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计算机VS人脑谁具更强大问题解决能力?事实人脑胜出

驰骋网 时间:2020-11-16 17:06:27 来源:驰骋资讯网
哪个更具强大的问题解决能力——大脑还是计算机?

  北京时间4月18日消息,人类大脑是非常复杂的,包含着1000 多亿个神经元,大约形成100多万亿个神经元连接。人类大脑经常与另一个能解决处理运算的复杂系统进行对比,这个复杂系统是数字计算机。大脑和计算机都包含着大量基本单元,分别是神经元和晶体管,它们被连接到复杂的电路中,处理相关信息,然后通过电子信号进行传输。从整体层面上讲,人类大脑和计算机的架构存在类似之处,包含着独立电路,可用于信息输入、输出、中央信息处理,以及记忆存储。

  哪个更具强大的问题解决能力——大脑还是计算机?考虑到计算机在过去几十年里的快速发展,你可能会认为计算机比大脑更具有优势。计算机能够组装和编程,并能在复杂游戏中击败世界顶尖高手,例如:上世纪90年代机器人击败国际象棋高手,前不久AlphaGo机器人打败世界围棋高手,在电视智力竞赛节目《危险!(Jeopardy!)》、百科全书式的知识竞赛中,机器人脱颖而出,取得优异的成绩。然而,在这项最新研究报告中,人类大脑更高效,在现实生活中比计算机系统更优秀,能够处理大量复杂任务,从拥挤城市街道上识别一辆自行车或者一位特殊行人,甚至人们伸手去拿一杯茶,将它平稳地放在嘴唇上饮用,此外,人类大脑的概念化和创造力比机器人更胜一筹。

  那么为什么计算机擅长完成某些任务,而人类大脑在处理其他事务方面更加优异呢?计算机和人类大脑的对比分析对于计算机工程师和神经科学家具有启发意义,这种对比分析最早源于计算机时代初期,当时有一本简短而具有深刻意义的书——《计算机和人类大脑》,作者是博学家约翰· 冯· 诺依曼(John von Neumann),诺依曼在上世纪40年代设计了一个计算机系统结构,至今该系统仍是大多数现代计算机的基础。

  计算机在基本操作速度方面比人类大脑更具优势,现今个人计算机可以执行基本的操作运算,例如加法运算,速度是每秒100亿次。我们通过神经元传输信息处理过程以及彼此之间通信,能够评估计算出大脑基本信息处理的速度。例如:“激活”神经元的动作电位(action potentials)——神经元细胞附近启动的电信号峰值,并传输至轴突(axons),与下游部分神经细胞相连。

  神经元激活最高频率是每秒1000次,作为另一个实例,神经元主要在叫做突触的轴突末梢特殊结构上释放化学神经递质,将信息传输至伴侣神经元,同时,伴侣神经元在一个叫做突触传递的过程中,将结合的神经传导物质转化为电信号。最快的突触传递大约需要1毫秒时间,因此,无论是在峰值和突触传递方面,大脑每秒最多能执行大约1千次基本运算,也就是比计算机运算速度慢10万倍。

  在基本操作精度方面,计算机比大脑有更多的优势。根据数位(二进制,或者0和1)指派的每个数字,计算机可以使用任何期望的精确度表达数量,例如:32位二进制等于40多亿的十进制。实验性证据表明,由于生物噪声,大部分神经系统存在几个百分点的可变性,最好的情况下精确度达到百分之一,相比之下,人类大脑神经系统的精确度仅是计算机百万分之一。

  然而,大脑所进行的计算速度并不慢,例如:一个职业网球手能观察分析网球的运行轨迹,网球最高运行速度达到每小时160英里,他们根据网球运行位置,快速移动至球场最佳位置,摆动手臂,甩动球拍将网球击打至对方的场地,击打动作是几百毫秒之内完成。此外,大脑完成所有任务(在身体控制帮助下)消耗的能量仅是个人计算机的十分之一。
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