вторник, 17 июля 2018 г.



УДК:612.015.31


УМНЫЙ ЭГОИСТИЧНЫЙ ВИРУС
КАК ЭВОЛЮЦИОННЫЙ ЗАРОДЫШ МОЗГА

В.Д.Цыганков
GrPhD IAIT Информационные технологии, член-корр. IIA, к.т.н.,
директор по науке НПК БИОМЕДИС (Москва)

Реферат. В статье предлагается авторская гипотеза эволюционного вирусного происхождения живой материи на Земле и, в частности, ее органа – мозга. Приводится общий алгоритм построения теории или схема когнитивной молекулярно-генетической общей теории мозга. Приводятся примеры экспериментального нейрокомпьютерного моделирования отдельных процессов молекулярно-генетического морфогенеза.
­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­Ключевые слова: вирус, РНК-мир, Функциональная система, интуиция, опережающее отражение действительности, взаимосодействие, симбиоз, обратная транскрипция ДНК, нейрокомпьютер, виртуальность, когнитивность.

Функциональная система (ФС) как актуальное динамическое нейрофизиологическое образование экстренно возникает или системообразуется с целью получения приспособительного «полезного результата» (П.К.Анохин 1935). Например, для компенсации нарушенных функций, адаптации к изменившимся внешним условиям или для творческого процесса создания художественного произведения. Именно «полезный результат» (по П.К.Анохину) является системообразующим фактором или активным механизмом, движущим всю нейрофизиологическую активность мозговой системы, да и всего организма, как некого целостного системного образования.
Кто или что в системе мозга или целого организма ставит и определяет цель и ее полезность в виде ее образа, представления, времени и места достижения «полезного результата» с его количественными параметрами? Кто и что актуально подбирает адекватные ресурсы и средства достижения цели? Как определяется пригодность выбранных средств и их параметров для получения результата в будущем? Мы имеем здесь феномен экстрасенсорного «ясновидения» или пример реализации виртуального динамического моделирования будущего, т.е. взаимодействия создаваемой, генерируемой ФС и вероятностно прогнозируемого состояния и изменения окружающей среды. Интуиция или предчувствие как потенциальная возможность, виртуальный  ресурс скорее всего может являться тем самым реальным системообразующим фактором, подбирающим по всему мозгу нужные нейроны и организующим ритмическую активность возникшей нейронной сети в звучание стройного оркестра (по Н.Е.Введенскому) или в ФС.
Член-корреспондент РАН Константин Владимирович Анохин, внук Петра Кузьмича,  в Сборнике научных трудов Всероссийской междисциплинарной  конференции, посвященной 60-летию появления в науке концепции Искусственного интеллекта (ИИ), «Философия искусственного интеллекта». ИФ РАН. Москва. 2016 высказал мысль: «У нас нет теории когнитивной науки. Нам нужна третья когнитивная революция, а для того, чтобы она произошла, нужна общая теория мозга, но для этого нам нужен поиск новых парадигм».
Какими схемами, символами, терминами, количественными параметрами можно и следует описать ФС как часть мозга и работу мозга как органа целостной сущности всего живого организма? Наступило ли уже время создания формальной Общей когнитивной теории мозга (ОТМ), как объекта колоссальной сложности, теории, которой на сегодняшний день не существует? Созрела ли методология и инструментарий науки для этого?
В последней (1974) своей публикации, посвященной нейрону или клетке как функциональной системе, Петр Кузьмич Анохин настойчиво призывал исследователей-нейрофизиологов обратиться к молекулярным основам, как структуры и функциям отдельных нейронов, так и целого мозга.
В виде одной из возможных парадигм или гипотезы я хочу представить на суд читателю свою точку зрения на выше провозглашенную проблему.

1.Умный вирус создает собственный РНК-мир
Алгоритм поиска новых парадигм, путей и методов построения новой теории предлагается заимствовать у Альберта Эйнштейна (рис.1).

Рис 1. Интуиция - I ,  Аксиомы - A, дедуктивные состояния - S,
экспериментальные данные – E
(Рисунок А.Эйнштейна 1952)

Основным методом творческой работы мозга ученого и генерации новых знаний А.Эйнштейн считал интуицию I.
Основываясь на реальных фактах и экспериментальных опытных  данных  Е (рис. 1), не логически индуктивно, а интуитивно (imagination, intuition) I, формулируется, точнее, озаряется или рождается в мозге набор новых понятий или сущностей в виде аксиом A, а от них, через дедуктивные рассуждения и выводы S, к новым экспериментам и фактам E, подтверждающим или опровергающим ранее полученные факты с корректировкой аксиом A*, в последнем случае. И так далее по кругу, в цикле.  Чем не знаменитая в мире «Функциональная система» П.К.Анохина (рис. 2)?

Рис. 2. Функциональная система А.Эйнштейна

У Альберта Эйнштейна как и у Петра Анохина в схеме ФС (рис. 2):
 E«Афферентный синтез» (АС),
 I«Интуитивное озарение» или опережающее отражение реальности,
A «Принятие решения» (ПР),
S - «Акцептор действия» (АД) в «Параметрах ожидаемого полезного результата» (ПОР).
Стрелки вниз  к E «Программа действия» (ПД) и сами «Действия», мысли и движения (Д),
E - «Сравнение параметров фактического результата с ожидаемым «Результатом действия» (РД), а при несовпадении возникает «Обратная афферентация» (ОА) и новый «Афферентный синтез» (АС*),
 Кривая стрелка вверх озарение I с новым смыслом  принятия решения A* - корректировка * аксиоматики (ПР*) (рис.2).

Интуиция – это сложный процесс  в сложной многоклеточной системе до сих пор до конца не получивший объяснения.
А нельзя ли найти ответ на происхождение этого алгоритма и его морфологической и биофизической реализации на простейшем одноклеточном уровне бактерии и, даже на более раннем уровне, пограничном с живой материей, на уровне простейшего РНК-вируса?
Возможно ли допустить, что вирус настолько умный и тоже использует свою интуицию для актуализации и материализации предстоящего своего функционирования и поведения?
Что вирус совсем не глупый и за 4 миллиарда лет своего эволюционного существования на Земле сумел противостоять целому комплексу разрушительных факторов и приспособиться к отсутствию ряда жизненно необходимых физических условий и параметров, вызывает удивление и восхищение! Это следующие факторы: абсолютная темнота, отсутствие кислорода, сверхвысокие и сверхнизкие температуры, низкое и высокое давление атмосферы и воды, ядовитые химические, радиационные, физические  и др. разрушающие воздействия, межвидовая конкуренция и эволюционный отбор. Эволюция человеческого мозга длится около 50-70 миллионов лет. Это мгновение в масштабе 4 млрд. лет - периода эволюции вируса. У него было время подумать и модифицировать себя так, что ему не понадобились: ни свое тело, ни энергия, ни метаболизм вместе с его внутриклеточной кухней, ни вначале цитоплазма клетки с ее мембраной, ни фоторецепторы до появления одноклеточных сине-зеленых водорослей, далее ни одноклеточных прокариот, и даже не нужен многоклеточный коллектив сородичей и т. д.
Как всё живое на Земле, так и мозг, клетка и вирус имеют характерные точки – моменты и периоды своего существования или жизненного цикла                (рис. 3).

Жизненный цикл (Тц) и время жизни (Тж) живой системы и мозга как ФС


 
Рис. 3 Три периода I, II, III времени жизни (Тж) всего живого:
от момента рождения (U = 0) к смерти (U >= 3n) [4, 5]

 Как бы это всё могло начинаться (рис. 4).



Рис. 4  Как зарождение живой системы могло бы начинаться
Последовательность эволюционных этапов и процессов представим  следующим образом [1, 2].

Из репликации РНК àпутем обратной транскрипции ДНК à к примитивной клетке с метаболизмом à возникновение набора специализированных клеток-бактерий à захват вирусами ДНК и превращение любой клетки в стволовую клетку (СК) à дифференцировка в многоклеточный  организм à в мозг как специализированный орган управления и координации в организме

2.Жизненный цикл (Тц) или ФС интуитивной жизни вируса
Как и всякая живая система (ЖС), вирус также имеет свой жизненный цикл Тц и собственное время жизни Тж. Пока вирус не прикреплен к клетке, он находится в кристаллически-подобном состоянии покоя и называется вирионом [1, 2].

Жизненный цикл Тц вируса состоит из следующих циклических этапов или стадий:
1.Прикрепление к клетке и дистанционное взаимодействие и связывание белков рецепторов клетки-хозяина с вирусом, а до этого происходит процесс оживания вируса как на рисунке 5 ниже.


Рис. 5 Поэтапное пространственно-энергетическое оживление,                                         начало чувствования или функционирования вируса

2.Внедрение вируса, целиком или только инфекционной
            рибонуклеиновой кислоты (РНК),
3.Разделение РНК и капсида (белковой оболочки),
4.Встраивание РНК в клетку-хозяина и транскрипция. У РНК - вируса вначале - обратная транскрипция РНК (ключевой этап эволюции вируса!) à ДНК (на рис. 6 переход от 4 к 5) и разборка ДНК клетки-хозяина,


Рис.6 Обратная транскрипция ДНК в клетке-хозяина

5.Трансляция. Синтез структурных белков вируса,
6. Процессинг. Образование иРНК из яРНК, ее модификация и удаление нитронов,
7.Репликация. Удвоение молекул.
8.Сборка вирусных частиц,
9.Почкование и  Экзоцитоз  - Выход целых вирусных частиц из клетки хозяина и ее гибель.

3.Обратная транскрипция ДНК и возникновение симбиоза вируса с клеткой-хозяина как постоянного носителя вируса
Функциональная специализация вирусов в эволюции и коллективный симбиоз.
Любой специализированный вирус может из захваченной клетки-хозяина и не выходить, а образовывать с ним совместную жизнь или симбиоз. Примером такого симбиоза может быть одноклеточная митохондрия со своей собственной ДНК и своим генетическим кодом, кодирующим эволюцию геномов видов, и которая, в свою очередь, поселилась и размножилась во всех клетках многоклеточного организма. Возникло половое размножение бактерий и рождение стволовой клетки [1, 2].
Огромное разнообразие видов вирусов на Земле и отбор в процессе миллиарда лет эволюции могли постепенно создать из вирусов всю существующую ныне совокупность разновидностей генов и эгоистично овладеть всей молекулой ДНК клетки-хозяина, преобразовав ее в набор генов из своих коллег генов-вирусов или в геном, превратив новую клетку в универсальную стволовую клетку (СК). Из нее путем дифференцировки      (рис. 7) рождались и усложнялись новые организмы.


Рис. 7  Из стволовой клетки (СК), через переходные формы,
состоящие из специализированных клеток, к целому органу – мозгу


4.Информационный геном личности или генератор субъективной реальности (СР) нейрокомпьютера «ЭМБРИОН»
На рис. 8 показана схема нейропроцессора  нейрокомпьютера «ЭМБРИОН» как СК-генома псевдостволовой клетки и генератора импринтных нейронных структур электронного мозга [3, 4, 5].


Рис. 8  Информационный 3- 10-атом нейрокомпьютера

Ниже на рис 9 представлен пример количественного моделирования на нейрокомпьютере возникновения в момент U = 0 времени дискретного виртуального пространства в виде набора множества возможных вероятных состояний личности или ψ(U) - субъективной реальности (СР), а также  влияние филогенеза (S =110) на интуитивный выбор события в настоящий Uk момент (U2 = 1) субъективного времени U.

Рис. 9 Возникновение Субъективной реальности ψ(U) в момент U = 0,
а в момент U2= 1 возникновение интуитивного предвидения [3, 4, 5]

5.Вирусное инфицирование
как Функциональная система П.К.Анохина

Жизнь вируса до и после внедрения в клетку-хозяина как вариант жизни специфической стволовой клетки (СК) со своим этапом дифференцировки как выше показано на рис. 7 и дальнейшим формированием и развитием органа до законченного зрелого «организма» - вирусной частицы, покидающей, в конце концов, клетку-хозяина, или остающегося в нем жить постоянно, можно представить в виде функциональной схемы П.К.Анохина (рис. 10).

Рис. 10 ФС вирусного инфицирования

6.Этапы морфогенеза в нейрокомпьютере
из его
P/S зародыша СК-генома
Нейрокомпьютер «ЭМБРИОН» позволяет получить количественную модель морфо- и системогенеза ансамбля отдельных взаимосвязанных и взаимно функционирующих клеток (рис. 11) или морфогенеза структур целого мозга в онтогенезе (рис. 12).


Рис. 11  Диаграмма развития из зародыша (СК)
виртуальной нейронной сети  электронного мозга нейрокомпьютера

Этапы морфогенеза живого мозга  из  его СК-генома [4].

Рис. 12  Морфогенез мозговых структур живого мозга (обозначения в [4])

7.Мозг как орган многоклеточного организма
Итак, общая когнитивная биологическая теория мозга (ОТМ) должна представлять собой теоретическое в терминах молекулярно-генетического языка [1, 2, 8] описание процесса дифференцировки стволовой клетки (СК) в виде иерархии функциональных систем П.К.Анохина. Геном СК состоит из эгоистичных взаимосодействующих генов-вирусов, которые в ходе дифференцировки стволовой клетки формируют мозг в виде специализированного управляющего и координирующего многоклеточного органа единого семейства клеток целого многоклеточного организма [6, 7, 8].

ЛИТЕРАТУРА
1.Марк Хендерсон Генетика. 50 идей, о которых нужно знать. М:. Фантом Пресс. 2016.- 208 с.
2.Дж. В. Шамари Биология. 50 идей. М:. Фантом Пресс. 2017.- 208 с.
3.Д.Эббот, П.Дэвис, А.Пати (ред) Квантовые аспекты функционирования биологических структур. Научное издание. Долгопрудный. Издательский дом «Интеллект». 2014.-320 с.
4.Цыганков В.Д. Нейрокомпьютер и мозг. Учебное пособие. М:. СИТНЕГ. 2001.- 248 с.
5.Цыганков В.Д. Виртуальный нейрокомпьютер «ЭМБРИОН». М:. СИНТЕГ.
2005.- 184 с.
6. Цыганков В.Д. Физическая система для моделирования мозга и искусственной небелковой живой материи. М:. Издательство «ПЕРО». 2016.- 72 с. http://embrion100.blogspot.com/
7.Цыганков В.Д. Виртуальность и сознание. М:. Издательство «ПЕРО».  2016.- 412 с. http://embrion100.blogspot.com/
8.Ричард Уотсон Будущее. 50 идей. М:. Фантом Пресс. 2014.- 208 с.


15 июня 20018
г. Москва


четверг, 19 апреля 2018 г.




Инстинкт в Функциональной системе П.К.Анохина:
К молекулярной общей теории мозга

Цыганков В.Д., к.т.н.
НПК БИОМЕДИС (Москва)

НСМИИ РАН в 2016 году опубликовал Сборник научных трудов Всероссийской междисциплинарной  конференции, посвященной 60-летию появления в науке концепции Искусственного интеллекта (ИИ), «Философия искусственного интеллекта». ИФ РАН. Москва. 2016.
В своем докладе Константин Анохин заявил: «У нас нет теории когнитивной науки. Нам нужна третья когнитивная революция, а для того, чтобы она произошла, нужна общая теория мозга, но для этого нам нужен поиск новых парадигм».
Татьяна Черниговская, вдобавок к этому, поставила перед нейронаукой довольно острый вопрос: «А не находится ли когнитивное внутри клетки»?
Настоящая работа автора представляет собой попытку наметить базовые основы новой парадигмы или аксиоматику общей молекулярной теории мозга (ОТМ).
Алгоритм поиска новых парадигм, путей и методов построения новой теории предлагается заимствовать у Альберта Эйнштейна (рис.1). Рис 1. Интуиция - I ,  Аксиомы - A, Дедуктивные состояния - S, Экспериментальные данные – E
Основным методом творческой работы мозга ученого и генерации новых знаний А.Эйнштейн считал интуицию I.
Основываясь на реальных фактах и экспериментальных опытных  данных Е (рис. 1), не логически индуктивно, а интуитивно (imagination, intuition)I , формулируется, точнее, озаряется или рождается в мозге набор новых понятий или сущностей в виде  аксиом A, а от них через дедуктивные рассуждения и выводы S, к новым экспериментам и фактам E, подтверждающим или опровергающим ранее полученные факты с корректировкой аксиом A, в последнем случае. И так далее по кругу, в цикле.  Чем не знаменитая в мире «Функциональная система» П.К.Анохина [1](рис. 2)? Рис. 2 Функциональная система П.К.Анохина, Рис. 3. Функциональная система А.Эйнштейна
У Альберта Эйнштейна как и у П.Анохина в схеме ФС (рис. 3):  E«Афферентный синтез» (АС), I«Интуитивное озарение», A «Принятие решения» (ПР), S - «Акцептор действия»(АД) в «Параметрах ожидаемого полезного результата» (ПОР) Стрелки вниз  к E «Программа действия» (ПД) и сами «Действия», мысли и движения (Д), E - «Сравнение параметров фактического результата с ожидаемым «Результатом действия» (РД), а при несовпадении возникает «Обратная афферентация» (ОА) и новый «Афферентный синтез» (АС),  Кривая стрелка вверх озарениеI с новым смыслом  A* - корректировка * аксиоматики (ПР*) (рис.3).
Имеющаяся у автора нейрокомпьютерная модель Функциональной системы [2] позволяет экспериментально в динамике рассмотреть некоторые механизмы психической деятельности мозга (рис. 4). Рис. 4 Нейрокомпьютер «ЭМБРИОН» как Функциональная система

Цель разработки ОТМ - познание механизмов функционирования и работы мозга для использования этих знаний в медицине, психологии, социологии, а также для создания эффективных искусственный когнитивных (разумных, морально мотивированных и сознающих) систем типа ИИ для систем безопасности.
Откуда в мозге (или в клетке?) возникает когнитивность, сознание, разум и интеллект? Некоторые обоснованные идеи, подсказки и концепции дает нам «Аналитическая психология» К.Юнга, в частности, структура «Я», содержащая Интуицию и Бессознательное (БСО) в виде его компонент [3] (рис. 5). Рис. 5  Динамика проявления БСО и Инстинкта в нейрокомпьютере
По мнению Константина Анохина ОТМ должна ответить, как минимум,  на три вопроса, а именно (по его мнению):
1.«Что такое мозг» - это нейронная сеть,
2.«что такое разум» - когнитивная, языковая  семантическая гиперсеть над нейронной сетью, это сеть сетей,
3.«что такое сознание» - макросеть гиперсетей.
Как соотносятся мозг и разум – это содержание микро- и макросетевой модели  мышления и сознания - это особый тип трафика в макросети?
Актуальная, насущная проблема науки - это  «Сознание сейчас»!
Кто в настоящем (н) в ФС «принимает решение»? Рис. 6  Определение места (Х), времени (Umax) и параметров получения в будущем  «полезного результата» или «результата действия»
От 5-ти основных атомов живой материи: H, O, N, C, P; от органических молекул; от филогенеза генома вируса; от ДНК и фотосинтеза прокариоты синезеленой бактерии; от микробов и через одноклеточные организмы, к основам Общей молекулярной теории мозга (ОТМ) мой дальнейший рассказ.


Литература

1. Анохин П.К. Биология и физиология условного рефлекса. НАУКА. М. 1968.-347 с.
2. Цыганков В.Д. Нейрокомпьютер и мозг. СИНТЕГ. М. 2001. – 248 с.
3. К.Г.Юнг Очерки по аналитической психологии. Минск. Харвест. 2017. – 480 с.