Разница между мозгом человека и компьютером

Тьюринг, помоги! Похож ли наш мозг на компьютер?

Бросьте в меня камень, если вы никогда не слышали этого сравнения: «Мозг человека — это компьютер». Эта простая метафора вызывает холивары во всем мире, сталкивает лбами интеллектуалов и, возможно, стала причиной нескольких инсультов. Одни утверждают, что человеческое мышление не может уложиться в бинарные рамки компьютерной программы. Другие — что, невзирая на свое богатство, наше мышление остается пусть превосходным, но процессором. Но и сторонники, и противники забывают о главном: спорят они не о метафоре, а о гипотезе.

Чтобы аргументированно рассуждать о мозге как компьютере, для начала нужно определиться с тем, что мы называем компьютером. Давайте пойдем от противного: от того, чем компьютер не является.

Компьютер — это точно не коробочка под вашим столом, не ноутбук на ваших коленях и не смартфон в ваших руках. Микрочипы, оперативная память и кэш — это лишь элементы компьютера. Если воспринимать его как пластиковую коробку с электронной начинкой, то, конечно, вы смело можете сказать, что мозг — точно не компьютер. Ну хотя бы потому, что серое вещество после вашего выключения не может служить жестким диском, и к вашей памяти ни у кого не будет доступа. Так вот, эту ошибку восприятия компьютера как коробочки с различными функциональными элементами совершают многие противники нашей метафоры.

Другие решительные противники сравнения мозга с компьютером часто вспоминают о том, что компьютерная метафора — лишь очередной пункт в целой серии исторических технологических сравнений. С чем только мозг не сравнивали после очередного технологического прорыва — и с гидросистемой, и с телеграфом, и с телефонным коммутатором… Теперь вот настал черед компьютера.

Так в чем же их ошибка? Дело в том, что сравнение мозга с компьютером — это не про технологии совсем. Сравнение берет начало из формального определения компьютера, которое впервые дал в 1936 году Алан Тьюринг . Для справки: в 1945 году Джон фон Нейман разработал архитектуру современного компьютера. А сами современные компьютеры появились только в 50-х годах прошлого века.

Историки до сих пор спорят о том, что же можно считать первым компьютером. Но сходятся они в одном: до 1936-го компьютеров не было. Размышления Тьюринга по большому счету касались не вычислительных систем, а человека: он изучал способности к решению задач, к вычислениям, к построению логической последовательности. Компьютеру было дано формальное определение еще до того, как он появился.

Даже не вспоминайте машины Бэббиджа. Его разностная машина была только феноменальным калькулятором, а аналитическую машину ему так и не удалось построить. Кроме того, обе они были механическими. Хотя да, разработки Бэббиджа помогли сформировать идею электронных вычислительных машин.

А что, если мы перевернем метафору и скажем, что компьютер работает как мозг? Вернемся к фон Нейману. Этот ученый, разрабатывая архитектуру компьютера, опирался на гипотетическую модель функционирования мозга Маккаллока и Питтса. Эти два ученых предполагали, что нейроны мозга могут либо посылать электрический «разряд», либо не посылать.

Иными словами, в их понимании нейрон зашифровывает информацию бинарным кодом: либо 1 («посылать»), либо 0 («не посылать»).

Это умозаключение позволяло предполагать, что группы нейронов действовали согласно формальной логике, что очень полезно для различного рода вычислений. Фон Нейман был прекрасно знаком с Маккаллоком, читал его работы и смог использовать его идею бинарной логики для создания компьютерной архитектуры.

Так что можно сказать, что компьютерные науки опираются на науку о мозге. Что, кстати, вовсе не означает, что мозг и компьютер работают схожим образом. Фон Нейману просто приглянулась простая аналогия работы нейронов, но по факту она не учитывает базовые принципы их функционирования.

К примеру, на самом деле нейроны посылают сигналы постоянно, а не с перерывами, а значит, о бинарной логике речи быть не может.

И фон Нейман честно говорит о том, что компьютер работает не так, как мозг).

Сравнение

Передача сигналов в компьютере основана на электрических импульсах. Для этого используется простой двоичный код, при котором сигналы имеют всего два значения: или «1», или «0». А вот в мозге ведется сложная работа, основанная на множестве химических сигналов, причем каждый из них имеет свою индивидуальную характеристику. Интересно, что скорость проводимости нервного импульса из нейрона в нейрон может меняться в зависимости от существующих обстоятельств. В мозге не предусмотрено функциональных блоков.

Компьютер не признает «полутонов». В нем всё четко – существует или значение «1», или значение «0»; либо то, либо другое. Сила сигнала идет дискретно – только с одним или же только с другим значением. В мозге, в отличие от компьютера, сигнал способен передаваться ускоренно или плавно, также как может изменяться и чувствительность нейрона, принимающего данный сигнал.

Основной объем памяти в ЭВМ сохраняется в специально для этого предназначенных запоминающих устройствах. В мозге же не существует участков, в которых отдельно хранятся наши воспоминания. В запоминании и распознавании субъектов или каких-либо событий участвуют одни и те же нейроны.

Мозг человека обладает очень большим запасом прочности, что позволяет ему функционировать даже при опасных травмах. Это неудивительно, учитывая, что одновременно в нем обычно задействованы не более 2-3% нервных клеток. Современные компьютеры лишены способности восстанавливаться и работать при серьезных повреждениях, тогда как мозг человека от природы наделен удивительной компенсаторной способностью: при поражении даже обширных его участков работу продолжают выполнять оставшиеся неповрежденными части. Если же в программе компьютера испортить даже несколько бит или всего лишь один транзистор в процессоре – устройство мгновенно потеряет возможность функционирования, иногда даже без возможности восстановления. Мозг же способен выживать и работать, даже если ему перед этим на пять-семь минут перекрыть кислород.

Мозг, в отличие от компьютера, способен сосредотачиваться на важной для него в данный момент времени информации и не принимать во внимание несущественную. Мозг отыскивает информацию не по адресу, как компьютер, а по содержанию. Для компьютера нет никакой связи между адресом, по которому находится информация, и самой сутью этой информации, а для мозга – есть. Мозг человека способен восстанавливать информацию лишь по ее отрывочной части или же извлекать данные вследствие ассоциативного ряда. Человек мыслит, компьютер же просто обрабатывает информацию на основе алгоритмов. Компьютер работает с абстрактными символами, а мозг человека – с образами конкретных объектов. Мозгу человека присущи интуиция и воображение, а еще – желание все время получать новые впечатления, творческая активность, которая тесно связана со сном (во сне упорядочивается полученная извне информация). Компьютеру всё это недоступно. Скрытые возможности мозга поистине безграничны, в отличие от изначально заданных определенным образом системных параметров компьютера.

Согласие на обработку персональных данных

Настоящим в соответствии с Федеральным законом №152-ФЗ “О персональных данных” от 27.07.2006 года свободно, своей волей и в своем интересе выражаю свое безусловное согласие на обработку моих персональных данных, зарегистрированным в соответствии с законодательством РФ.

Персональные данные – любая информация, относящаяся к прямо определенному или определяемому физическому лицу.

1. Настоящее Согласие выдано мною на обработку следующих персональных данных:
   • Имя, фамилия
   • Дата рождения
   • Адрес проживания
   • Адрес эл. почты
   • Телефон
   • Фотография
2. Персональные данные не являются общедоступными.
3. Согласие дано Оператору для совершения следующих действий с моими персональными данными с использованием средств автоматизации и/или без использования таких средств: сбор, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), использование, а также осуществление любых иных действий, предусмотренных действующим законодательством РФ.
4. Данное Согласие дается Оператору для обработки моих персональных данных в следующих целях:
   • Направление в мой адрес уведомлений, касающихся предоставляемых сервисов
   • Подготовка и направление ответов на мои запросы
   • Направление в мой адрес информации, в том числе рекламной, о мероприятиях, изменениях в сервисах Оператора.
5. Оператор вправе поручить обработку персональных данных другому лицу с согласия субъекта персональных данных, если иное не предусмотрено федеральным законом, на основании заключаемого с этим лицом договора, в том числе государственного или муниципального контракта, либо путем принятия государственным или муниципальным органом соответствующего акта (далее — поручение оператора). Лицо, осуществляющее обработку персональных данных по поручению оператора, обязано соблюдать принципы и правила обработки персональных данных, предусмотренные настоящим Федеральным законом. В поручении оператора должны быть определены перечень действий (операций) с персональными данными, которые будут совершаться лицом, осуществляющим обработку персональных данных, и цели обработки, должна быть установлена обязанность такого лица соблюдать конфиденциальность персональных данных и обеспечивать безопасность персональных данных при их обработке, а также должны быть указаны требования к защите обрабатываемых персональных данных в соответствии со статьей 19 настоящего Федерального закона.
6. Настоящее Согласие действует до момента его отзыва путем направления письменного уведомления на электронный адрес: mtvorez@mtvorez.ru
7. В случае отзыва мною Согласия на обработку персональных данных Оператор вправе продолжать обработку персональных данных без моего согласия при наличии оснований, указанных в пунктах 2-11 части 1 статьи 6, части 2 статьи 10 и части 2 статьи 11 Федерального закона №152-ФЗ “О персональных данных” от 27.06.2006г.
8. Настоящее Согласие действует все время до момента прекращения обработки персональных данных, указанных в п.6, п.7 данного Согласия

Может ли машина иметь разум?

В настоящее время мы можем обучить компьютеры выполнять те задачи, которые трудны или практически невозможны для человека: например, визуальное распознавание, которое предполагает обработку огромного количества данных и бесконечный ряд повторяющихся операций.

Однако эксперты соглашаются с тем, что в общем понимании разума, творчества и сознания люди стоят выше компьютера.

Мы может создать программу-креативщика, загрузить в нее базу данных, состоящую из произведений искусства, и получить на выходе новую уникальную работу. Но это не творчество в том смысле, в каком мы привыкли его понимать, а лишь его имитация. Точнее, это будет работа программного кода, который следует заложенным инструкциям. Разумом это точно назвать нельзя.

Как только мы разгадаем нейрокод, управляющий клетками нашего мозга, мы сможем создать искусственный аналог этой структуры, и тогда искусственный интеллект перейдет на новый уровень.

Это позволит нам уйти от уже изрядно «поднадоевшей» фон-Неймановской архитектуры компьютеров, на которой человечество пока «безнадежно застряло». И вот тогда… видятся, кажется, безграничные перспективы.

Но «воз пока и ныне там», нейрокод мы не знаем, и когда расшифруем, не ясно. Те же компьютеры с их миллиардами операций в секунду, увы, пока не могут нам помочь в расшифровке этого кода.

Некоторые ученые, в частности, Илон Маск, предупреждают о потенциальных опасностях искусственного интеллекта, которые приведут к чему-то вроде восстания машин. Ведь на практике машинный интеллект может оказаться за пределами нашего понимания, и тогда мы не сможем узнать, совпадают наши с компьютером ценности или расходятся.

Хотя, какие могут у машины быть проблемы с людьми? Нежелание нам помогать? А чем еще они могут заниматься, кроме как быть полезными помощниками? Трудно пока себе это представить.

Может, конечно, лень станет главной проблемой этих сверх компьютеров, ведь, как известно, лень – это ко всему прочему еще и двигатель прогресса.

Однако на эту тему можно философствовать сколько угодно, и это будут только самые общие рассуждения, не более того, при нашем текущем уровне понимания данной проблемы.

Итоги

Размышляя над тем, кто умнее – человек или машина – не стоит забывать, что компьютеры созданы для улучшения нашей жизни, как тот же IBM Watson, который помогает бороться со смертельным заболеванием.

Или, скажем, военные роботизированные машины, они спасают жизни тех, кому еще приходится рисковать собой при выполнении важных миссий. Уж лучше отправить думающего робота «в пекло», чем рисковать людьми. На этом поприще развитию искусственного интеллекта нет пределов, он там, кстати, очень даже хорошо развивается, семимильными шагами.

Ряд задач, которые компьютеры выполняют лучше человека, постепенно становится шире. Наша работа – помогать им учиться, ведь жизнь – это не соревнование, а сотрудничество.

И компьютеры будут нам отвечать тем же, становясь все более незаменимыми помощниками людей и, надеюсь, без того, чтобы машины начали диктовать свои условия нам, «хомо сапиенсам», «людям разумным»!

Что умеют нейронные сети

Ученые Терри Сейновски и Чарльз Розенберг обучали многослойный перцептрон читать вслух. Их система NETtalk сканировала текст, подбирала фонемы согласно контексту и передавала их в синтезатор речи. NETtalk не только делал правильные обобщения для новых слов, чего не умели системы, основанные на знаниях, но и научился говорить очень похоже на человека. Сейновски любил очаровывать публику на научных мероприятиях, пуская запись обучения NETtalk: сначала лепет, затем что-то более внятное и наконец вполне гладкая речь с отдельными ошибками. (Поищите примеры на YouTube по запросу sejnowski nettalk.)

Первым большим успехом нейронных сетей стало прогнозирование на фондовой бирже. Поскольку сети умеют выявлять маленькие нелинейности в очень зашумленных данных, они приобрели популярность. Типичный инвестиционный фонд тренирует сети для каждой из многочисленных ценных бумаг, затем позволяет выбрать самые многообещающие, после чего люди-аналитики решают, в какую из них инвестировать.

Беспилотные автомобили — тоже пример того, как хорошо нейронные сети обучаются. А совсем недавно Google рассказали о том, что научили нейросети «писать» картины, опираясь на загруженные в них изображения.

Ребята из Медузы собрали целую галерею таких машинных картин.

Сегодня мы обучаем более глубокие сети, чем когда бы то ни было, и они задают новые стандарты в зрении, распознавании речи, разработке лекарственных средств и других сферах. И, конечно, меняют мир. По мере того как мы будем лучше понимать мозг, ситуация может измениться. Вдохновленная проектом «Геном человека», новая дисциплина — коннектомика — стремится составить карту всех мозговых синапсов. Возможно, это то самое окно в будущее.

P.S.: Понравилось? Подписывайтесь на нашу новую рассылку. Раз в две недели будем присылать 10 самых интересных и полезных материалов из блога МИФа.

Аналогия человека с компьютером

Компьютеры, независимо от их названия и внешнего вида, на сегодняшний день устроены принципиально одинаково.

Мозг компа, это, конечно процессор.

Жесткий диск, который уже почти вытеснили твердотельные неподвижные накопители, это долговременная память. Память, в которой хранится информация, выдаваемая процессору по его запросу.

Оперативная электронная память, это те данные, с которыми процессор работает в настоящий момент.

И экран дисплея, интерактивный конечно, иначе аналогия не такая четкая получится. Кроме этого, вычислительное устройство, как правило, имеет подключение к Интернету. Теперь посмотрим, есть ли что-то подобное у человека. Оказывается есть, и не что-то, а все.

Мы имеем процессор, считается, что это кора головного мозга, пусть будет так. Можем обнаружить у себя два вида памяти, долговременную, которая, c той, или иной степенью ясности содержит в себе фрагменты из всей жизни, и оперативная память, это то, что крутится у нас в голове в конкретный момент.

Кстати, наличие у нас двух видов памяти, по аналогии с компьютером, легко объясняет те факты, что мы забываем выключить утюг, закрутить тюбик с зубной пастой, поставленное на плиту молоко, или чайник. Эти факты вытеснились у нас из оперативной памяти в долговременную другой информацией.

Дело в том, что в отличие от долговременной памяти человека, фактически не имеющей ограничений по объему информации, наша оперативная память ограничена определенных количеством бит, в полном смысле этого слова.

Как только нам в оперативку подгружается что-либо сверх ее емкости, она без раздумий выбрасывает из себя то. что в ней было до этого. Так что, если вы считаете себя реалистом, или хотя бы стремитесь им быть, то для того чтобы что-то не забыть, ставьте якоря напоминания.

Сидите за компом а нужно на плите коту рыбу сварить. Минут 20 займет, стоять возле плиты скучно. Но если сядете за комп, то можете вспомнить о рыбе, когда дым уже до спальни дойдет. Значит, нужно подстраховаться.

Либо общаться с компьютером стоя, либо сесть но положить на руки что-то стесняющее движение, например, подушку, или держать в руке карандаш, маркер. Как вариант, можно к углу монитора прислонить книгу на время. Немного неудобно, зато мысль, что у вас что-то стоит на плите, из вашей оперативки насовсем не выскочит.

А сенсорный экран дисплея, микрофон и динамики, это наши органы чувств. Даже можно сказать, это наша сознательная часть, а то, что находится внутри системного блока, под клавиатурой ноутбука, под экраном смартфона, это подсознание.

Ну, и чтобы аналогия человека с компьютером была совсем полной, давайте подключенный интернет сравним с подключением человека к «Всемирному Банку Данных». Атеисты от такого сравнения не в восторге, я понимаю. Но от фактов психических феноменов, вещих снов. проявлений интуиции отмахнуться нельзя.

В общем, те, кто знаком с основными элементами, составляющими компьютер, вряд ли станет спорить, что принципиально человеческий разум и электронный очень похожи. Теперь давайте посмотрим, есть ли между ними разница.

Зачем нужны биокомпьютеры

Неужели нельзя обойтись существующими средствами? Нет, нельзя. Даже, казалось бы, такая простая вещь, как прогноз погоды, требует запредельных вычислительных мощностей. До сих пор люди не научились делать его точным.

Пару лет назад ученые Японии и Германии попытались смоделировать на одном из самых мощных в мире суперкомпьютеров активность человеческого мозга. Им удалось достигнуть не более 1 процента возможностей «серого вещества» в секунду. Таким образом, классические компьютеры слишком слабы для решения глобальных задач. Например, таковым является моделирование лекарственных препаратов нового поколения, или расчета процессов ядерной и квантовой физики.

Мощность всех компьютеров в мире: один человеческий мозг

Сколько информации передается, обрабатывается и сохраняется в мире? Два исследователя решили выяснить это, отслеживая на протяжении 20 лет изменения в области 60 различных аналоговых и цифровых технологий, начиная с газет и заканчивая клеточной информацией.

Тренды, которые им удалось обнаружить, варьируются с очевидных — интернет задвинул цифровые и аналоговые телефоны на задворки, до весьма неожиданных. Например, обнаружился такой факт, что игровые консоли, в совокупности, обладают большей вычислительной мощностью, чем самые мощные суперкомпьютеры вместе взятые.

К 2000 году, CD-диски и цифровые кассеты стали вытеснять аналоговое видео, хотя 70 процентов всей информации хранилось в аналоговом виде. К 2007 году, доля аналогового видео снизилась всего до шести процентов, благодаря распространению жестких дисков, Blu-ray и DVD, а также цифровых кассет.

За этот период, общий объем памяти рос на 23 процента ежегодно, достигнув 2.9 x 10^20 бит или 300 эксабайт (300 миллионов терабайт), а это значит, что на каждого человека на планете приходится столько информации, сколько поместится на 61 CD-диск.

Такой же сдвиг в сторону цифры произошел и в области средств вещания (радио, телевидение) и двухсторонней коммуникации (телефонная связь). В 1986, 80 процентов вещательных мощностей приходилось на вещательное телевидение, хотя аналоговый кабель тоже присутствовал, положив начало кабельному телевидению. Сегодня, доля широковещательного телевидения снизилась до 50 процентов, при этом четверть информации передается в цифровом виде, а аналоговый кабель находится на спаде, после своего максимума в 2000 году.

Двусторонняя коммуникация претерпела намного более значительные изменения. В 1986, аналоговые телефоны передавали 80 процентов информации, а цифровые телефоны оставшиеся 20 процентов, при этом уровень распространенности всех остальных видов связи находился на уровне статистической погрешности. К 2000 году, через аналоговые телефоны передавалось всего 2 процента информации в области двусторонней коммуникации.

Расчет вычислительных мощностей является наиболее сложным, ведь необходимо привести к единому стандарту мощности самых разных видов систем. В 1986, карманные калькуляторы составляли 40 процентов всех вычислительных мощностей, персональные компьютеры — 33 процента и серверы — 17 процентов. Уже тогда, доля вычислительных мощностей игровых систем составляла 9 процентов.

Доля калькуляторов снизилась до уровня статистической ошибки в 2000 году, когда доля вычислительных мощностей ПК достиг своего максимума — 86 процентов, а доля мобильных телефонов и карманных компьютеров, которые тогда только появились, составляла 3 процента. К 2006 году, телефоны удерживали 6 процентов мировой вычислительной мощности, при этом доля игровых систем была самой большой — четверть всех вычислительных мощностей мира. Игровые системы потеснили ПК, доля которых снизилась до двух третей от мировой. Суперкомпьютеры еще не были достаточно распространены, поэтому их можно не учитывать.

Авторы провели сравнительный анализ с биологией. «Мы решили сравнить вычислительную мощность техники всего мира и человека, и оказалось, что в 2007 году человечество могло производить на ЭВМ общего назначения в общей сложности 6.4*10^18 операций в секунду, что не превышает максимального количества нервных импульсов всего в одном мозге в секунду», — написали они.

Объем памяти всего мира примерно равен количеству информации в ДНК человека. При этом на планете живет несколько миллиард человек.