ebben a bejegyzésben megválaszoljuk a kérdést :” Hány számítást végezhet másodpercenként az emberi agy?”Elmagyarázzuk, hogyan hasonlították össze az emberi agyat a nagy számítógépekkel, és hogyan próbálták meghaladni a másodpercenkénti számítások számát, amelyet az agygépünk képes elvégezni.
hány számítást végezhet másodpercenként az emberi agy?
az emberi agy másodpercenként egymilliárd milliárd számítást képes elvégezni,és itt általában a jelenlegi szuperszámítógépekkel való összehasonlítás történik.
az élet ritmus, sebesség. Valójában az első tünet, hogy valami nincs rendben, az, amikor észrevesszük, hogy a ritmus szünetel: amikor a szív a normálnál gyorsabban vagy lassabban ver, amikor tagjaink nem reagálnak olyan gyorsan, mint szeretnénk a parancsainkra, amikor a gondolatok lassabban áramlanak.
életünk ritmusának belső órájának nagy része a természet egyik leggyorsabb eszközében rejlik: az emberi agyban.
ha életünk egy másodpercét lassított felvételen tudnánk filmezni, akkor azt látnánk, hogy az agynak ennyi időre van szüksége ahhoz, hogy zavarossá váljon. Egy másodperc alatt minden neuron körülbelül 200-szor kapcsolódik egy másikhoz, ami azt jelenti, hogy másodpercenként körülbelül 20 000 000 000 000 000 bit információt regisztrál (20 billió információval teli impulzus). Bármilyen erős is, egyetlen gép sem képes utánozni ezt a sebességet.
valójában az okinawai Műszaki Intézet tudósai megpróbálták reprodukálni az agyi élet egy másodpercének aktivitását egy számítógépen. 83 ezer processzorra volt szükség a lehető legnagyobb számítási teljesítménnyel és 40 perc munkával ahhoz, hogy neuronjaink egyetlen másodpercének hatékonyságát megközelítsük.
annak ellenére, hogy az információ a neurális hálózaton keresztül áramlik, az élmény akár hat órát is igénybe vehet, hogy hosszú távú memóriává váljon. A memória sokkal lassabb, mint a gondolkodás.
tudatos tapasztalatunk egyik alapvető eleme, az idegrendszer még gyorsabb. Az idegek idegrostok kötegeiből állnak, amelyek akciós potenciált továbbítanak az idegrendszerbe, vagy az idegrendszerből az izmokba.
azonban nem minden idegrost azonos. Néhány nagyobb átmérőjű, ezek általában gyorsabban továbbítják a potenciált, a vastagabb szálakban az akciós potenciál másodpercenként 120 méter sebességgel, egy Forma-1-es autó sebességével továbbadódik.
a legfinomabb szálakban viszont az átviteli sebesség fél méter / másodperc, az érzékeny tapasztalatok szempontjából járó emberé, Mary Potter neurológus, a Massachusetts Institute of Technology (MIT) által végzett tanulmány szerint mindössze 13 milliszekundum alatt feldolgozhatunk egy képet.
érzékeink közül a látás a leggyorsabb, míg az íz a leglassabb: az íz azonosításához 500 milliszekundum szükséges, mivel a szaglással és az érintéssel kapcsolatos információkat össze kell kapcsolni a termoreceptorok által kínált adatokkal (mint a fűszeres ételek esetében).
mik azok a petaflopok?
a flop a számítási teljesítmény mértéke, a “peta” pedig 1015. Tehát a petaflops azt jelenti, hogy egy számítógép másodpercenként 1 000 000 000 000 000 alapvető aritmetikai műveletet képes végrehajtani.
az emberi látókéreg egy petaflops sebességgel működik.
a petaflops egy olyan egység, amelyet lebegőpontos műveletek számítási teljesítményének mérésére használnak, amelyek olyan műveletek, amelyek rendkívül nagy és kis valós számokkal történő aritmetikai műveleteket igényelnek.
a lebegőpontos műveletek másodpercenként történő kifejezésének rövidítése a FLOPS (Floating poitn operations per seconds).
azokat a műveleteket, amelyekben egy flopnál nagyobb egységeket használnak, a nemzetközi Egységrendszerben olyan előtagokkal fejezik ki, mint a mega, giga, tera. Pontosabban, a petaflops 1015, bár vannak nagyobb egységek, amelyek mindegyike édességnevekkel rendelkezik (zettaflops 1021 vagy yottaflops 1024).
szuperszámítógépek, mint például a kínai Tianhe 1A (2.5 peta) vagy az Illinois Egyetem által kifejlesztett kék vizek maximális teljesítménye 10 petaflops és egy petaflops tartós teljesítménye lehet, így elvileg az agyi folyamatok szimulálásához szükséges számítási potenciál.
egy szuperszámítógép 40 percet vesz igénybe az agyi aktivitás egy másodpercének szimulálása
az emberi agy szimulálása annyira bonyolult, hogy még a bolygó egyik legerősebb szuperszámítógépe is alig tudta megtenni, miután negyven percig feldolgozta az adatokat, ami az agyi aktivitás egyetlen másodpercének felel meg.
a szóban forgó szuperszámítógép a Fujitsu K, amely a TOP500-as listán a “korábbi első”, és a feladathoz közel 83 000 processzorra volt szükség.
A Szilícium látványos előrelépéseket tett az elmúlt években, de különböző szempontból a legjobb számítógép még mindig a fülünk között van, ezért a működésének tanulmányozásával kapcsolatos óriási érdeklődés.
bár a szakértők már tudják, hogyan kell szembenézni egy agyi szimulációs projekttel, az igazság az, hogy a feldolgozási teljesítmény nem áll rendelkezésre, feltűnő tény, ha figyelembe vesszük, hogy vannak olyan szuperszámítógépek, amelyek már célja a száz petaflops akadályának leküzdése . Vegyük például a Fujitsu által létrehozott K szuperszámítógépet.
abban az időben K az első helyet szerezte meg a TOP500 listán, és tíz petaflopjának köszönhetően továbbra is a negyedik helyen áll.
amikor azonban ezzel a szimulációs projekttel szembesült, a K szuperszámítógépnek alig sikerült reprodukálnia az agyi aktivitás egy másodpercének megfelelőt … negyven percig tartó rágás után.
a szimulációban részt vevő kutatók szerint összesen 82 944 K-vel rendelkező processzort használtak 1730 millió idegsejtből álló hálózat létrehozására, amely 10,73 milliárd (milliárd) szinapszishoz kapcsolódik.
a Nest nyílt forráskódú szoftverén alapuló szimuláció körülbelül egy petabájt RAM-mal rendelkezett. A hardver erőforrásokról beszélünk a személyes rendszerekhez képest, de E számok ellenére a szimuláció csak az emberi agy neurális hálózatának 1% – át képviselte.
a kutatók világossá tették, hogy a fő cél nem az agyi aktivitással kapcsolatos új információk felfedezése, hanem ehhez a modellhez fordult, hogy tesztelje mind a szimulációs környezet, mind a K szuperszámítógép képességeit.
ha lineáris módon engedelmeskedünk a számoknak, száz K rendszerre lenne szükség ahhoz, hogy megfeleljen az emberi agy neurális hálózatának, és mégis sok pontatlanságot kell korrigálni. Végül is a szinapszis kapcsolatok véletlenszerűek voltak.
tehát hány számítást végezhet másodpercenként az emberi agy?
az emberek gyakran fantáziálnak mentális képességeink fejlesztéséről, ami nem rossz. Azonban ritkán figyelünk arra, hogy milyen mesés az emberi fiziognómia és hogyan működik, ezért elszalasztjuk a lehetőséget, hogy köszönetet mondjunk azért, amink van.
agyunk több milliárd neuronnal rendelkezik, amelyek másodpercenként egyszer vagy kétszer üzeneteket küldenek a szinapszisokon keresztül, ami minden más agyi tevékenység mellett; életünk minden másodpercében az agy szinapszisai több mint 18 billiószor aktiválódnak, és amikor kapacitásuk legalacsonyabb spektrumában működnek.
a számok annyira lenyűgözőek, hogy nehéz elképzelni, de még megdöbbentőbb az a gondolat, hogy agyunk 85 milliárd neuronnal rendelkezik, amelyek szinapszisként ismert elektromos jeleket küldenek olyan sebességgel, hogy minden másodperc között. 18 és 640 milliárd jel halad át az agyunkon.
tegyük ezeket az adatokat perspektívába, összehasonlítva egy japán szuperszámítógéppel, amely 2011-ig volt a leggyorsabb a világon, és amely jelenleg a 7.lépést foglalja el.
ez a gép 2013-ban szimulációt hajtott végre az emberi agy aktivitásának utánzására, amelyben 83 ezer processzora 1, 73 milliárd virtuális neuront szimulált, 10, 4 milliárd szinapszissal összekapcsolva, amely bár soknak tűnik, csak az emberi agy 1% – A.
meglepő módon a gépnek sikerült szimulálnia az emberi agyi aktivitás 1 másodpercének megfelelőt; az egyetlen részlet az, hogy nem 1 másodperc, hanem 40 perc kellett ahhoz, hogy megkapja.
ennek ellenére az érintett szakértők úgy vélik, hogy ez pozitív jel a jövőben lehetséges lesz az emberi agy teljes kapacitásának szimulálása.
tehát a következő alkalommal, amikor azt gondolod, hogy az agyadnak gyorsabbnak kell lennie, szánj egy percet arra, hogy elmélkedj azon a csodán, ami már van, és légy hálás érte.
GYIK: Hány számítást végezhet másodpercenként az emberi agy?
hány műveletet végezhet az emberi agy?
becslések szerint agyunk másodpercenként körülbelül 10 000 billió számítást képes elvégezni, és itt általában összehasonlításokat végeznek a jelenlegi szuperszámítógépekkel.
mennyi számítási teljesítménye van az emberi agynak?
az agy körülbelül 20 W energiát fogyaszt, míg a szuperszámítógépek akár 1 MW-ot is felhasználhatnak, vagy körülbelül 100 000-et (megjegyzés: a Landauer-határ 3,5 6020 op / sec / watt szobahőmérsékleten).
a memória szempontjából például különböző tanulmányok évek óta tíz-száz terabájt között állítják be az agy memóriáját.
mennyi információt tud az agy egy nap alatt?
az emberi agynak billió neuronja van, és mindegyik ezer kapcsolatot alakít ki másokkal, hogy egyszerre több emléken dolgozhassanak. Ha megmértük az agyunk kapacitását, azt mondhatjuk, hogy közel 2, 5 petabájt (egymillió gigabájt).
hány számítást végezhet másodpercenként egy normál számítógép?
a számítógép minőségétől függően minél modernebb, annál gyorsabb, vagyis egy asztali számítógép képes 100 millió műveletre PPR másodperc, egyesek másodpercenként 150-200 millió műveletet érnek el.
az agyad erősebb, mint egy számítógép?
egy tipikus számítógép körülbelül 100 watt teljesítményen működik. Az emberi agy viszont nagyjából 10 Wattot igényel. Így van, az agyad tízszer energiahatékonyabb, mint egy számítógép.
ebben a bejegyzésben megválaszoltuk a kérdést :” Hány számítást végezhet másodpercenként az emberi agy?”Elmagyaráztuk önöknek, hogyan hasonlították össze az emberi agyat a nagy számítógépekkel, és hogyan próbálták meghaladni a másodpercenkénti számítások számát, amelyet agygépünk képes elvégezni.
ha bármilyen kérdése vagy észrevétele van, kérjük ossza meg velünk!
Martins, N. R. B., Angelica, A., Chakravarthy, K., Szvidinenko, Y., Boehm, F. J., Opris, I., … Freitas, R. A. (2019). Emberi Agy / Felhő Felület. Határok az idegtudományban, 13. https://doi.org/10.3389/fnins.2019.00112
Wu, T., Dufford, A. J., Mackie, M.-A., Egan, L. J., & Fan, J. (2016). A kognitív kontroll képessége perceptuális döntéshozatali feladat alapján becsülhető meg. Tudományos Jelentések, 6(1) Bekezdés. https://doi.org/10.1038/srep34025
Chen, S., Ő, Z., Han, X., Ő, X., Li, R., Zhu, H., … Niu, B. (2019). Milyen nagy adat és nagy teljesítményű számítástechnika hajtja az Agytudományt. Genomika, Proteomika & Bioinformatika, 17(4), 381-392. https://doi.org/10.1016/j.gpb.2019.09.003