https://www.toutiao.com/a6539023536873275656/ 如果單純地比數(shù)學運算能力,人腦確實沒有計算機那么快,但是我們要明白一個問題,單純的數(shù)學運算并不是大腦僅有的功能,人的大腦擁有記憶,語言,思維,學習,感知,創(chuàng)造等功能;其中,大腦最獨特的功能就是思維創(chuàng)造,關于大腦的思維,科學家們至今也無法給出一個合理的解釋。 在人類大腦的約幾百億個腦細胞中,每個腦細胞就平均擁有幾百條神經(jīng),而每條神經(jīng)上就擁有幾百個突觸,而每個突觸中就有幾百到幾千個蛋白質(zhì),如果將一個突觸比作一塊芯片中的晶體管,那你算算大腦中有多少個晶體管?但是這些突觸結(jié)構(gòu)并不都是用來進行簡單的運算的,其中還有其他更高級的功能,我們從以下幾個方面來分析一下人腦的就單純的數(shù)學運算能力為什么不如計算機快。 人腦是一個綜合系統(tǒng),不是為解決某一類問題而設計的比如說一個道常規(guī)的積分運算題,如果讓計算機來算,只需要將算法寫入計算機,然后帶入相應的參數(shù),就可以在幾秒內(nèi)出答案,即是一種固定的計算方法,只要計算機的硬件質(zhì)量越高,出答案的速度就越快;但是如果你讓一個人去算同樣的一道積分題,由于他的大腦中沒有這個算法,一切對他來說都是陌生的,所以一切都要自己動手,自己去化簡式子,自己在腦海中想相應的公式定理,想出來之后再帶入式子,等你把結(jié)果算出來后,計算機已經(jīng)算完很久了。所以在這個過程中,人就會比計算機耗費更多的時間在那些次要的事情上,而計算機看起來就更像一步到位。 人腦對信息的計算處理并不都是以數(shù)學結(jié)果表現(xiàn)出來的。這一點非常好理解,比如在馬路中間有一道溝,同時馬路上有一個擁有全世界最先進的芯片為大腦的機器人,且機器人的其他部位也是當今最先進的,當人跨過這個溝時,只需一兩秒就輕松完成,如果讓這個機器人來跨,它會先測量這個溝的大小距離,然后將得到的數(shù)據(jù)帶入計算機,計算機再指揮轉(zhuǎn)動機構(gòu)該也樣轉(zhuǎn)動,電源該輸出多大的電壓,平衡系統(tǒng)該怎樣調(diào)整等等,最后,結(jié)果當然是人類吊打機器人。 在這個過程中,人腦的就發(fā)揮了重大的作用,大腦中的特殊區(qū)域精確地控制身體的各個部分,使其做出完美的動作,這也是機器人無法完成高難度動作的原因;如果在這里非要比信號的處理速度,人腦對信號的處理速度是遠超計算機的,因為人腦突觸中的蛋白質(zhì)分子之間的只有幾納米的距離,因此在這個突觸上一秒就可以運行幾千億次,那所有突觸加起來呢?所以同樣是用電流來傳遞信號,差別就在這里。 綜合上文,就單純數(shù)學運算,計算機可能更勝一籌,但是如果比綜合能力(比如語言,思維,情感,連貫性等),我覺得全世界的計算機加起來都沒有一個人的大腦強。
靜息電位:神經(jīng)元電屬性的起源,神經(jīng)元本身攜帶的電荷叫靜息電位,是指神經(jīng)元細胞膜內(nèi)外兩側(cè)的電位差。20世紀30年代,靜息電位第一次被生物學家發(fā)現(xiàn),當時所測到的靜息電位大約為-70毫伏。這是比一般的電池都要小得多的電位;一個9伏的電池的電位僅約為9 000毫伏, 神經(jīng)元細胞膜內(nèi)外存在什么樣的差別,從而造就了靜息電位? 靜息電位源于神經(jīng)元細胞膜內(nèi)外兩側(cè)離子濃度差。離子能攜帶正電荷(+)或負電荷(-)。在靜息狀態(tài),與膜外相比,神經(jīng)元細胞膜內(nèi)含有高濃度的正離子,即鉀離子(K+),以及帶負電荷的蛋白質(zhì)分子(A-)。相比之下,在神經(jīng)元細胞膜外含有高濃度帶正電荷的鈉離子(Na+)和帶負電荷的氯離子(Cl-)。 神經(jīng)元內(nèi)外的K+濃度通過細胞膜上允許K+進和出的各種通道來控制。在靜息狀態(tài),允許K+自由通過細胞膜的通道打開,而剛剛提到的Na+和其他粒子的通道通常是關閉的。由于神經(jīng)元內(nèi)原本含有較高的K+濃度,一些K+通過打開的通道外流出神經(jīng)元,使神經(jīng)元內(nèi)側(cè)與外側(cè)的電位差大約為-70毫伏。靜息電位是一種勢能,它為潛在的電脈沖創(chuàng)造了環(huán)境,就像是三峽大壩,在大壩開啟之前一直攔截著三峽。 動作電位:在各個神經(jīng)元上傳送信號。 大多時候神經(jīng)元保持著靜息電位,但是電刺激可以引起動作電位,只有電脈沖達到一定的水平,或閾限時,才能產(chǎn)生動作電位。當脈沖低于這個閾限值,就沒有反應。當脈沖達到閾限值,就可以觀察到一個大得多的信號,即動作電位。有趣的是,加大電擊強度不會增加動作電位的強度。動作電位是全或無的:閾限值下的電刺激不能產(chǎn)生動作電位,而達到閾限值或在閾限之上的電刺激總能產(chǎn)生動作電位。不論電刺激是剛到閾限還是在閾限之上,總是產(chǎn)生特征相同和強度相同的動作電位。 一個神經(jīng)元怎樣與別的神經(jīng)元交流? 當動作電位傳遞到軸突末端,你可能會認為它就停在那兒了。畢竟,神經(jīng)元間的突觸間隔意味著一個神經(jīng)元的軸突和另一個神經(jīng)元的樹突彼此并無真正的接觸。然而,動作電位的電荷依靠一些化學活動可以通過比較狹小的突觸間隔。 軸突通常終結(jié)于突觸小體,這是一個由軸突分化出來的球狀結(jié)構(gòu)。突觸小體聚集了許多小囊泡或“包”,這里面含有神經(jīng)遞質(zhì),是指經(jīng)由突觸向接收的神經(jīng)元樹突傳遞信息的化學物質(zhì)。接收信息的神經(jīng)元樹突上有受體,是指接受神經(jīng)遞質(zhì)并產(chǎn)生或抑制新的電信號的細胞膜部分。當K+和Na+流經(jīng)細胞膜時,它們使發(fā)送信號的神經(jīng)元(或稱之為位于突觸前的神經(jīng)元),從靜息電位變化到動作電位。動作電位由軸突傳遞到突觸小體,并在這里刺激囊泡向突觸間隙釋放神經(jīng)遞質(zhì)。遞質(zhì)在突觸間隙流動,與位于相鄰的接收神經(jīng)元(或稱之為位于突觸后的神經(jīng)元)樹突上的受體部位結(jié)合。一個新的動作電位就在這個神經(jīng)元上產(chǎn)生,并且繼續(xù)沿神經(jīng)元軸突傳向下一個突觸和下一個神經(jīng)元。這種電化學活動稱為突觸傳遞,它使得神經(jīng)元間彼此能夠傳遞信息,最終成為你的思維、情感和行為的生理基礎。 我覺得這其中有一些誤解,結(jié)構(gòu)復雜并不能代表運行速度就一定會快。最簡單的一個例子,汽車比人的結(jié)構(gòu)簡單吧,但人的速度就比汽車跑得慢。除了汽車,幾乎我們?nèi)祟愔圃斐鰜淼拿恳粯訓|西都會在某一方面超越人類。所以,有哪樣東西的結(jié)構(gòu)復雜性超越人類了嗎?好像沒有吧。 這是為什么呢?因為我們制造出來的東西在功能上比較單一,它們都是針對某一方面的功能來設計的。而人類,雖然在單一功能上遠不如這些產(chǎn)品,但是,我們的身體卻幾乎包含了這些產(chǎn)品的所有功能。想想要把全部功能集于一身,復雜性能不高嗎? 大腦方面也是這個意思,雖然在運算速度上不如計算機,但是貴在功能全面上。大腦除了運算,還要兼顧思考,情感控制,身體控制,各類信息收集吸收和處理等等等等。而這些能力都是計算機所沒有的。 因此,計算機其實是大腦某一方面功能的強化,其結(jié)構(gòu)復雜性當然不可能跟整個大腦相比。當某一天計算機能夠全面包含大腦功能的時候,其結(jié)構(gòu)的復雜性也不會比大腦差。。。 舉個通俗的例子。 如果讓你畫一個正方形,你說那很簡單,立刻就畫出來了。 但是,如果讓你一手畫圓,一手畫方呢,你的速度就慢很多了吧? 我們的大腦擁有數(shù)量非常龐大的神經(jīng)元,但是有相當一部分神經(jīng)元用于日常身體運轉(zhuǎn)所需的運算。包括監(jiān)視你的身體內(nèi)環(huán)境,你的條件反射,操控你的身體運動,識別你接收到的信號等等。 而電腦,只需要根據(jù)輸入,根據(jù)設計好的固定程序,輸出結(jié)果就行了,并且你可以控制你的應用的cpu優(yōu)先級,使你的應用分配到更多的系統(tǒng)資源,還可以設計算法,簡化整套計算流程,電腦根本不需要思考,它只需要執(zhí)行就可以了。 人腦卻麻煩的多,你沒有辦法設計一套專用的算法,你也沒法調(diào)用更多的運算資源用于計算,不過有些人可以通過冥想來調(diào)用更多的計算能力,這里先不考慮。你必須按照人腦特定的算法來進行計算,而這個算法有可能又臭又長,但是卻很安全。 總結(jié)一下 1.人腦計算能力很強,不過它在同時運行著很多任務,從而使系統(tǒng)變慢,這和你同時開50個網(wǎng)頁,電腦也會卡一樣。 2.電腦程序的算法可以設計的很精簡,并且可以修改。人腦的算法很復雜,效率很低,并且一旦形成后很難修改。 所以,快慢只是表面現(xiàn)象。其本質(zhì)原因非常復雜。 太復雜的東西看不懂,我覺得大腦處理的不是一個單一的信息,它有很多信息需要處理,再說普通人大腦就開發(fā)了百分之十,達到百分之十五的就是高智商了,百分之二十就是絕頂聰明的人了。我想大腦的開發(fā)應該是先天性的,如果說后天可以開發(fā),我都幾十歲了,自己都用了幾十年了,智商怎么就沒提高呢 人的大腦的思維方式與電腦的思維方式完全不同,結(jié)構(gòu)也完全不同。大腦的計算能力差是進化的結(jié)果,因為人在生存中,不需要太復雜的數(shù)字計算能力。但是大腦在其他方面的能力是超過電腦的。比如控制身體的運動,對環(huán)境的認知分析能力,產(chǎn)生意識,情感,創(chuàng)造性的思維能力,學習能力。人腦的結(jié)構(gòu)比電腦復雜上萬倍,有非常復雜的神經(jīng)希系統(tǒng),這是人的大腦能產(chǎn)生意識的原因。電腦的結(jié)構(gòu)與思維方式與大腦的完全不同,根本不可能產(chǎn)生意識,說把人腦的意識復制到電腦上也是扯淡。意識是有機生命獨有的。 這是因為人腦處理的是自然數(shù)據(jù),電腦處理的是二進制數(shù)據(jù),自然數(shù)據(jù)比二進制數(shù)據(jù)復雜。比如一位數(shù)加減乘除,那么人腦就要背誦加減乘除四種運算口訣,每種運算有100條口訣。而二進制只有0和1,每種運算只有4個變化。 很簡單因為不是機械還有開發(fā)度的問題,右腦全開人類所有有史以來的知識都能存儲下來,至于運算速度等量子計算機發(fā)明普及了,可以通過量子編程加速人腦開發(fā)提升運算效率,大腦說白了就是臺大型生物量子計算機 人類大腦最厲害的人也就開發(fā)了不到20%,剩下的絕大部分還沒被開發(fā)到,如果開發(fā)到50%以上就是神的級別了,計算機是死的,人是活的,沒法比! 人腦之所以在簡單數(shù)學計算上比計算機慢,其根本原因是傳輸信息的方式不同,人的神經(jīng)系統(tǒng)信號是依靠某個物理效應,比如壓電效應,逐個細胞一一傳遞的,比起導線傳輸電流要慢得多。但是人腦對信息的處理是幾萬路并行,并且是多核處理 ,所以總效率還是很高的,尤其在處理復雜問題以及分析陌生環(huán)境時。 專注科學問答,歡迎關注與討論
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來自: 山峰云繞 > 《生物物理腦神經(jīng)科學腦掃描》