由細(xì)胞間信息傳輸?shù)饺祟愅ㄐ啪W(wǎng)絡(luò)
發(fā)布時(shí)間:2018-07-02 來源: 幽默笑話 點(diǎn)擊:
[摘 要]人類體內(nèi)無數(shù)的奧秘等待我們?nèi)ソ忾_,本文通過分析人體內(nèi)細(xì)胞間信息傳輸?shù)姆绞,來類比早期人類信息傳輸方式,進(jìn)而從中得到啟發(fā),指出實(shí)現(xiàn)多信息同步傳輸?shù)酱竽X并進(jìn)行分析處理和判斷的必要條件是神經(jīng)元,進(jìn)而聯(lián)想到模擬神經(jīng)元網(wǎng)絡(luò),將神經(jīng)元的高效無差錯的特點(diǎn)應(yīng)用于通信網(wǎng)絡(luò)。
[關(guān)鍵詞]潛能、細(xì)胞、信息傳輸、通信網(wǎng)絡(luò)、神經(jīng)元、激素、高效、無差錯、模擬神經(jīng)元網(wǎng)絡(luò)
中圖分類號:S623 文獻(xiàn)標(biāo)識碼:A 文章編號:1009-914X(2018)24-0313-01
人類是由許多細(xì)胞組成的個體,或者說,人類屬于一種“集成”生物體,我們的所有生命活動自然也離不開眾多細(xì)胞的協(xié)同工作,那么在人體眾多的細(xì)胞之間是怎樣進(jìn)行信息傳輸?shù)哪??xì)胞信息傳輸和通信網(wǎng)絡(luò)有沒有什么關(guān)聯(lián)呢?我們能不能根據(jù)人類自身的信息傳輸來構(gòu)建一個更加完善的通信網(wǎng)絡(luò)呢?
一、從細(xì)胞寫起
人體內(nèi)大約擁有40—60萬億個細(xì)胞,而相鄰細(xì)胞間的平均直徑僅有10—20微米,有的細(xì)胞間距更小,僅有1—2微米,如此數(shù)目眾多的細(xì)胞,協(xié)同出錯的可能性卻低之又低。為什么會出現(xiàn)這種情況呢?
首先,細(xì)胞間是如何進(jìn)行信息傳輸?shù)模恳簿褪钦f,它們之間的信息傳輸方式是什么?
二、細(xì)胞間的信息傳輸
細(xì)胞間信息傳遞的系統(tǒng)大致可以分為兩個——內(nèi)分泌系統(tǒng)和神經(jīng)系統(tǒng)。其中包括三種傳輸方式:激素調(diào)節(jié)、神經(jīng)—激素共同調(diào)節(jié)和神經(jīng)調(diào)節(jié)。神經(jīng)系統(tǒng)和激素系統(tǒng)共同控制著生物信息傳遞的全過程,二者缺一不可。但相對來說,人的神經(jīng)系統(tǒng)在信息傳遞中扮演主導(dǎo)角色。鑒于人體細(xì)胞間信息傳輸?shù)奶攸c(diǎn),我們能不能把細(xì)胞間的通訊手段應(yīng)用到人類通訊中呢?
三、通訊手段的發(fā)展
對于我們現(xiàn)在的網(wǎng)絡(luò)通訊,也可以用相同的方法解釋:如果把我們的個人終端{(lán)筆記本電腦,智能手機(jī)}來類比到人體中的話,一切應(yīng)該會更加顯而易見——此時(shí)的筆記本電腦就相當(dāng)于一個細(xì)胞體,我們發(fā)出的消息——無論是文字消息還是圖片消息或者是語音消息,都以0,1進(jìn)行編碼,然后傳入到代理商總處理器,接收端再將數(shù)字信號處理為原本的消息。從這點(diǎn)來看,這種技術(shù)手段的最基本原理,仍然與細(xì)胞間的信息傳遞極其相似。
四、闡明存在的問題
不置可否的是,現(xiàn)在的通訊中仍然存在很多問題:信號覆蓋面不全、信號傳輸有時(shí)會受到干擾、信息量傳輸有限等問題。那么我們能不能參考人體細(xì)胞的處理方式,進(jìn)一步優(yōu)化,解決這些問題呢?
*優(yōu)化解決信息集成處理問題
人體是怎樣將多信息同步傳輸?shù)酱竽X中進(jìn)行信息集成處理,再分配到各處的呢?這其中占主導(dǎo)作用的是神經(jīng)元,其產(chǎn)生簡單的峰值電壓,然后這些電壓脈沖沿著神經(jīng)軸傳播,激發(fā)大腦中其他化學(xué)信號的釋放。多信息同步傳輸?shù)酱竽X中,然后處理后分配到各處,這一過程是非常迅速的,這便要求在這個過程中,各部分的工作必須毫無差錯,即零出錯率,且迅速完成,即高效;這讓我想起了計(jì)算機(jī)編碼,神經(jīng)元的活動就如二進(jìn)制中的0和1編碼,用這些編碼承載人類活動。
*如何使信息的傳輸更加高效
神經(jīng)元中,每個細(xì)胞都和其他上千個細(xì)胞相連,連接的部位稱為突觸,但大多數(shù)突觸間的聯(lián)系都很弱,只有少數(shù)間聯(lián)系緊密,為什么會這樣呢?研究表明,在這個包含數(shù)百萬神經(jīng)元的復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)中,只有“志同道合”的神經(jīng)元才會表現(xiàn)為強(qiáng)連接,控制不同活動的神經(jīng)元連接很弱,或者根本就沒有連接;而要想把突觸連接區(qū)區(qū)分開來,卻并非易事,因?yàn)樗鼈兿嗷ゼm纏在一起,每立方毫米就有近十萬個。如此錯綜復(fù)雜的連接恰恰保證了其高效地運(yùn)行;但強(qiáng)連接的地方卻能對周圍細(xì)胞發(fā)揮最強(qiáng)的影響,促進(jìn)它們共同合作,放大來自外界的特定信息,保證了零差錯率。而弱連接部分與學(xué)習(xí)有關(guān),當(dāng)神經(jīng)元改變行為時(shí),相應(yīng)位置的連接就會加強(qiáng),這便確保了腦內(nèi)的迅速可塑性,讓其對刺激迅速作出反應(yīng)。
*如何使信息的傳輸更加低誤差甚至零誤差
我們知道,興奮在神經(jīng)細(xì)胞之間是以化學(xué)信號的形式傳播,特定的化學(xué)物質(zhì)和特定的量代表不同的興奮類型;無獨(dú)有偶,在玻爾原子軌道模型中,我們知道,不同軌道上的電子需要吸收特定的能量才能夠發(fā)生躍遷,能量偏大或者偏小哪怕一點(diǎn)點(diǎn)都無法實(shí)現(xiàn)電子的躍遷,所以我們完全可以把這項(xiàng)技術(shù)應(yīng)用到我們的通訊技術(shù)當(dāng)中——
我們知道我們所謂的網(wǎng)絡(luò)其實(shí)就是電磁波場,我們依靠電磁波傳遞消息,因?yàn)殡姶挪ǹ梢詳y帶能量,也可以攜帶信息,我們需要做的,就是要讓接收方能夠接收到特定能量的電磁波,在特定能量的電磁波上是我們想要發(fā)送出去的信息。那么這時(shí)就會形成一對一的關(guān)系,用戶只能接收到特定能量的電磁波,這就大大提高了信息傳輸?shù)恼_率。
五、通過優(yōu)化信息集成處理網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化通訊質(zhì)量
這里我們要提到的是一個叫做神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)計(jì)算機(jī)的東西,它是用許多微處理機(jī)模仿人腦神經(jīng)元結(jié)構(gòu),同時(shí)采用大量的并行分布式網(wǎng)絡(luò)所構(gòu)成的神經(jīng)電腦。它有很多類似神經(jīng)的節(jié)點(diǎn),而且每個節(jié)點(diǎn)都與許多其他節(jié)點(diǎn)相連,就像錯綜復(fù)雜的神經(jīng)元網(wǎng)一樣,然后把每一步運(yùn)算都分配到神經(jīng)電腦所配的微處理器,若它們同時(shí)運(yùn)算,那處理信息的速度將會有很大的提高,并且更加趨向智能化;需要指出的是,神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)計(jì)算機(jī)與普通計(jì)算機(jī)不同,它的信息存儲在神經(jīng)元之間的聯(lián)絡(luò)網(wǎng)中,假如因節(jié)點(diǎn)斷裂導(dǎo)致信息丟失,它仍然可以將其重建,故其有聯(lián)想記憶的能力,同時(shí)還可以識別聲音,擁有跟人眼一樣的視覺。
六、關(guān)于個體與個體之間通訊的新設(shè)想
我們知道,人類大腦由幾十億個神經(jīng)元組成,軸突的總長度約為170000km。每當(dāng)產(chǎn)生一個想法的時(shí)候,神經(jīng)元就會產(chǎn)生一次興奮,大腦自然而然也就會產(chǎn)生與其相關(guān)聯(lián)的、微弱但清晰的電信號。這些電脈沖由神經(jīng)元之間的化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生,因此是可以記錄和測量的。如果能夠先把這些電信號進(jìn)行收集,再轉(zhuǎn)換為其他信號——當(dāng)然這些可以是我們現(xiàn)在目前暫時(shí)無法處理的信號如光信號等,通過一種方便攜帶的設(shè)備進(jìn)行發(fā)射出去,由另外一個人進(jìn)行接收,接收者在收到這些信號后,先對其進(jìn)行解碼,然后再用電刺激將其輸人到接收者的意識當(dāng)中。這樣,我們甚至可以只需要看看對方就能與對方進(jìn)行交談,這將會是何其方便!
總而言之,未來通信網(wǎng)絡(luò)發(fā)展將趨向于更加智能、自動,傳輸信息更加迅速,并且隨著人類人口的不斷增多,要保證通信網(wǎng)絡(luò)的正常進(jìn)行,就一定要實(shí)現(xiàn)多信息能夠流暢進(jìn)行同步傳輸,這樣才不至于導(dǎo)致網(wǎng)絡(luò)崩潰;而隨著我們對神經(jīng)元認(rèn)識的不斷加深,這個“模擬神經(jīng)元網(wǎng)絡(luò)”將會更加完善,從而保證通信網(wǎng)絡(luò)如人腦一樣高效無差錯。
參考文獻(xiàn)
[1] 《神經(jīng)系統(tǒng)和激素系統(tǒng)在生物信息傳遞中的作用》.
[2] 《自組織社會網(wǎng)絡(luò)中的擁塞控制機(jī)制》HannanBinLiaqat大連理工大學(xué).
[3] 《愛因斯坦的大腦長什么樣?聰明人在腦神經(jīng)元就贏了》中國搜索.
[4] 《具有活神經(jīng)細(xì)胞的生物傳感器芯片》文志磊天極網(wǎng)硬件頻道.
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