En este post vamos a responder a la pregunta «¿Cuántos cálculos por segundo puede hacer el cerebro humano?»Les explicaremos cómo se ha comparado el cerebro humano con las grandes computadoras y cómo han intentado superar el número de cálculos por segundo que puede realizar nuestra máquina cerebral.
¿Cuántos cálculos por segundo puede hacer el cerebro humano?
El cerebro humano puede hacer un billón de cálculos por segundo, y aquí las comparaciones con las supercomputadoras actuales generalmente ocurren.
La vida es ritmo, es velocidad. De hecho, el primer síntoma de que algo está mal es cuando percibimos que el ritmo está en pausa: cuando el corazón late más rápido o más lento de lo normal, cuando nuestros miembros no responden tan rápido como queremos a nuestras órdenes, cuando los pensamientos fluyen con más lentitud.
Gran parte del reloj interno del ritmo de nuestra vida reside en una de las herramientas más rápidas que la naturaleza ha construido: el cerebro humano.
Si pudiéramos filmar un segundo de nuestras vidas en cámara lenta, veríamos que el cerebro tarda ese tiempo en convertirse en un hervidero. En un segundo, cada neurona se conecta con otra unas 200 veces, lo que significa que registra unos 20.000.000.000.000.000 de bits de información por segundo (20 billones de impulsos llenos de información). Tan potente como es, ninguna máquina puede imitar esa velocidad.
De hecho, científicos del Instituto de Tecnología de Okinawa intentaron reproducir la actividad de un segundo de la vida cerebral en una computadora. Se necesitaron 83 mil procesadores con la mayor potencia de cálculo posible y 40 minutos de trabajo para acercarse a la eficiencia de un solo segundo de nuestras neuronas.
A pesar de la velocidad difícil de alcanzar a la que fluye la información a través de nuestra red neuronal, una experiencia puede tardar hasta seis horas en consolidarse como memoria a largo plazo. La memoria es mucho más lenta que pensar.
Un componente fundamental de nuestra experiencia consciente, el sistema nervioso, es aún más rápido. Los nervios se componen de haces de fibras nerviosas, que transmiten los potenciales de acción al sistema nervioso, o del sistema nervioso a los músculos.
Sin embargo, no todas las fibras nerviosas son iguales. Algunos son de mayor diámetro, y generalmente transmiten el potencial más rápidamente, el potencial de acción en las fibras más gruesas se transmite a la velocidad de 120 metros por segundo, la velocidad de un coche de Fórmula 1.
En las fibras más finas, por otro lado, la velocidad de transmisión es de medio metro por segundo, la de un hombre caminando, en términos de experiencia sensible, según un estudio realizado por la neuróloga Mary Potter, del Instituto Tecnológico de Massachusetts (MIT), podemos procesar una imagen en solo 13 milisegundos.
La vista es el más rápido de nuestros sentidos, mientras que el sabor es el más lento: se necesitan 500 milisegundos para identificar un sabor, ya que la información relacionada con el olfato y el tacto debe estar vinculada y vinculada a los datos ofrecidos por los termorreceptores (como en el caso de los alimentos picantes).
¿Qué son los petaflops?
Un flops es una medida de rendimiento computacional y «peta» significa 1015. Un petaflops significa que una computadora puede realizar 1.000.000.000.000.000 de operaciones aritméticas básicas por segundo.
La corteza visual humana opera a una velocidad de un petaflops.
Un petaflops es una unidad utilizada para medir el rendimiento computacional de operaciones de coma flotante, que son aquellas operaciones que requieren operaciones aritméticas con números reales extremadamente grandes y pequeños.
El acrónimo para expresar operaciones de punto flotante por segundo es FLOPS (Operaciones de poitn flotantes por segundos).
Las operaciones en las que se utilizan unidades superiores a un FLOPS se expresan en el Sistema Internacional de Unidades mediante prefijos como mega, giga, tera. Específicamente, un petaflops es 1015, aunque hay unidades más grandes, todas con nombres de dulces (zettaflops 1021 o yottaflops 1024).
Superordenadores como el Tianhe 1A de China (2.5 peta) o Blue Waters, desarrollado por la Universidad de Illinois, puede tener un rendimiento máximo de 10 petaflops y un rendimiento sostenido de un petaflops, por lo que, en principio, el potencial de computación necesario para simular procesos cerebrales.
Una supercomputadora tarda 40 minutos en simular un segundo de actividad cerebral
Simular el cerebro humano es tan complicado que incluso una de las supercomputadoras más poderosas del planeta apenas podría hacerlo después de haber procesado datos durante un espacio de cuarenta minutos, con un resultado equivalente a un solo segundo de actividad cerebral.
El superordenador en cuestión es el Fujitsu K, un «antiguo primero» en la lista TOP500, y la tarea requirió casi 83.000 procesadores.
El silicio ha hecho avances espectaculares en los últimos años, pero desde varios puntos de vista, el mejor ordenador todavía está entre nuestros oídos, de ahí el enorme interés asociado al estudio de su funcionamiento.
Aunque los expertos ya saben cómo afrontar un proyecto de simulación cerebral, lo cierto es que la potencia de procesamiento para hacerlo no está disponible, un dato llamativo si tenemos en cuenta que hay supercomputadoras que ya tienen el objetivo de superar la barrera de cien petaflops . Tomemos por ejemplo la supercomputadora K, creada por Fujitsu.
En ese momento, K ocupó el primer lugar en la lista de los 500 mejores, y gracias a sus diez petaflops, todavía permanece en el cuarto lugar.
Sin embargo, cuando se enfrentó a este proyecto de simulación, la supercomputadora K apenas logró reproducir el equivalente a un segundo de actividad cerebral after después de masticar números durante cuarenta minutos.
Según los investigadores que participaron en la simulación, se utilizaron un total de 82.944 procesadores con K a su disposición para crear una red de 1.730 millones de células nerviosas, conectadas a 10,73 mil millones (nuestros mil millones) de sinapsis.
La simulación, basada en el nido de software de código abierto, tenía a su disposición alrededor de un petabyte de RAM. Estamos hablando de recursos de hardware escalofriantes en comparación con los sistemas personales, pero a pesar de estos números, la simulación solo llegó a representar el 1 por ciento de la red neuronal en el cerebro humano.
Los investigadores dejaron en claro que el objetivo principal no era descubrir nueva información sobre la actividad cerebral, sino que recurrieron a este modelo para probar tanto las capacidades del entorno de simulación como de la supercomputadora K.
Si obedecemos los números de una manera lineal, se necesitarían cien sistemas K para coincidir con la red neuronal del cerebro humano, y sin embargo habría muchas inexactitudes que corregir. Después de todo, las conexiones de sinapsis fueron aleatorias.
Entonces, ¿cuántos cálculos por segundo puede hacer el cerebro humano?
Los seres humanos a menudo fantasean con mejorar nuestras facultades mentales, lo cual no está mal. Sin embargo, rara vez prestamos atención a lo fabulosa que es la fisonomía humana y cómo funciona, y por lo tanto perdemos la oportunidad de dar gracias por lo que tenemos.
Nuestro cerebro tiene miles de millones de neuronas que envían mensajes a través de sinapsis una o dos veces por segundo, lo que se suma a todas las demás actividades cerebrales; cada segundo de nuestras vidas, las sinapsis del cerebro se activan más de 18 billones de veces, y eso cuando funcionan en el espectro más bajo de su capacidad.
Los números son tan impresionantes que puede ser difícil de imaginar, pero lo que es aún más impactante es pensar que nuestro cerebro tiene 85 mil millones de neuronas, que envían señales eléctricas conocidas como sinapsis a tal velocidad que cada segundo entre medias. 18 y 640 mil millones de señales que pasan por nuestro cerebro.
Pongamos estos datos en perspectiva, haciendo una comparación con una supercomputadora japonesa que hasta 2011 era la más rápida del mundo y que actualmente ocupa el escalón número 7.
Esta máquina realizó una simulación en 2013 para imitar la actividad del cerebro humano, en la que sus 83 mil procesadores simularon 1,73 mil millones de neuronas virtuales, conectadas por 10,4 mil millones de sinapsis, que, aunque parece mucho, es solo el 1% de un cerebro humano.
Sorprendentemente, la máquina logró simular el equivalente a 1 segundo de actividad cerebral humana; el único detalle es que no le tomó 1 segundo, sino 40 minutos obtenerlo.
A pesar de esto, los expertos involucrados creen que esto es una señal positiva en el futuro será posible hacer simulaciones de la capacidad total del cerebro humano.
Así que la próxima vez que pienses que tu cerebro debería ser más rápido, tómate un momento para reflexionar sobre la maravilla que ya es y agradece por ello.
PREGUNTAS frecuentes: ¿Cuántos cálculos por segundo puede hacer el cerebro humano?
¿Cuántas operaciones puede realizar el cerebro humano?
Se estima que nuestros cerebros son capaces de realizar unos 10.000 billones de cálculos por segundo, y aquí se suelen realizar comparaciones con las supercomputadoras actuales.
¿Cuánta potencia informática tiene el cerebro humano?
El cerebro consume aproximadamente 20 W de potencia, mientras que las supercomputadoras pueden usar hasta 1 MW o del orden de 100.000 más (nota: el límite de Landauer es de 3,5×1020 op / seg / vatio a temperatura ambiente).
En términos de memoria, por ejemplo, varios estudios han establecido durante años la memoria del cerebro entre diez y cien terabytes.
¿Cuánta información puede recibir el cerebro en un día?
El cerebro humano tiene un billón de neuronas, y cada una forma mil conexiones con otras, de modo que pueden trabajar en varios recuerdos al mismo tiempo. Si medimos la capacidad de nuestro cerebro, podríamos decir que está cerca de 2,5 petabytes (un millón de gigabytes).
¿Cuántos cálculos por segundo puede hacer una computadora normal?
Dependiendo de la calidad de la computadora, cuanto más moderna sea, más rápida será, es decir, una computadora de escritorio es capaz de 100 millones de operaciones ppr por segundo, algunas alcanzan entre 150 y 200 millones de operaciones por segundo.
¿Es su cerebro más poderoso que una computadora?
Una computadora típica funciona con aproximadamente 100 vatios de potencia. Un cerebro humano, por otro lado, requiere aproximadamente 10 vatios. Así es, tu cerebro es diez veces más eficiente energéticamente que una computadora.
En este post respondimos a la pregunta «¿Cuántos cálculos por segundo puede hacer el cerebro humano?»Les hemos explicado cómo se ha comparado el cerebro humano con las grandes computadoras y cómo han tratado de exceder el número de cálculos por segundo que nuestra máquina cerebral puede realizar.
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