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把人类当成生物计算机,对比目前最强电脑,性能领先多少

人类大约有几百亿个脑细胞,每个脑细胞大约有几百条脑神经,每条神经上大约有几百个突触,每个突触有几百到几千个蛋白质,一个脑细胞的作用大约相当于一台大型计算机,一个突触的作用大约相当于计算机的一块芯片。可以很简单地推算出来,人的大脑相当于上千亿块或上万亿块芯片。

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人类目前最大型的并行计算机,美国的白色战略加速计算机(White ASCI)也不过8000块芯片,和人类的大脑比,相差大约一亿倍,也就是差8到9个数量级。

计算机的运算能力一般用一秒钟能做多少次加法运算来统计,目前最快的是中国的“天河二号”,以峰值计算速度每秒5.49亿亿次、持续计算速度每秒3.39亿亿次双精度浮点运算的优异性能位居榜首。

由于人脑是超级巨大的并行运算系统,所有突触以及每个突触上的所有蛋白质,都可以瞬间同时运动,蛋白质之间又只有几纳米距离,电流在这个距离上一秒可运行几千亿次。

人脑运算速度的数量级就大得没法形容,大约1后面跟27个零到30个零。要知道,40亿次,才不过是4后面跟9个零而已,差了大约20个数量级。

所以,如果用计算机来模拟人类大脑的功能,以目前研究进展的速度而言,大约还要一百年才能实现。因为根据著名的“摩尔定律”,计算机的运算速度每18个月提高一倍,也就是每年大约提高0.67倍,要提高20个数量级就需要100多年。(然而摩尔定理实际已经失效,可能不是一百年,而是一百万年……甚至无穷无期……)

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另外还有一个因素没有考虑,计算机就两种电路状态,开或关,而脑细胞、脑神经、突触、蛋白质以及组成蛋白质的氨基酸都有很多种,运动起来远比电路复杂得多了。所以人类搞清人脑功能的时间还要推后。

人的大脑是人体中最微妙的智能器官。它重约1.3千克,体积只有1.4立方分米,大约由100多亿个神经细胞所组成。每个神经细胞的周围,有1000~10000个突触伸展出去,和相邻的神经细胞的突触相交联。这些突触像电路一样,都具有一个能通过或停止“电子流动”的“闸门”。

因此,大脑能够储存10万亿位的信息量。这样的存贮能力可与1万台计算机的存贮容量相媲美。

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人脑的思维形式有两种:

一种是形式化思维,是人脑演绎能力的表现,具有逻辑的循序的特点:

一种是模糊性的思维,是人脑归纳能力的表现,可同时进行综合的整体的思考。尽管在人的一生中,每小时约有1000个神经细胞发生障碍,一年内有近900万个神经丧失功能,然而,即使如此,大脑仍能正常地工作,其主要原因,就是大脑有足够的“后备力量”。一些神经细胞发生故障,另一些“备用”的神经细胞马上顶替上来。

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科学家从人脑的功能原理上,受到了启发,研制成功了电子计算机。电子计算机是20世纪最重大的发明之一。它具有非凡的计算能力,现代最快的计算机在1秒钟内,能完成上亿次运算,这样的计算速度和计算过程的可靠性,是人工计算望尘莫及的。计算机还能模仿人的某些感觉和思维功能,按照一定的规则进行判断和推理,代替人的部分脑力劳动。正因为这样,计算机受到了人们的高度重视,被称之为“电脑”,而且在各个领域里得到了广泛的应用。

现代计算机总是按照人规定的程序进行工作的。在这些程序中,人要为计算机预见到一切可能发生的情况,并安排好计算机该如何作出反应。一旦出现了意料之外情况,计算机也会晕头转向,束手无策。

英国《独立报》报道说,研究人员首次计算出了人脑的记忆容量,发现人脑在这方面的能力超过所有的电脑。那些预言电脑的能力将超过人脑的人已经能够被证明是绝对错误的。

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报道说,在《大脑与思维》杂志发表了上述计算结果的科学家们说,尽管最大的电脑的记忆容量是1,000,000,000,000个字节(10的12次,即方),人脑的记忆容量的字节数则大到10后面跟8432个零。

研究人员说,记忆是自然智慧的基础,而人脑的记忆容量至今还是个谜,因为没人能建立合适的计算模型将其测算出来。人脑中神经元的数量是已知的,大约为1000亿个,许多分析家以此为基础提出了电脑不久将超过人脑的观点。但是研究人员并不局限于这个角度,他们运用一系列运算法则,计算出了人脑的记忆总量,其中包括不同神经网络的庞大数量,这项发现可能会改变电脑设计的思路。今后的电脑可能不是增加字节,而是模仿人脑,特别是更加注重神经网络。

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