In diesem Beitrag beantworten wir die Frage „Wie viele Berechnungen pro Sekunde kann das menschliche Gehirn durchführen?“ Wir werden Ihnen erklären, wie das menschliche Gehirn mit großen Computern verglichen wurde und wie sie versucht haben, die Anzahl der Berechnungen pro Sekunde zu überschreiten, die unsere Gehirnmaschine ausführen kann.
Wie viele Berechnungen pro Sekunde kann das menschliche Gehirn durchführen?
Das menschliche Gehirn kann eine Milliarde Milliarden Berechnungen pro Sekunde durchführen, und hier finden normalerweise Vergleiche mit aktuellen Supercomputern statt.
Das Leben ist Rhythmus, es ist Geschwindigkeit. Tatsächlich ist das erste Symptom, dass etwas nicht stimmt, wenn wir feststellen, dass der Rhythmus angehalten ist: Wenn das Herz schneller oder langsamer als normal schlägt, wenn unsere Mitglieder nicht so schnell reagieren, wie wir möchten, wenn Gedanken fließen langsamer.
Ein Großteil der inneren Uhr unseres Lebensrhythmus befindet sich in einem der schnellsten Werkzeuge, die die Natur gebaut hat: dem menschlichen Gehirn.
Wenn wir eine Sekunde unseres Lebens in Zeitlupe filmen könnten, würden wir sehen, dass das Gehirn diese Zeit braucht, um in Aufruhr zu geraten. In einer Sekunde verbindet sich jedes Neuron etwa 200 Mal mit einem anderen, das heißt, es registriert etwa 20.000.000.000.000.000 Informationsbits pro Sekunde (20 Billionen Impulse voller Informationen). So mächtig es auch ist, keine Maschine kann diese Geschwindigkeit nachahmen.
Tatsächlich haben Wissenschaftler des Okinawa Institute of Technology versucht, die Aktivität einer Sekunde Gehirnleben auf einem Computer zu reproduzieren. Es dauerte 83 Tausend Prozessoren mit der höchstmöglichen Rechenleistung und 40 Minuten Arbeit, um der Effizienz einer einzigen Sekunde unserer Neuronen nahe zu kommen.
Trotz der schwer fassbaren Geschwindigkeit, mit der Informationen durch unser neuronales Netzwerk fließen, kann es bis zu sechs Stunden dauern, bis sich ein Erlebnis als Langzeitgedächtnis konsolidiert. Das Gedächtnis ist viel langsamer als das Denken.
Ein grundlegender Bestandteil unserer bewussten Erfahrung, das Nervensystem, ist noch schneller. Nerven bestehen aus Bündeln von Nervenfasern, die Aktionspotentiale an das Nervensystem oder vom Nervensystem an die Muskeln übertragen.
Allerdings sind nicht alle Nervenfasern gleich. Einige haben einen größeren Durchmesser, und diese übertragen das Potenzial im Allgemeinen schneller, das Aktionspotential in den dickeren Fasern wird mit einer Geschwindigkeit von 120 Metern pro Sekunde übertragen, der Geschwindigkeit eines Formel-1-Autos.
In den feinsten Fasern hingegen beträgt die Übertragungsgeschwindigkeit einen halben Meter pro Sekunde, die eines Mannes, der in Bezug auf empfindliche Erfahrung geht, laut einer Studie der Neurologin Mary Potter vom Massachusetts Institute of Technology (MIT) können wir ein Bild in nur 13 Millisekunden verarbeiten.
Das Sehen ist der schnellste unserer Sinne, während der Geschmack der langsamste ist: Es dauert 500 Millisekunden, um einen Geschmack zu identifizieren, da Informationen in Bezug auf Geruch und Berührung mit den von Thermorezeptoren angebotenen Daten verknüpft und verknüpft werden müssen (wie im Fall von scharfem Essen).
Was sind Petaflops?
Ein Wert ist ein Maß für die Rechenleistung und „peta“ bedeutet 1015. Ein Petaflops bedeutet also, dass ein Computer 1.000.000.000.000.000 grundlegende Rechenoperationen pro Sekunde ausführen kann.
Der menschliche visuelle Kortex arbeitet mit einer Geschwindigkeit von einem Petaflops.
Ein Petaflops ist eine Einheit zur Messung der Rechenleistung von Gleitkommaoperationen, bei denen es sich um Operationen handelt, die arithmetische Operationen mit extrem großen und kleinen reellen Zahlen erfordern.
Das Akronym für Gleitkommaoperationen pro Sekunde ist FLOPS (Floating poitn operations per seconds).
Operationen, bei denen Einheiten größer als ein FLOPS verwendet werden, werden im Internationalen Einheitensystem durch Präfixe wie Mega, Giga, tera ausgedrückt. Insbesondere ist ein Petaflops 1015, obwohl es größere Einheiten gibt, die alle Namen von Süßigkeiten tragen (Zettaflops 1021 oder Yottaflops 1024).
Supercomputer wie Chinas Tianhe 1A (2.5 peta) oder Blue Waters, entwickelt von der Universität Illiniois, kann eine maximale Leistung von 10 Petaflops und eine nachhaltige Leistung von einem Petaflops haben, so dass im Prinzip das Potenzial der Berechnung benötigt wird, um Gehirnprozesse zu simulieren.
Ein Supercomputer benötigt 40 Minuten, um eine Sekunde Gehirnaktivität zu simulieren
Die Simulation des menschlichen Gehirns ist so kompliziert, dass selbst einer der leistungsstärksten Supercomputer der Welt dies kaum tun konnte, nachdem er vierzig Minuten lang Daten verarbeitet hatte, mit einem Ergebnis, das einer einzigen Sekunde Gehirnaktivität entspricht.
Der fragliche Supercomputer ist der Fujitsu K, ein „former First“ auf der TOP500-Liste, und die Aufgabe erforderte fast 83.000 Prozessoren.
Silizium hat in den letzten Jahren spektakuläre Fortschritte gemacht, aber aus verschiedenen Blickwinkeln ist der beste Computer immer noch zwischen unseren Ohren, daher das enorme Interesse, das mit dem Studium seiner Funktionsweise verbunden ist.
Obwohl Experten bereits wissen, wie man sich einem Gehirnsimulationsprojekt stellt, ist die Wahrheit, dass die Rechenleistung dafür nicht verfügbar ist, eine bemerkenswerte Tatsache, wenn man bedenkt, dass es Supercomputer gibt, die bereits das Ziel haben, die Barriere von hundert Petaflops zu überwinden . Nehmen wir zum Beispiel den Supercomputer K von Fujitsu.
Zu dieser Zeit belegte K den ersten Platz in der TOP500-Liste und bleibt dank seiner zehn Petaflops immer noch auf dem vierten Platz.
Angesichts dieses Simulationsprojekts gelang es dem Supercomputer K jedoch kaum, das Äquivalent einer Sekunde Gehirnaktivität zu reproduzieren … nachdem er vierzig Minuten lang Zahlen gekaut hatte.
Laut den Forschern, die an der Simulation teilgenommen haben, wurden insgesamt 82.944 Prozessoren mit K verwendet, um ein Netzwerk von 1.730 Millionen Nervenzellen zu schaffen, die mit 10,73 Milliarden (unseren Milliarden) Synapsen verbunden sind.
Die Simulation, basierend auf der Open-Source-Software NEST, verfügte über ein Petabyte RAM. Wir sprechen von abschreckenden Hardwareressourcen im Vergleich zu persönlichen Systemen, aber trotz dieser Zahlen repräsentierte die Simulation nur 1 Prozent des neuronalen Netzwerks im menschlichen Gehirn.
Die Forscher machten deutlich, dass das Hauptziel nicht darin bestand, neue Informationen über die Gehirnaktivität zu entdecken, sondern sich stattdessen diesem Modell zuzuwenden, um sowohl die Fähigkeiten der Simulationsumgebung als auch des Supercomputers K zu testen.
Wenn wir den Zahlen linear folgen würden, würden hundert K Systeme benötigt, um mit dem neuronalen Netzwerk des menschlichen Gehirns übereinzustimmen, und dennoch gäbe es viele Ungenauigkeiten zu korrigieren. Schließlich waren die Synapsenverbindungen zufällig.
Wie viele Berechnungen pro Sekunde kann das menschliche Gehirn durchführen?
Menschen träumen oft davon, unsere geistigen Fähigkeiten zu verbessern, was nicht falsch ist. Wir achten jedoch selten darauf, wie fabelhaft die menschliche Physiognomie ist und wie sie funktioniert, und verpassen daher die Gelegenheit, uns für das zu bedanken, was wir haben.
Unser Gehirn hat Milliarden von Neuronen, die Nachrichten über Synapsen ein- oder zweimal pro Sekunde senden, was zusätzlich zu allen anderen Gehirnaktivitäten ist; Jede Sekunde unseres Lebens werden die Synapsen des Gehirns mehr als 18 Billionen Mal aktiviert, und das, wenn sie im untersten Spektrum ihrer Kapazität arbeiten.
Die Zahlen sind so beeindruckend, dass es schwer vorstellbar sein kann, aber was noch schockierender ist, ist zu glauben, dass unser Gehirn 85 Milliarden Neuronen hat, die elektrische Signale, die als Synapsen bekannt sind, mit einer solchen Geschwindigkeit senden, dass jede Sekunde dazwischen. 18 und 640 Milliarden Signale, die durch unser Gehirn gehen.
Lassen Sie uns diese Daten relativieren und einen Vergleich mit einem japanischen Supercomputer anstellen, der bis 2011 der schnellste der Welt war und derzeit Schritt 7 belegt.
Diese Maschine führte 2013 eine Simulation durch, um die Aktivität des menschlichen Gehirns nachzuahmen, in der ihre 83 Tausend Prozessoren 1, 73 Milliarden virtuelle Neuronen simulierten, die durch 10, 4 Milliarden Synapsen verbunden waren, was, obwohl es viel zu sein scheint, nur 1% eines menschlichen Gehirns ausmacht.
Überraschenderweise gelang es der Maschine, das Äquivalent von 1 Sekunde menschlicher Gehirnaktivität zu simulieren; Das einzige Detail ist, dass er nicht 1 Sekunde, sondern 40 Minuten brauchte, um es zu bekommen.
Trotzdem glauben die beteiligten Experten, dass dies ein positives Zeichen ist, dass es in Zukunft möglich sein wird, Simulationen der Gesamtkapazität des menschlichen Gehirns durchzuführen.
Wenn Sie also das nächste Mal denken, dass Ihr Gehirn schneller sein sollte, nehmen Sie sich einen Moment Zeit, um über das Wunder nachzudenken, das es bereits ist, und seien Sie dankbar dafür.
HÄUFIG GESTELLTE FRAGEN: Wie viele Berechnungen pro Sekunde kann das menschliche Gehirn durchführen?
Wie viele Operationen kann das menschliche Gehirn ausführen?
Es wird geschätzt, dass unser Gehirn in der Lage ist, etwa 10.000 Billionen Berechnungen pro Sekunde durchzuführen, und hier finden normalerweise Vergleiche mit aktuellen Supercomputern statt.
Wie viel Rechenleistung hat das menschliche Gehirn?
Das Gehirn verbraucht etwa 20 W Leistung, während Supercomputer bis zu 1 MW oder in der Größenordnung von 100.000 mehr verbrauchen können (Hinweis: Die Landauer-Grenze liegt bei Raumtemperatur bei 3,5 × 1020 op / s / Watt).
In Bezug auf das Gedächtnis beispielsweise legen verschiedene Studien seit Jahren das Gedächtnis des Gehirns zwischen zehn und einhundert Terabyte fest.
Wie viele Informationen kann das Gehirn an einem Tag aufnehmen?
Das menschliche Gehirn hat eine Billion Neuronen, und jedes bildet tausend Verbindungen mit anderen, so dass sie gleichzeitig an mehreren Erinnerungen arbeiten können. Wenn wir die Kapazität unseres Gehirns messen würden, könnten wir sagen, dass es fast 2, 5 Petabyte (eine Million Gigabyte) beträgt.
Wie viele Berechnungen pro Sekunde kann ein normaler Computer durchführen?
Je nach Qualität des Computers ist er umso schneller, je moderner er ist, dh ein Desktop-Computer kann 100 Millionen Vorgänge pro Sekunde ausführen, einige erreichen zwischen 150 und 200 Millionen Vorgänge pro Sekunde.
Ist Ihr Gehirn leistungsfähiger als ein Computer?
Ein typischer Computer läuft mit etwa 100 Watt Leistung. Ein menschliches Gehirn hingegen benötigt etwa 10 Watt. Das ist richtig, Ihr Gehirn ist zehnmal energieeffizienter als ein Computer.
In diesem Beitrag haben wir die Frage „Wie viele Berechnungen pro Sekunde kann das menschliche Gehirn durchführen?“ Wir haben Ihnen erklärt, wie das menschliche Gehirn mit großen Computern verglichen wurde und wie sie versucht haben, die Anzahl der Berechnungen pro Sekunde zu überschreiten, die unsere Gehirnmaschine ausführen kann.
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