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計算機VS人腦

來(lái)源: 上海網(wǎng)站制作    發(fā)布日期: 2018-07-13 08:52    點(diǎn)擊量: 26805
人腦含有約1000億個(gè)神經(jīng)元,神經(jīng)元之間的連接多達100萬(wàn)億。人們常將人腦與另一套具有強大問(wèn)題解決能力的復雜系統相比較:即數字計算機。人腦和計算機都含有大量基本單元,人腦中為神經(jīng)元,計算機中為晶體管。這些基本單元都可組成復雜回路,處理電信號形式的信息。大體來(lái)看,人腦與計算機的架構十分相似,均由負責輸入、輸出、重要處理和記憶儲存的幾大回路構成。

考慮到計算機技術(shù)在近幾十年中的飛速進(jìn)步,你也許會(huì )認為計算機占了上風(fēng)。經(jīng)過(guò)特殊設計和編程的計算機的確在許多復雜游戲中打敗了人類(lèi)高手,如上世紀90年代打敗了國際象棋大師、前幾年又在圍棋比賽中取勝;計算機在百科知識競賽中也表現突出,如美國電視節目《危險邊緣》。但在許多日常任務(wù)中,人類(lèi)總是完勝計算機,比如在圖片中辨認一輛自行車(chē)、或在擁擠的街道上尋找一名特定的行人,又比如伸手拿過(guò)杯子、并順利將杯子送到嘴邊等等。在概念化和想象力方面,人類(lèi)更是贏(yíng)得毫無(wú)懸念。

為何計算機和人腦擅長(cháng)的任務(wù)各不相同呢?通過(guò)將計算機與人腦進(jìn)行對比,計算機工程師與神經(jīng)科學(xué)家都從中受益頗多。
計算機的基本運算精度也比大腦高出許多。計算機的精度取決于數字位數。例如,32位計算機的精度為2的32次方分之一,約為42億分之一。而證據顯示,在生理噪音的影響下,神經(jīng)系統中涉及的大部分數字(如神經(jīng)元發(fā)射信號的頻率,常用來(lái)代表刺激強度)往往存在百分之幾的誤差,精度最高也只有100分之一。與計算機相比,幾乎只占了個(gè)零頭。
計算機與人腦間的一大差異便是系統內部信息處理模式的不同。計算機任務(wù)主要以串行步驟進(jìn)行,因為工程師在編寫(xiě)程序時(shí),指令也是按時(shí)序排列的。對這種運算模式而言,每一步都必須保證高精度,否則錯誤會(huì )在接下來(lái)的步驟中不斷累積和放大。
然而,人腦的運算既不算慢,也不能說(shuō)不精確。如一名職業(yè)網(wǎng)球運動(dòng)員可以密切追蹤速度高達每小時(shí)250公里的網(wǎng)球的運動(dòng)軌跡,迅速跑到球場(chǎng)上的最佳位置,調整好胳膊姿勢,然后將球打回對手場(chǎng)地。這一切僅需幾百毫秒即可完成。不僅如此,人腦在身體的幫助下完成這些動(dòng)作的能耗僅為個(gè)人電腦的十分之一。大腦是如何辦到的呢?人腦也會(huì )采用串行模式處理信息。例如在打網(wǎng)球時(shí),信息先從眼睛傳遞到大腦,然后傳遞到脊髓,進(jìn)而控制腿部、軀干、胳膊和手腕的肌肉收縮。

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