由细胞间信息传输到人类通信网络
时间：2022-08-29 15:55:04 来源：千叶帆 本文已影响人
[摘 要]人类体内无数的奥秘等待我们去解开，本文通过分析人体内细胞间信息传输的方式，来类比早期人类信息传输方式，进而从中得到启发，指出实现多信息同步传输到大脑并进行分析处理和判断的必要条件是神经元，进而联想到模拟神经元网络，将神经元的高效无差错的特点应用于通信网络。
[关键词]潜能、细胞、信息传输、通信网络、神经元、激素、高效、无差错、模拟神经元网络
中图分类号：S623 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2018）24-0313-01
人类是由许多细胞组成的个体，或者说，人类属于一种“集成”生物体，我们的所有生命活动自然也离不开众多细胞的协同工作，那么在人体众多的细胞之间是怎样进行信息传输的呢？细胞信息传输和通信网络有没有什么关联呢？我们能不能根据人类自身的信息传输来构建一个更加完善的通信网络呢？
一、从细胞写起
人体内大约拥有40—60万亿个细胞，而相邻细胞间的平均直径仅有10—20微米，有的细胞间距更小，仅有1—2微米，如此数目众多的细胞，协同出错的可能性却低之又低。为什么会出现这种情况呢？
首先，细胞间是如何进行信息传输的？也就是说，它们之间的信息传输方式是什么？
二、细胞间的信息传输
细胞间信息传递的系统大致可以分为两个——内分泌系统和神经系统。其中包括三种传输方式：激素调节、神经—激素共同调节和神经调节。神经系统和激素系统共同控制着生物信息传递的全过程，二者缺一不可。但相对来说，人的神经系统在信息传递中扮演主导角色。鉴于人体细胞间信息传输的特点，我们能不能把细胞间的通讯手段应用到人类通讯中呢？
三、通讯手段的发展
对于我们现在的网络通讯，也可以用相同的方法解释：如果把我们的个人终端{笔记本电脑，智能手机}来类比到人体中的话，一切应该会更加显而易见——此时的笔记本电脑就相当于一个细胞体，我们发出的消息——无论是文字消息还是图片消息或者是语音消息，都以0，1进行编码，然后传入到代理商总处理器，接收端再将数字信号处理为原本的消息。从这点来看，这种技术手段的最基本原理，仍然与细胞间的信息传递极其相似。
四、阐明存在的问题
不置可否的是，现在的通讯中仍然存在很多问题：信号覆盖面不全、信号传输有时会受到干扰、信息量传输有限等问题。那么我们能不能参考人体细胞的处理方式，进一步优化，解决这些问题呢？
*优化解决信息集成处理问题
人体是怎样将多信息同步传输到大脑中进行信息集成处理，再分配到各处的呢？这其中占主导作用的是神经元，其产生简单的峰值电压，然后这些电压脉冲沿着神经轴传播，激发大脑中其他化学信号的释放。多信息同步传输到大脑中，然后处理后分配到各处，这一过程是非常迅速的，这便要求在这个过程中，各部分的工作必须毫无差错，即零出错率，且迅速完成，即高效；这让我想起了计算机编码，神经元的活动就如二进制中的0和1编码，用这些编码承载人类活动。
*如何使信息的传输更加高效
神经元中，每个细胞都和其他上千个细胞相连，连接的部位称为突触，但大多数突触间的联系都很弱，只有少数间联系紧密，为什么会这样呢？研究表明，在这个包含数百万神经元的复杂网络中，只有“志同道合”的神经元才会表现为强连接，控制不同活动的神经元连接很弱，或者根本就没有连接；而要想把突触连接区区分开来，却并非易事，因为它们相互纠缠在一起，每立方毫米就有近十万个。如此错综复杂的连接恰恰保证了其高效地运行；但强连接的地方却能对周围细胞发挥最强的影响，促进它们共同合作，放大来自外界的特定信息，保证了零差错率。而弱连接部分与学习有关，当神经元改变行为时，相应位置的连接就会加强，这便确保了脑内的迅速可塑性，让其对刺激迅速作出反应。
*如何使信息的传输更加低误差甚至零误差
我们知道，兴奋在神经细胞之间是以化学信号的形式传播，特定的化学物质和特定的量代表不同的兴奋类型；无独有偶，在玻尔原子轨道模型中，我们知道，不同轨道上的电子需要吸收特定的能量才能够发生跃迁，能量偏大或者偏小哪怕一点点都无法实现电子的跃迁，所以我们完全可以把这项技术应用到我们的通讯技术当中——
我们知道我们所谓的网络其实就是电磁波场，我们依靠电磁波传递消息，因为电磁波可以携带能量，也可以携带信息，我们需要做的，就是要让接收方能够接收到特定能量的电磁波，在特定能量的电磁波上是我们想要发送出去的信息。那么这时就会形成一对一的关系，用户只能接收到特定能量的电磁波，这就大大提高了信息传输的正确率。
五、通过优化信息集成处理网络优化通讯质量
这里我们要提到的是一个叫做神经网络计算机的东西，它是用许多微处理机模仿人脑神经元结构，同时采用大量的并行分布式网络所构成的神经电脑。它有很多类似神经的节点，而且每个节点都与许多其他节点相连，就像错综复杂的神经元网一样，然后把每一步运算都分配到神经电脑所配的微处理器，若它们同时运算，那处理信息的速度将会有很大的提高，并且更加趋向智能化；需要指出的是，神经网络计算机与普通计算机不同，它的信息存储在神经元之间的联络网中，假如因节点断裂导致信息丢失，它仍然可以将其重建，故其有联想记忆的能力，同时还可以识别声音，拥有跟人眼一样的视觉。
六、关于个体与个体之间通讯的新设想
我们知道，人类大脑由几十亿个神经元组成，轴突的总长度约为170000km。每当产生一个想法的时候，神经元就会产生一次兴奋，大脑自然而然也就会产生与其相关联的、微弱但清晰的电信号。这些电脉冲由神经元之间的化学反应产生，因此是可以记录和测量的。如果能够先把这些电信号进行收集，再转换为其他信号——当然这些可以是我们现在目前暂时无法处理的信号如光信号等，通过一种方便携带的设备进行发射出去，由另外一个人进行接收，接收者在收到这些信号后，先对其进行解码，然后再用电刺激将其输人到接收者的意识当中。这样，我们甚至可以只需要看看对方就能与对方进行交谈，这将会是何其方便！
總而言之，未来通信网络发展将趋向于更加智能、自动，传输信息更加迅速，并且随着人类人口的不断增多，要保证通信网络的正常进行，就一定要实现多信息能够流畅进行同步传输，这样才不至于导致网络崩溃；而随着我们对神经元认识的不断加深，这个“模拟神经元网络”将会更加完善，从而保证通信网络如人脑一样高效无差错。
参考文献
[1] 《神经系统和激素系统在生物信息传递中的作用》.
[2] 《自组织社会网络中的拥塞控制机制》HannanBinLiaqat大连理工大学.
[3] 《爱因斯坦的大脑长什么样？聪明人在脑神经元就赢了》中国搜索.
[4] 《具有活神经细胞的生物传感器芯片》文志磊天极网硬件频道. 相关热词搜索：通信网络，传输，细胞，人类，信息，
