把人類當成生物計算機,對比目前最強電腦,效能領先多少

人類大約有幾百億個腦細胞,每個腦細胞大約有幾百條腦神經,每條神經上大約有幾百個突觸,每個突觸有幾百到幾千個蛋白質,一個腦細胞的作用大約相當於一臺大型計算機,一個突觸的作用大約相當於計算機的一塊晶片。可以很簡單地推算出來,人的大腦相當於上千億塊或上萬億塊晶片。

把人類當成生物計算機,對比目前最強電腦,效能領先多少

人類目前最大型的平行計算機,美國的白色戰略加速計算機(White ASCI)也不過8000塊晶片,和人類的大腦比,相差大約一億倍,也就是差8到9個數量級。

計算機的運算能力一般用一秒鐘能做多少次加法運算來統計,目前最快的是中國的“天河二號”,以峰值計算速度每秒5。49億億次、持續計算速度每秒3。39億億次雙精度浮點運算的優異效能位居榜首。

由於人腦是超級巨大的並行運算系統,所有突觸以及每個突觸上的所有蛋白質,都可以瞬間同時運動,蛋白質之間又只有幾奈米距離,電流在這個距離上一秒可執行幾千億次。

人腦運算速度的數量級就大得沒法形容,大約1後面跟27個零到30個零。要知道,40億次,才不過是4後面跟9個零而已,差了大約20個數量級。

所以,如果用計算機來模擬人類大腦的功能,以目前研究進展的速度而言,大約還要一百年才能實現。因為根據著名的“摩爾定律”,計算機的運算速度每18個月提高一倍,也就是每年大約提高0。67倍,要提高20個數量級就需要100多年。(然而摩爾定理實際已經失效,可能不是一百年,而是一百萬年……甚至無窮無期……)

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另外還有一個因素沒有考慮,計算機就兩種電路狀態,開或關,而腦細胞、腦神經、突觸、蛋白質以及組成蛋白質的氨基酸都有很多種,運動起來遠比電路複雜得多了。所以人類搞清人腦功能的時間還要推後。

人的大腦是人體中最微妙的智慧器官。它重約1。3千克,體積只有1。4立方分米,大約由100多億個神經細胞所組成。每個神經細胞的周圍,有1000~10000個突觸伸展出去,和相鄰的神經細胞的突觸相交聯。這些突觸像電路一樣,都具有一個能透過或停止“電子流動”的“閘門”。

因此,大腦能夠儲存10萬億位的資訊量。這樣的存貯能力可與1萬臺計算機的存貯容量相媲美。

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人腦的思維形式有兩種:

一種是形式化思維,是人腦演繹能力的表現,具有邏輯的循序的特點:

一種是模糊性的思維,是人腦歸納能力的表現,可同時進行綜合的整體的思考。儘管在人的一生中,每小時約有1000個神經細胞發生障礙,一年內有近900萬個神經喪失功能,然而,即使如此,大腦仍能正常地工作,其主要原因,就是大腦有足夠的“後備力量”。一些神經細胞發生故障,另一些“備用”的神經細胞馬上頂替上來。

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科學家從人腦的功能原理上,受到了啟發,研製成功了電子計算機。電子計算機是20世紀最重大的發明之一。它具有非凡的計算能力,現代最快的計算機在1秒鐘內,能完成上億次運算,這樣的計算速度和計算過程的可靠性,是人工計算望塵莫及的。計算機還能模仿人的某些感覺和思維功能,按照一定的規則進行判斷和推理,代替人的部分腦力勞動。正因為這樣,計算機受到了人們的高度重視,被稱之為“電腦”,而且在各個領域裡得到了廣泛的應用。

現代計算機總是按照人規定的程式進行工作的。在這些程式中,人要為計算機預見到一切可能發生的情況,並安排好計算機該如何作出反應。一旦出現了意料之外情況,計算機也會暈頭轉向,束手無策。

英國《獨立報》報道說,研究人員首次計算出了人腦的記憶容量,發現人腦在這方面的能力超過所有的電腦。那些預言電腦的能力將超過人腦的人已經能夠被證明是絕對錯誤的。

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報道說,在《大腦與思維》雜誌發表了上述計算結果的科學家們說,儘管最大的電腦的記憶容量是1,000,000,000,000個位元組(10的12次,即方),人腦的記憶容量的位元組數則大到10後面跟8432個零。

研究人員說,記憶是自然智慧的基礎,而人腦的記憶容量至今還是個謎,因為沒人能建立合適的計算模型將其測算出來。人腦中神經元的數量是已知的,大約為1000億個,許多分析家以此為基礎提出了電腦不久將超過人腦的觀點。但是研究人員並不侷限於這個角度,他們運用一系列運演算法則,計算出了人腦的記憶總量,其中包括不同神經網路的龐大數量,這項發現可能會改變電腦設計的思路。今後的電腦可能不是增加位元組,而是模仿人腦,特別是更加註重神經網路。

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