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人腦和電腦哪個更厲害呢?用科學來解釋

有人拿天才和超級計算機作比較,其實這沒有可比性,因為人腦在某些方面遠遠比不上電腦,但是電腦這個人工智慧的產物又是人類創造的。那麼我來談談我對於這個問題的看法吧。

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人腦和電腦哪個更厲害呢?用科學來解釋

1、“硬體”區別

人腦依靠什麼來傳輸訊號?

這取決於電化學過程。傳輸速度約為100m/s,誤差高達1/100。

計算機傳輸的訊號速度為2000萬米/秒,約為光速的70%,訊號可精確控制在1.42億左右。

一般來說,大腦中的神經元處理訊號的速度比計算機中的電晶體慢1000萬倍。計算機處理資訊的準確性是人腦的數百萬倍。

此外,與計算機相比,人體是一個耗散系統。它需要不斷的新陳代謝來維持系統的良好執行。只要系統關閉,系統就會直接崩潰。因此,要單獨維持這個系統,大腦需要消耗巨大的能量。

你跳動的心臟,體內不停的荷爾蒙,哪一種不需要能量來維持?但是神經元的訊號傳遞很慢。我們該怎麼辦?當然,它是為了增加神經元的數量,並透過數量來彌補計算能力的不足,這是一個奇蹟。

為了維持這種高科技新陳代謝的耗散系統,人腦擁有1000億個神經元、100萬億個突觸連線,這個數量十分巨大。

人腦和電腦哪個更厲害呢?用科學來解釋


上圖為神經元示意圖

事實上,一隻小螞蟻擁有250000個神經元和數十億的計算能力,相當於一臺普通計算機。高計算能力只在動物身上常見,而人類並不是特例。

根據神經元的數量,大象(2570億個神經元)的總計算能力甚至可以達到人類的兩倍多。但大象在智力和抽象思維方面遠低於人類。人腦的核心是大腦皮層。事實上,人腦的功能分為不同的區域。經典理論是三位一體理論。

人腦和電腦哪個更厲害呢?用科學來解釋


上圖為三位一體理論簡易示意圖

一般來說,大腦皮層是人類最高的神經中樞。人們最關心的感官、語言、思維和意志是由大腦皮層支配的。人類大腦皮層的神經元數量為140億,總的計算能力應該在10^14到10^15之間。換句話說,大腦皮層的計算能力只佔整個大腦的15%左右。大腦皮層的主要功能是視覺、聽覺、體感、運動和相關接觸區。



上圖為人腦的功能分割槽

真正可以用於思考的計算能力的比例更小。

正是由於這個原因,在長期的進化過程中,大腦已經成為一個極其節能的系統(儘管如此,它仍佔總能耗的20%)。

它處理各種資訊,力求卓越。例如,眼睛接收到的訊號是高畫素(數千萬)和大記憶體,但一旦被大腦處理,它們就會直接轉換成幾個位元組並存儲在大腦中。無與倫比的“垃圾”的第一級快取甚至讓你在10分鐘內就記不起剛剛讀過的圖片、音樂和書籍的細節。看看這個世界上有多少強迫症患者。如果這個級別的快取不是太垃圾,那麼您需要在哪裡反覆確定它是否關閉。

然而,仍然有一些優勢。低位元組處理可以使人腦比普通計算機儲存更多的總資訊。當回憶時,大腦會使用超級大腦補償能力來彌補丟失的細節。然而,由於太多的生物噪音,大腦可能會製造出一些原始圖片根本沒有的東西。

當你和你的朋友談論某件事時,你認為你已經看到、聽到、聞到了,但你的朋友卻沒有經歷過。真奇怪。你認為你的大腦有問題(人們真的沒有問題,只是例行地改變資料)。如果我們的意志是我們大腦中的管理者,那麼這也是一個許可權極低的管理者。我們不僅沒有控制中心的權力,連軟體也只能控制一半(自主神經不受意志控制)。

您認為重要的記憶體或資訊會被任意刪除,這是一項例行操作。我們的大腦每天接收各種新資訊。舊的資訊不是按照我們的意願傳遞的。每一天,我們都在不斷地丟失位元組,並逐漸變得扭曲。幾年後,你翻看舊照片,呃,這個小朋友其實是我?

甚至有些大腦資訊被處理得無法識別。他們經常覺得有人迫害自己,導致精神分裂症或其他什麼。有時一些資訊也會影響CPU的功能,導致抑鬱症。過多的生物噪聲也使得人類的浮點運算能力低得離譜。

自古以來,你們就囊括了人類最優秀的大腦,包括牛頓、尤拉、高斯、黎曼、愛因斯坦和楊振寧等。所有這些加起來,浮點運算能力並不比計算器強。計算機的浮點運算能力至少是人類的數十萬倍。人類計算圓周率已經有1000多年了,其能力和計算機相比相差太多。

2、“軟體”區別

人之所以為人,因為它具有創造力,在這方面,人腦與計算機相比仍然具有突出的優勢:大腦神經元之間的連線強度可以根據活動和經驗進行修改。

無論你是學滑冰、看書還是玩遊戲,神經網路都會在反覆訓練的過程中逐漸提高準確性和速度。即使在不斷學習的過程中,新的突觸連線也會誕生。人腦之所以具有這些能力,是因為人腦實際上是一個超級多核處理器(大腦皮層可以劃分多少個核心區域),具有多層結構的深度學習模式。深度學習的機制不僅存在於人類,基本上也存在於任何哺乳動物的大腦中。

這種複雜性遠遠超過了目前的超級計算機。

因此,人腦在策略、思維、藝術和語言方面都具有非凡的優勢。雖然現在的人工智慧可以學習藝術,甚至可以創造藝術,並製作出遠遠超出普通人的作品。但事實上,這主要體現在計算機準確性的優勢上。例如,如果你讓電腦學習射擊,它可以透過學習非常準確地投擲,但你不可能讓他玩。今天的人工智慧只是處於學習射擊的階段。

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上圖為人機圍棋大戰

阿爾法狗看起來很酷,但它的“思考”過程實際上模仿了人類神經網路,屬於全域性操作。由於計算機的高精度優勢,我們可以透過模仿神經網路的皮毛來獲得比人類更好的計算能力。因此,阿爾法犬在全方位學習中擊敗人類也就不足為奇了。

人腦通常採取更模糊(精度太低)和更高效(人腦更擅長經驗判斷)。但就思維方式而言,阿爾法狗的神經網路與人類相比非常簡單。此外,透過圍棋的人類思維可以完全應用於其他事物。

人腦中有一個區域叫做間腦。

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上圖為腦間位置示意圖

這個人是處理資訊的中介,也就是說,他負責把各種資訊傳遞給大腦。視覺資訊被傳送到視覺區域,聽覺資訊被傳送到聽覺區域,味覺、觸覺和嗅覺都要透過間腦。

有些人的間腦努力工作,盡一切努力使大腦成為中央處理器。什麼樣的資訊被誠實地傳遞到什麼地區。然而,這類人的表現更讓人覺得低情商,但是這類人效率更高,就像有些天才性格都十分古怪。有時,它們的間腦在傳遞視覺訊號時會給出聽覺點,在傳遞聽覺訊號時會給出味覺點。

然而,這些訊號在不同地區反覆跳躍。你是否曾感覺到,當你聽到背景音樂時,你的大腦會自動匹配背景音樂對應的場景和情節。當這個頻率太高時,人們會有一種極端的反應,即心理問題。當這個頻率恰到好處時,這就是人們所說的靈感。所以你看,很多藝術家在精神上與普通人不同,因為他們的間腦和你的不一樣。

正是由於這種奇怪的功能,我們才有創造力、藝術靈感、幽默感等等。你讓CPU做這樣的訊號處理?恐怕它不是每分鐘都崩潰。人腦的優勢在於創造,電腦的優勢在於計算,人們是無法與其比較的。人們沒有那樣強大的能力,所以他們製造了各種工具。

因此,不要將人腦與計算機進行比較,而是計算和處理資料。人們當然沒有優勢。這可以說是一次徹底的失敗,但人腦的優勢始終是創造力。創造是人類大腦應該做的。

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分類: 數碼
時間: 2021-12-07

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