，里面的边分两类，一类是有延迟权重的生物电信号链接，另一类是通过量子瞬时作用的量子通信链接。所以当一个神经元兴奋的时候，它可以通过轴突将信号传递到下一个神经元，也可以通过量子通信，瞬时将信号传递给某个非直接物理连接的神经元。而通过突触连接的神经节点具有局部性和不易改变的特点。然后通过量子通信连接的神经元，则因为量子纠缠是建立在化合物层面上的，这些化合物新成代谢速度非常快，所以这种连接并非长久的。事实上，根据上面这篇论文的测算，量子退相干所用时间大概就是一天。所以理论上，一天以后这些分子就不再存在量子通信，这些神经节点也将断开连接。

3. 这会不会就是大脑同步现象和睡眠机制的最终解释？因为通过单纯的神经网络生物连接，同步是一个十分难以实现的机制（想一想计算机的多线程问题以及并行处理的各种复杂性就知道了），神经科学目前认为神经网络是通过在轴突外面包裹的神经腱鞘来调整信号传递的速率，从而实现对大量信号同步的微调。然而我们知道，这依然是一个很复杂而且长期的过程，一旦腱鞘包裹形成也就意味着这条神经连接不再更改，也就是大脑的不可塑性，习惯与成见的形成。然而，对于新生儿的大脑，要实现同步，理论上似乎是不可能的，何况当时物理神经连接都尚处于建立阶段。所以，量子层面的连接似乎是同步的关键，而且，大量的量子网络连接也刚好解释了同步的形成机制；而当这一同步的退相干开始发生的时候，似乎也就是我们逐渐失去意识的时候，这也就解释了为什么我们会睡觉。

结合以上三个思考，我似乎得出了个初步的结论：我们的生物大脑必须存在，这一存在的目的是辅助量子网络的通信。因为量子退相干是不可避免的，我们必须要通过某一物理结构来存储之前的信息与状态，最后再新的量子连接形成以后还原这些状态。我们的两套网络是相辅相成的。上层的量子网络负责处理复杂的信息运算，形成我们的意识和各种体验。底层的神经网路则是上层量子网络的影子，是上层网络的辅助网络，备份网络。所以整个过程还原出来以后是这样的：

量子退相干开始发生，备份机制被激活－>局部神经网络系统开始备份量子连接状态信息－>大脑整体连接度下降，信息处理开始局限在分散的局部神经元集团－>进入睡眠状态－>新的相干同位素补充完成，量子网络被重新建立－>通过局部储存的信息恢复量子网络状态－>双重网络同步重新建立，意识逐渐恢复

然而，这一过程却存在一个问题。因为新量子网络的建立是完全随机，也就是说，神经节点的连接并不是上一次的连接。虽然我们的生物神经网络连接不会发生太大的变化，然而量子网络确截然不同。那么这里所谓的备份和恢复到底是怎样的一种机制？我们到底备份的是什么信息？有一种可能是量子全息信息，也就是说，不论退相干时备份的节点多么的不对称，最后在恢复的时候，总是可以恢复成原来的结构。也就是说，随机给一个网络，其计算力和功能和另一个随机网络时同等的，如果给定某些辅助连接边固定不变的话。。。

这一网络性质有待以后详细研究，我认为，20年之内，这个问题将是非常的前沿学术课题。双重网络的建立，意味着人造意识的开端——而我们最后会发现，我们不是意识的创造者，我们只是某个更深层次宇宙现象的搬运工。。。