i dette indlæg skal vi svare på spørgsmålet “hvor mange beregninger pr. sekund kan den menneskelige hjerne gøre?”Vi vil forklare dig, hvordan den menneskelige hjerne er blevet sammenlignet med store computere, og hvordan de har forsøgt at overskride antallet af beregninger pr.
hvor mange beregninger pr. sekund kan den menneskelige hjerne gøre?
den menneskelige hjerne kan foretage en milliard milliarder beregninger i sekundet, og her forekommer sammenligningerne med nuværende supercomputere normalt.
livet er rytme, det er hastighed. Faktisk er det første symptom på, at der er noget galt, når vi opfatter, at rytmen er sat på pause: når hjertet slår hurtigere eller langsommere end normalt, når vores medlemmer ikke reagerer så hurtigt, som vi vil på vores kommandoer, når tankerne flyder langsommere.
meget af det indre ur i rytmen i vores liv ligger i et af de hurtigste værktøjer, som naturen har bygget: den menneskelige hjerne.
hvis vi kunne filme et sekund af vores liv i langsom bevægelse, ville vi se, at hjernen tager den tid at blive forvirret. I et sekund forbinder hver neuron med en anden omkring 200 gange, det betyder, at den registrerer omkring 20.000.000.000.000.000 bits information pr.sekund (20 billioner impulser fulde af information). Så kraftig som den er, kan ingen maskine efterligne den hastighed.
faktisk forsøgte forskere fra Institut for teknologi at reproducere aktiviteten af et sekund af hjernelivet på en computer. Det tog 83 tusind processorer med den højest mulige computerkraft og 40 minutters arbejde at komme tæt på effektiviteten af et enkelt sekund af vores neuroner.
på trods af den undvigende hastighed, hvormed information strømmer gennem vores neurale netværk, kan en oplevelse tage op til seks timer at konsolidere som en langtidshukommelse. Hukommelsen er meget langsommere end at tænke.
en grundlæggende komponent i vores bevidste oplevelse, nervesystemet, er endnu hurtigere. Nerver består af bundter af nervefibre, som overfører handlingspotentialer til nervesystemet eller fra nervesystemet til musklerne.
imidlertid er ikke alle nervefibre de samme. Nogle er større i diameter, og disse transmitterer generelt potentialet hurtigere, handlingspotentialet i de tykkere fibre transmitteres med en hastighed på 120 meter pr.
i de fineste fibre er transmissionshastigheden på den anden side en halv meter i sekundet, den for en mand, der går, hvad angår følsom oplevelse, ifølge en undersøgelse udført af neurolog Mary Potter, fra Massachusetts Institute of Technology (MIT), kan vi behandle et billede på kun 13 millisekunder.
syn er den hurtigste af vores sanser, mens smag er den langsomste: det tager 500 millisekunder at identificere en smag, da information relateret til lugt og berøring skal være knyttet og knyttet til de data, der tilbydes af termoreceptorer (som i tilfælde af krydret mad).
Hvad er petaflops?
en flops er et mål for beregningsmæssige ydeevne og” peta ” betyder 1015. Så en petaflops betyder, at en computer kan udføre 1.000.000.000.000.000 grundlæggende aritmetiske operationer pr.
den menneskelige visuelle bark opererer med en hastighed på en petaflops.
en petaflops er en enhed, der bruges til at måle beregningsydelsen af flydende punktoperationer, som er de operationer, der kræver aritmetiske operationer med ekstremt store og små reelle tal.
akronymet til at udtrykke floating point operations per second er FLOPS (Floating poitn operations per second).
operationer, hvor enheder, der er større end en FLOPS, anvendes, udtrykkes i det internationale system af enheder med præfikser som mega, giga, tera. Specifikt er en petaflops 1015, selvom der er større enheder alle sammen med navne på slik (settaflops 1021 eller yottaflops 1024).
supercomputere som Kinas Tianhe 1A (2.5 peta) eller blåt vand, udviklet af University of Illiniois, kan have en maksimal ydelse på 10 petaflops og en vedvarende ydelse af en petaflops, så i princippet er potentialet for beregning nødvendig for at simulere hjerneprocesser.
en supercomputer tager 40 minutter at simulere et sekund af hjerneaktivitet
simulering af den menneskelige hjerne er så kompliceret, at selv en af de mest magtfulde supercomputere på planeten næppe kunne gøre det efter at have behandlet data i et rum på fyrre minutter, med et resultat svarende til et enkelt sekund af hjerneaktivitet.
den pågældende supercomputer er Fujitsu K, en “tidligere først” på TOP500-listen, og opgaven krævede næsten 83.000 processorer.
Silicon har gjort spektakulære fremskridt i de senere år, men fra forskellige synspunkter er den bedste computer stadig mellem vores ører, og dermed den enorme interesse, der er forbundet med at studere dens drift.
selvom eksperter allerede ved, hvordan man står over for et hjernesimuleringsprojekt, er sandheden, at processorkraften til at gøre det ikke er tilgængelig, en slående kendsgerning, hvis vi overvejer, at der er supercomputere, der allerede har målet om at overvinde barrieren for hundrede petaflops . Tag for eksempel supercomputeren K, oprettet af Fujitsu.
på det tidspunkt tog K førstepladsen på TOP500-listen, og takket være sine ti petaflops forbliver han stadig på fjerdepladsen.
men da supercomputeren k stod over for dette simuleringsprojekt, lykkedes det næppe at gengive ækvivalenten med et sekund af hjerneaktivitet … efter at have tygget tal i fyrre minutter.
ifølge forskerne, der deltog i simuleringen, blev i alt 82.944 processorer med K til deres rådighed brugt til at skabe et netværk på 1.730 millioner nerveceller, forbundet med 10,73 milliarder (vores milliarder) synapser.
simuleringen, baseret på open source-programmet NEST, havde til rådighed om en petabyte RAM. Vi taler om nedkøling af udstyrsressourcer sammenlignet med personlige systemer, men på trods af disse tal kom simuleringen kun til at repræsentere 1 procent af det neurale netværk i den menneskelige hjerne.
forskerne gjorde det klart, at hovedmålet ikke var at opdage nye oplysninger om hjerneaktivitet, men i stedet henvendte sig til denne model for at teste både simuleringsmiljøets muligheder og supercomputeren K.
hvis vi adlyder tallene lineært, ville det tage hundrede k-systemer at matche det neurale netværk i den menneskelige hjerne, og alligevel ville der være mange unøjagtigheder at korrigere. Synapsforbindelserne var trods alt tilfældige.
så hvor mange beregninger pr. sekund kan den menneskelige hjerne gøre?
mennesker fantaserer ofte om at forbedre vores mentale evner, hvilket ikke er forkert. Vi er dog sjældent opmærksomme på, hvor fabelagtig den menneskelige fysiognomi og hvordan den fungerer, og derfor savner vi en mulighed for at takke for det, vi har.
vores hjerne har milliarder af neuroner, der sender beskeder over synapser en eller to gange i sekundet, hvilket er ud over al anden hjerneaktivitet; hvert sekund af vores liv aktiveres hjernens synapser mere end 18 billioner gange, og det når de arbejder i det laveste spektrum af deres kapacitet.
tallene er så imponerende, at det kan være svært at forestille sig, men hvad der er endnu mere chokerende er at tro, at vores hjerne har 85 milliarder neuroner, der sender elektriske signaler kendt som synapser med en sådan hastighed, at hvert sekund imellem. 18 og 640 milliarder signaler, der passerer gennem vores hjerne.
lad os sætte disse data i perspektiv og sammenligne med en japansk supercomputer, der indtil 2011 var den hurtigste i verden, og som i øjeblikket indtager trin nummer 7.
denne maskine udførte en simulering i 2013 for at efterligne aktiviteten i den menneskelige hjerne, hvor dens 83 tusind processorer simulerede 1, 73 milliarder virtuelle neuroner, forbundet med 10, 4 milliarder synapser, som, selvom det ser ud som meget, kun er 1% af en menneskelig hjerne.
overraskende lykkedes det maskinen at simulere svarende til 1 sekund af menneskelig hjerneaktivitet; den eneste detalje er, at det tog ham ikke 1 sekund, men 40 minutter at få det.
på trods af dette mener de involverede eksperter, at dette er et positivt tegn i fremtiden vil det være muligt at lave simuleringer af den samlede kapacitet i den menneskelige hjerne.
så næste gang du finder dig selv i at tænke, at din hjerne skal være hurtigere, skal du tage et øjeblik til at reflektere over det vidunder, det allerede er, og være taknemmelig for det.
ofte stillede spørgsmål: Hvor mange beregninger per sekund kan den menneskelige hjerne gøre?
hvor mange operationer kan den menneskelige hjerne gøre?
det anslås, at vores hjerner er i stand til at udføre omkring 10.000 billioner beregninger pr.
hvor meget computerkraft har den menneskelige hjerne?
hjernen bruger omkring 20 V strøm, mens supercomputere kan bruge så meget som 1 MVH eller i størrelsesordenen 100.000 mere (Bemærk: Landauer-grænsen er 3,5 liter 1020 op / sek / vand ved stuetemperatur).
med hensyn til hukommelse har for eksempel forskellige undersøgelser i årevis sat hjernens hukommelse mellem ti og hundrede terabyte.
hvor meget information kan hjernen tage på en dag?
den menneskelige hjerne har en billion neuroner, og hver danner tusind forbindelser med andre, så de kan arbejde på flere minder på samme tid. Hvis vi målte kapaciteten i vores hjerne, kunne vi sige, at den er tæt på 2, 5 petabyte (en million gigabyte).
hvor mange beregninger pr. sekund kan en normal computer gøre?
afhængigt af computerens kvalitet, jo mere moderne det er, jo hurtigere er det, det vil sige en stationær computer er i stand til 100 millioner operationer PPR sekund, nogle når mellem 150 og 200 millioner operationer pr.
er din hjerne stærkere end en computer?
en typisk computer kører på omkring 100 strøm. En menneskelig hjerne, på den anden side, kræver omkring 10 vand. Det er rigtigt, din hjerne er ti gange mere energieffektiv end en computer.
i dette indlæg besvarede vi spørgsmålet “hvor mange beregninger pr. sekund kan den menneskelige hjerne gøre?”Vi har forklaret dig, hvordan den menneskelige hjerne er blevet sammenlignet med store computere, og hvordan de har forsøgt at overskride antallet af beregninger pr.
hvis du har spørgsmål eller kommentarer, så lad os det vide!
Martins, N. R. B., Angelica, A., Chakravarthy, K., Svidinenko, Y., Boehm, F. J., Opris, I., … Freitas, R. A. (2019). Menneskelig Hjerne / Cloud Interface. Grænser inden for Neurovidenskab, 13. https://doi.org/10.3389/fnins.2019.00112
Vu, T., Dufford, A. J., Mackie, M.-A., Egan, L. J., & Fan, J. (2016). Kapaciteten af kognitiv kontrol estimeret ud fra en perceptuel Beslutningstagningsopgave. Videnskabelige Rapporter, 6(1). https://doi.org/10.1038/srep34025
Chen, S., Han, Han, Han, Han, Han, Li, R., Ju, H., … Niu, B. (2019). Hvor stor Data og højtydende Computing drev hjernevidenskab. Genomik, Proteomik & Bioinformatik, 17(4), 381-392. https://doi.org/10.1016/j.gpb.2019.09.003