Сходство между компьютером и мозгом
В ы когда-нибудь думали о том, что компьютер и мозг имеют схожие функции? Например, когда вы записываете что-либо на свой компьютер, это практически-то же самое, что получение новой информации во время уроков. Конечно, даже самый мощный суперкомпьютер в мире не может соперничать с человеческим мозгом. Но этот пример показывает сходство между компьютером и мозгом. Возможно, в будущем, будут разработаны технологии, которые помогут создать человекоподобные (мозгоподобные) компьютеры. Ниже мы рассматриваем некоторые другие сходства.
Оба используются для хранения и обработки информации, а также для выполнения различных вычислений, математических расчетов и разработки сложных алгоритмов.
Оба играют чрезвычайно важную роль в обществе, торговле, развлечениях и науке. Компьютер сегодня может быть занят чем угодно (как и мозг человека): от управления целыми заводами до стиральной машины.
Сравним мозг с компьютером. Любопытные выводы
Человеческий мозг очень похож на компьютер. Конечно, состав мозга уникален и незаменим, он полностью органический. Компьютер же состоит из деталей, произведенных на заводе. . Детали можно менять и совершенствовать. Они полностью искусственные. Но есть общие моменты между этими вычислительными организмами, и их немало.
И там, и там есть операционная система, центральный процессор. Память, состоящая из пресловутой операционной памяти и жесткого диска, на котором хранятся все важные данные.
Самая большая оперативная память компьютера сейчас составляет 128 Гб, а самые емкие жесткие диски вмещают сейчас до 14 Тб. Память же человеческого мозга оценивают в 2,5 Пб (а это 2500 терабайт). Много? Если считать в Гигах, то это миллион Гб, а в байтах это квадриллион
Много? Да, много, но компьютеры становятся мощнее каждые два года, так что через несколько десятилетий люди создадут компьютер с памятью равной человеческой. Интересен и тот факт, что мозг работает на 12 ваттах. Для того, чтобы работал компьютер такой же мощности, что и мозг человека, нужен гигаватт энергии,
А на какой частоте, на скольких мегагерцах работает мозг? , Мозг — гораздо более мощный, сделанный из более медленных процессоров. Тактовая частота нейрона около килогерца, что в миллион раз медленнее, чем гигагерц. Для сравнения скорость процессора смартфона составляет около 1 гигагерца. Потому компьютеры гораздо быстрее решают технические и вычислительные задачи, хотя не сравнятся по разнообразию функций человеческого мозга.
Представим теперь архив. Это хранилище информации нужной и не очень. Я думаю, в мозге, информация из архива не стирается, а хранится очень долго. Нужно только затратить усилия, чтобы вытащить ее. Некоторые вещи в архиве мозга кодируются и всплывают только при каком-то ключевом событии.
Замечали вы, как мы вспоминаем забытый сон, и не можем воспроизвести его детали, хотя говорим, что он крутится в голове. И вдруг нечто произошедшее наталкивает нас на яркое озарение. Вот. Вспомнил. Как же я раньше не мог. Такие мысли посещают после этого. Сон, как на ладони, предстает во всех подробностях и красках.
Сон, конечно это уникальное явление, которого с компьютером никогда не произойдет. Ведь во сне мозг работает и, сохраняя информацию из коры в глубокие отделы, еще и выдает нам короткий дайджест дня или ранних событий.
Антивирус. Его функцию в мозгу играет ГЭБ. Гематоэнцефалический барьер. Он отфильтровывает кровь, поступающую в головной мозг, и не допускает в него токсины, лекарства и вредные непредсказуемые вещества. Этакая печень мозга. Наша защита мозга от вируса. Но, конечно как и в компьютере, к сожалению, иногда заражение вирусом наступает. Как пример, энцефалитный клещ.
Иногда мозг, подобно компьютеру лагает, как выражается моя младшая дочь. Он сбоит. Дает сбои. Не это ли происходит у душевнобольных людей. Разговор с воображаемым собеседником, галлюцинации.
Согласно дофаминовой теории шизофрения это не что иное, как повышенный уровень выработки нейромедиаторов, называемых дофаминами. И как следствие душевное заболевание. Конечно сам механизм гораздо глубже, но здесь не будем углубляться в эту тему. И продолжим говорить в следующий раз
Чем отличается мозг человека от компьютера
От автора: Мы всю жизнь пользуемся своим мозгом, но большая часть людей не очень понимают, как он работает. Мы больше разбираемся в компьютерах, чем в себе. Отсюда возникают психологические проблемы. В этой статье показаны основные отличия мозга от компьютера.Это одна глава из новой книги психофизиолога Юрия Щербатых «Как работает наш мозг. Популярная психология», которая выходит в ближайшее время. В17 — первый психологический сайт, где публикуется отрывок из новой книги.
В чем состоит сходство и различие мозга человека и компьютера?
Между мозгом человека и процессором в вашем компьютере много общего:
- Оба устройства могут обрабатывать информацию в виде электрических сигналов;
- И электронный процессор компьютера и нейропроцессор мозга сами по себе не могут воспринимать свет, звук и другие сигналы внешней среды. Для ввода информации им требуют специальные устройства (глаза, уши, тактильные и температурные рецепторы для нашего мозга, видеокамера, микрофон и клавиатура – для компьютера);
- Обоим устройствам нужно питание (только компьютер сразу питается электричеством, а нам нужно сначала съесть бутерброд, из которого митохондрии добудут АТФ, а уж потом за счет энергии АТФ К + /Na + -насос начет вырабатывать электричество).
Но хотя оба эти устройства сходны по выполняемым функциям (они предназначены для обработки информации), они все-таки очень сильно отличаются между собой. Вот семь главных отличий:
1.Начнем с происхождения: компьютеры придуманы учеными и инженерами, а мозг человека создавался в течение миллионов лет эволюции путем естественного отбора. Причем часть инноваций — следствие случайных мутаций, которые возникли в процессе эволюции.
- Второе отличие касается процесса создания этих устройств. Компьютеры производятся на заводах путем сборки из отдельных электронных деталей, а люди рождаются от других людей. Производство компьютеров и их процессоров идет строго по чертежам, и в процессе сборки не допускается малейшего отклонения от плана. Создание людей идет по-другому. Родители обмениваются половинками «чертежей» в виде ДНК, из которых складывается новый набор генов. Согласно этому набору создается мозг человека, который выращивается в организме матери.
- Все компьютеры одной серии похожи друг на друга как две капли воды, а вот мозги людей отличаются между собой. Например, это будут математические или музыкальные способности, способности к изучению языков или изобретательству. Можно сказать, что мозг каждого человека уникален!
- Четвертую особенность человеческого мозга обнаружил великий русский физиолог Иван Петрович Павлов. Он установил, что у человека имеются две сигнальные системы, с помощью которых информация загружается в мозг. Одна из них (он назвал ее «первой») обеспечивает загрузку информации непосредственно через органы чувств – глаза, уши, язык, нос и т.д. А «вторая» сигнальная система связана с речью (устной и письменной), и позволяет использовать опыт других людей. Например, если вы никогда не видели утконоса, то человек, побывавший в Австралии, сможет описать его словами, и эта информация будет загружена в ваш мозг.
- Следующее очень важное отличие состоит в том, что мы умеем испытывать эмоции! Мы радуемся, огорчаемся, переживаем, любим и сердимся, чего не умеет делать компьютер.
Японские инженеры создали робота, лицо которого «изображает» различные эмоции, но пока ученые не могут создать компьютер, который бы ощущал и переживал эмоции так, как это делают люди.
- Шестое отличие человека от компьютера состоит в том, что у человека есть воображение, с помощью которого мы может придумывать то, чего нет в настоящий момент или вообще не существует на свете – драконов, русалок, кентавров или фей. Это свойство очень важно не только для создания сказочных персонажей, но и для изобретателей, которые придумывают устройства, как были придуманы телефон, самолет или подводная лодка.
Компьютеры пока не способны к настоящему творчеству, но ученые работают над этим, и возможно, что в будущем это отличие между мозгом и компьютером будет преодолено, и компьютеры будут писать картины или изобретать всякие полезные вещи. При этом желательно, чтобы «в голову» компьютера не пришла мысль уничтожить человечество, как это показано в фильме «Терминатор».
- Мозг человека обладает еще одним интересным отличием от компьютера – у нас в голове имеется особенный двухъядерный процессор, один из которых расположен в правом полушарии, а другой – в левом. Левый мозг обрабатывает информацию в виде цифр, букв и логики, а правый – в виде образов, эмоций и чувств. У математиков и бухгалтеров лучше работает левый процессор, а у художников и поэтов – правый. У гениальных людей – таких как Леонардо да Винчи, скорее всего, одновременно включались оба процессора, поэтому он мог и писать великолепные картины, и создавать изобретения, опередившие свое время.
Данная статья представляет собой главу из новой книги профессора Ю.В.Щербатых «Как работает наш мозг. Популярная психология для всех». Подробнее узнать об этой книге и заказать ее можно Здесь : https://youtu.be/jkuXgfGMtu4
В новой книге профессора психологии Юрия Щербатых даны ответы на несколько десятков вопросов о роли мозга в психической жизни человека. Вы узнаете, чем похожи мозг и компьютер, что такое «шестое чувство», существует ли телепатия, что означают сновидения, откуда берутся фобии, зачем людям нужны эмоции и многое другое. В этой книге вы найдете полезные рекомендации о том, как стать более уверенным в себе человеком, как победить лень и как справляться со стрессами. Чтение книги расширит ваши знания о себе и своем мозге, и поможет сделать жизнь более успешной и счастливой.
Приобрести данную книгу в бумажном формате можно написав заявку автору на почту email protected
Почему лучший компьютер по-прежнему уступает человеческому мозгу?
Печально осознавать, что в эпоху технического прогресса человеческий мозг по-прежнему остаётся загадкой. Кроме того, мы тратим миллионы долларов на развитие гигантских суперкомпьютеров и используем огромное количество энергии из невосполнимых ресурсов, чтобы обеспечить питанием эти приборы. А сравнительно маленький по размерам человеческий мозг по многим показателям по-прежнему превосходит самые мощные компьютеры.
Суперкомпьютеру требуется 82 944 процессоров и 40 минут работы, чтобы симулировать одну секунду мозговой активности человека.
В прошлом году суперкомпьютер K использовался учёными из Окинавского технологического университета в Японии и Исследовательского центра Юлих в Германии в попытке симулировать 1 секунду активности человеческого мозга.
Компьютер смог воссоздать модель из 1,73 миллиарда нейронов (нервных клеток). Однако в человеческом мозге около 100 миллиардов нейронов. То есть в человеческом мозге примерно столько нейронов, сколько звёзд в Млечном пути. Несмотря на то, что компьютеру удалось успешно симулировать 1 секунду мозговой активности, это заняло 40 минут.
Работник Корейского научного института проверяет суперкомпьютеры в Тэджоне, Южная Корея, 5 ноября 2004 г.
Суперкомпьютер К в 2011 г. был самым быстрым компьютером в мире. Его мощность около 10,51 петафлопс, т. е. примерно 10 510 триллионов операций в секунду. Технологии развиваются стремительно, поэтому сейчас К уже на четвёртом месте, на первом месте ― Tianhe-2 (33,86 петафлопс, 33 860 триллионов операций в секунду). Таким образом, за три года нам удалось утроить вычислительную мощность самого продвинутого компьютера.
Чтобы сделать эти цифры понятнее, iPhone 5п производит примерно 0,0000768 петафлопс. Итого, самый быстрый в мире компьютер примерно в 440 000 быстрее, чем графика iPhone 5, но медленнее, чем человеческий мозг.
В исследовании Мартина Хильберта из школы коммуникации Анненберга при Университете Южной Калифорнии, опубликованном в журнале Science в 2011 г., подсчитана способность мира обрабатывать информацию. Хильберт сформулировал её следующим образом: «Люди всего мира могут осуществить 6,4*1018 операций в секунду на обычных компьютерах образца 2007 г., что сравнимо с максимальным количеством нервных импульсов, возникающих в одном человеческом мозге за секунду».
Мозг дёшево обходится: он достаётся бесплатно
За исключением редких врождённых патологий мы все рождаемся с мозгом. Чтобы построить Tianhe-2, потребовалось $390 миллионов, сообщает «Форбс». При интенсивной работе он потребляет свыше 17,6 мегаватт энергии, площадь компьютерного комплекса занимает 720 кв. метров. Другие суперкомпьютеры более экономичны и потребляют около 8 мегаватт.
Для сравнения: 1 мегаватт равен 1 миллиону ватт. 100-ваттная лампочка при включении берёт 100 ватт. В итоге самый быстрый компьютер потребляет столько же энергии, сколько 176 000 лампочек.
Д-р Джефф Лайтон, технолог Dell корпорации по производству компьютеров, пишет в блоге: «Эти системы очень громоздкие, дорогие и энергозатратные».
Конечно, мозгу тоже требуется энергия. Он получает её из еды, для производства которой в современной сельскохозяйственной системе требуется топливо.
Компьютеры, которые мы используем в повседневной жизни, полезны. Но некоторые эксперты сомневаются в полезности суперкомпьютеров.
Газета South China Morning Post опубликовала статью о китайском суперкомпьютере Tianhe-2: «В отличие от персональных компьютеров, которые могут выполнять самые разные задачи –– от обработки текстов до игр и просмотра вэб-страниц, суперкомпьютеры построены для специфических задач. Для изучения их полной вычислительной возможности учёные потратили месяцы, если не годы, для написания и переписывания кодов, чтобы обучить машину эффективно выполнять свою работу».
Старший научный сотрудник из Пекинского компьютерного центра, пожелавший остаться анонимным, сказал South China Morning Post: «Пузырь суперкомпьютеров хуже, чем пузырь рынка недвижимости. Здание простоит десятилетия после того, как его построили, а компьютер, вне зависимости от того, настолько он быстрый по сегодняшним меркам, превратится в хлам уже через пять лет».
Что быстрее: компьютерный модем или человеческий мозг?
Многие учёные пытались измерить скорость обработки информации человеческим мозгом. Цифры, которые они называют, различаются и зависят от использованного подхода. Сравнение скорости модема и «скорости» работы мозга едва ли можно отнести к разряду точных наук.
Во-первых, нужно рассмотреть, сколько битов в секунду может обработать ваш мозг, затем посмотреть, сколько битов в секунду в среднем обрабатывает современный компьютер. Говоря иными словами, надо сравнить, сколько времени компьютеру требуется для загрузки изображения из Интернета, и сколько времени вам нужно, чтобы проанализировать то, что вы видите перед глазами.
Д-р Тор Норретрандерс, профессор философии из Бизнес-школы Копенгагена, написал книгу под названием «Иллюзия пользователя: сокращаем объём сознания», в которой он утверждает, что сознание обрабатывает примерно 40 бит/с, а подсознание — 11 миллионов бит/с.
Австрийский физик-теоретик Герберт В. Франке утверждал, что человеческий разум может осознанно усваивать 16 бит/с и осознанно удерживать в уме 160 бит/с. Он отмечает, что по этой причине ум может упростить любую ситуацию до 160 бит/с.
Фермин Москозо дель Прадо Мартин, когнитивный психолог из Университета Прованса во Франции, определил, что мозг обрабатывает примерно 60 бит/с. В своей статье в журнале Technology Review он сказал, что не уверен насчёт верхнего предела. То есть он не может утверждать, что мозг неспособен обработать больше 60 бит/с.
А теперь посмотрим, насколько быстро работает ваш компьютер дома.
Один мегабит в секунду равен 1 миллиону бит в секунду. Домашние модемы могут работать со скоростью от 50 мегабит в секунду до нескольких сотен мегабит в секунду. Это в миллион раз быстрее, чем ваше сознание, и, по крайней мере, в пять раз быстрее, чем ваше подсознание. То есть в этом отношении компьютеры однозначно превосходят мозг. Разумеется, эти цифры неточные, потому что с человеческим подсознанием многое до конца неясно.
Однако, хотя люди сравнительно медленно воспринимают информацию, то, как они умеют её обрабатывать, впечатляет.
Мы учимся и мы изобретаем
Учёные работают над созданием компьютеров, которые бы обладали творческими способностями. Но в настоящее время самый продвинутый искусственный интеллект в этом отношении уступает даже мозгу людей, живших тысячи лет назад.
Автор и инженер-электромеханик Райан Дьюб в статье для сайта MakeUseOf.com комментирует высказывание писателя Гэри Маркуса: «Фундаментальное различие между компьютерами и человеческим разумом ― это организация памяти».
Дьюб писал: «Чтобы найти информацию, компьютер использует расположения виртуальной памяти. В свою очередь человеческий мозг помнит, где находится информация благодаря намёкам. Они сами по себе являются единицей информации или памяти, связанной с информацией, которую надо найти.
«Это означает, что человеческий разум в состоянии связать между собой практически безграничное количество концепций самыми разными способами, а затем при получении новой информации убрать или восстановить эти связи. Эта особенность позволяет людям выйти за пределы уже изученной информации и создавать новые изобретения и искусство, что является отличительной особенностью человеческой расы».
Мозг мало изучен, и его преимущества до конца не раскрыты
National Geographic иллюстрирует, насколько сложно создать точную модель человеческого мозга. В февральском номере журнала в статье «Новая наука мозга» рассказывается, как учёные создали трёхмерную модель части мозга мыши размером с крупинку соли. Чтобы детально отобразить этот крошечный отдел, они использовали электронный микроскоп и разделили его на 200 секций, каждая толщиной в человеческий волос.
«Чтобы отобразить человеческий мозг схожим образом, потребовалось бы количество данных, превосходящее все тексты во всех библиотеках мира», ―пишет National Geographic.
В 2005 г. исследователи из Калифорнийского университета и Калифорнийского технологического института обнаружили, что лишь некоторые из 100 миллиардов нейронов в мозгу используются для хранения информации о конкретном человеке, месте или концепции. Например, они обнаружили, что когда людям показали фото актрисы Дженнифер Энистон, в мозгу реагировал один конкретный нейрон. А на фото актрисы Хэлли Берри реагировал уже другой нейрон.
Актуальность нейронных сетей
Исследования по искусственным нейронным сетям связаны с тем, что способ обработки информации человеческим мозгом в корне отличается от методов, применяемых обычными цифровыми компьютерами. Мозг представляет собой чрезвычайно сложный, нелинейный, параллельный компьютер. Учеными доказано, что мозг состоит из огромного числа структурных компонентов – нервных клеток, называемых также нейронами. Нейрон создает соединения с другими нейронами, количество которых может составлять от 10 до 100 000 в точках сопряжения. Сигналы, распространяемые по нейронной сети, управляют активностью мозга в течение короткого интервала, а также становятся причиной долговременных изменений состояния самих нейронов и их соединений.
Мозг человека обладает способностью организовывать работу нейронов, так, чтобы они могли выполнять конкретные задачи (такие как распознавание образов, обработку сигналов органов чувств, моторные функции) во много раз быстрее, чем могут позволить самые быстродействующие современные компьютеры. Примером такой задачи обработки информации может служить обычное зрение. В функции зрительной системы входит создание представления окружающего мира в таком виде, который обеспечивает возможность взаимодействия с этим миром. Более точно, мозг последовательно выполняет ряд задач распознавания (например, распознавание знакомого лица в незнакомом окружении). На это у него уходит около 100-200 миллисекунд, в то время как выполнение аналогичных задач даже меньшей сложности на компьютере может занять несколько дней.
Другим примером может служить локатор летучей мыши, представляющий собой систему активной эхо-локации. Кроме предоставления информации о расстоянии до нужного объекта этот локатор предоставляет информацию об относительной скорости объекта, о его размерах и размерах его отдельных элементов, а также об азимуте и высоте движения объекта. Для выделения этой информации из получаемого сигнала крохотный мозг летучей мыши проводит сложные нейронные вычисления. Эхо-локация летучей мыши по своим характеристикам качества и быстродействия превосходит самые сложные приборы, созданные инженерами.
Разработка искусственных нейронных сетей началась в начале ХХ века, но только в 90-х годах, когда вычислительные системы стали достаточно мощными, нейронные сети получили широкое распространение. Создание нейронных сетей было вызвано попытками понять принципы работы человеческого мозга и, без сомнения, это будет влиять и на дальнейшее их развитие. Однако, в сравнении с человеческим мозгом нейронная сеть сегодня представляют собой весьма упрощенную модель, но несмотря на это весьма успешно используются при решении самых различных задач. Хотя решение на основе нейронных сетей может выглядеть и вести себя как обычное программное обеспечение, они различны в принципе, поскольку большинство реализаций на основе нейронных сетей «обучается», а «не программируется»: сеть учиться выполнять задачу, а не программируется непосредственно.
