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人类的大脑相当于什么配置的计算机?
新闻来源:宁夏科普作家协会     作者:     发表时间:2023-05-18     阅读次数:    


人脑很强大:

哪怕你什么都不做,仅仅静静地坐在那里,你大脑皮层仅仅一粒沙大小,就可以处理2000TB的信息。你整个大脑在30秒内处理的内容,就相当于哈勃望远镜30年的工作量。

据《自然神经科学》杂志预估,人类大脑处理的信息达到200艾字节(1艾字节=2^60BT),相当于200万兆,相当于当今世界所有的数字内容。

但人脑也很垃圾:

人脑信号传递基础,是传输速度100m/s左右的电化学过程。

信号不能精准控制,误差可达1/100。

电脑信号传递基础,是70%光速(200000000m/s左右)的电信号。

信号能精准控制,误差小至1/2^32(1/42亿)。

通常来说,大脑神经元处理信号的速度,比电脑晶体管慢1000万倍。

电脑处理信息的精度,是人脑精度的几百万倍。

除此之外,相比起电脑,人体是一个耗散系统。需要通过源源不断的新陈代谢,才能维持系统的良好运转。

只要一停机,系统就直接崩坏。所以,单单是维持这个系统,大脑就需要消耗巨大的算力。

你那不停跳动的心脏,身体内躁动的荷尔蒙,哪个不需要算力的维持?

但神经元的信号传递又慢,那应该怎么办?

当然是增加神经元个数了,通过数量来弥补算力的不足,这便是大力出奇迹。

为了维持这个高新陈代谢的耗散系统,人脑拥有1000亿级的神经元,100万亿个神经突触连接,拥有5000 TOPS(5×10^15)的算力,是普通计算机(100亿)的数十万倍。

人脑最核心的,还是大脑皮层。

人脑功能其实分区的,比较经典的理论就是三位一体理论。该理论在以前的回答,已经说过不少次,就不细说了。总的来说,大脑皮层才是人类最高级的神经中枢。人们最关心的感官、语言、思维、意志,都是大脑皮层主导。

而人类大脑皮层的神经元个数是140亿个,总算力应该在10^14~10^15 OPS之间。

也就是说大脑皮层的算力,大约只占整个大脑的15%左右。

而大脑皮层的主要功能在于视、听、躯体感觉、运动,以及相关联络区的功能。

真正能用在思维上的算力,占比又更小了。

正是因为这个原因,大脑在长期演化过程中,成了一个无比节能的系统(哪怕如此,也占了总能量消耗的20%),处理各种信息都进行各种精益求精。

例如,你眼睛接受的信号高像素(几千万)、大内存,但被大脑一加工,直接变成了几个字节储存在大脑内。无比“垃圾”的一级缓存,甚至让你短短10妙之内,无法记清你刚才看过的图片、听过的音乐、看过的书的细节。

看看这个世界上,有着多少强迫症。如果不是这一级缓存太垃圾了,你哪里需要去反反复复确定关没关门这一件事情。

不过好处还是有的,低字节处理,可以让人脑储存的总信息比普通电脑多很多。

回忆的时候,大脑会用超强的脑补能力,弥补丢失的细节。但由于生物噪声太大,可能会脑补出一些原画面根本没有的东西。和朋友聊起某一件事情,你觉得自己见到了、听到了、闻到了,但朋友却没有经历过,简直咄咄怪事,你以为自己脑子有毛病(人家真没毛病,只是常规改数据而已)……

如果我们的意志是大脑内的管理员,那么这也是一个权限低得令人发指的管理员。

不仅我们对控制中心毫无权限,连软件都只能控制一半(植物性神经不受意志控制)。

你认为重要的记忆或者信息,被任意的删改,更是常规操作。我们的大脑每天都会接受各种各样的新信息,旧信息不以我们意志为转移的每天不停地丢失字节,慢慢变得失真。

甚至有的大脑信息被加工得面目全非,常常觉得有人迫害自己,导致精神分裂什么的。有时候某些信息还会影响CPU的功能,导致抑郁什么的。

过大的生物噪声也让人类的浮点计算能力,低得令人发指。你把从古自今,囊括所有人类最牛大脑,包括牛顿、欧拉、高斯、黎曼、爱因斯坦、杨振宁……所有人加起来,浮点计算能力也比不过一台计算器。

计算机的浮点计算力,至少是人类的几十万倍以上。

人类哼哧哼哧的把圆周率算了1000多年,也才多少位数……

如果有效内存过低、生物噪声过大、浮点运算过低、容易损坏是人大脑的缺点,但相比起电脑,人脑还是有着突出优点的:

大脑神经元之间的链接强度是可以根据活动和经验进行修改的。

无论你学滑冰、看书、或者玩游戏,在重复训练的过程中,神经网络会逐渐提高精度和速度。甚至在不断学习的过程中,还能诞生新的突触连接。

人脑之所以有这些能力,主要在于,人类的大脑其实是超多核处理器(单单大脑皮层都可以分成多少个核心区),拥有多层结构的深度学习模式。

所谓的「人类大脑全被开发出来」。

按照我们地球碳基生命的设定来说,我们的大脑就是已经开发了100%,从能量和信息处理来说,都达到了极限。

但如果你的需求,就是超越大脑的能量和物质极限,超越我们碳基生命的设定。

那么我们可以用电脑来类比:

这不,人脑的误差达到1/100,那么开发到所谓的全脑,就是误差小至电脑的1/2^32(1/42亿)。

也就是说,大脑的精准度提升4200万倍。

我们假设精准度的提升和能耗提升是同步的,那么大脑的功率将会达到4.2亿瓦。

这是什么概念呢?

中国人口14亿,仅仅大脑一秒钟消耗的热量就达到5.88×10^17 J。

而地球每秒钟接受太阳的能量也就1.72x10^17J,好家伙比太阳对地球的功率大了好几倍。

全世界所有人口加起来,仅仅大脑一秒钟产生的热量达到地球接受太阳热量的19倍。

根据辐射热平衡,可得地球均温升高300℃左右。

当然,大脑能承受4.2亿瓦功率的,如此庞大的热量和能量,颅内必然不停地发生着聚变。

这让我们必须有超凡的强度以及抗热能力,这就必然人人都是白矮星体质。

通过电子简并来维护大脑的形态,应该还是绰绰有余的。

其实作为这种形态的人类,我们也不用祸祸地球了,我们完全可以移民木星。

木星里面拥有庞大的氢能源。

其实,木星也仅仅只是一个小目标,我们可以移民太阳。

电子简并压对于太阳的热量和能量也是小case。

至于永远不会遗忘,有两种可能:

1、题主掌握了时空法则,可以让物质的时间永远静止,也就是说物质不再变化,那么自然永远不会遗忘。

2、自动维护信息,让所有记录的信息都维持不变。

这两种状态,都只能宇宙创造者能办到。

信息本质是需要物质记录的,随着记录的信息越多,就需要宇宙中越多的物质。而题主永远不会忘记,说明他可以记下无限的信息,那么就需要无限的物质。除非宇宙就是他的,我不觉得有另外一个人可以做到。文章内容来源于瞻云。


 
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