i dette innlegget skal vi svare på spørsmålet » Hvor mange beregninger per sekund kan den menneskelige hjerne gjøre ?»Vi vil forklare deg hvordan den menneskelige hjernen har blitt sammenlignet med store datamaskiner, og hvordan de har forsøkt å overskride antall beregninger per sekund som vår hjernemaskin kan utføre.
Hvor mange beregninger per sekund kan den menneskelige hjerne gjøre?
den menneskelige hjerne kan gjøre en milliard milliarder beregninger per sekund,og her sammenligninger med dagens superdatamaskiner vanligvis oppstår.
Livet er rytme, det er fart. Faktisk er det første symptomet på at noe er galt når vi oppfatter at rytmen er pauset: når hjertet slår raskere eller langsommere enn normalt, når våre medlemmer ikke reagerer så raskt som vi vil ha våre kommandoer, når tankene flyter med langsommere.
Mye av den indre klokken av rytmen i livet vårt ligger i et av de raskeste verktøyene som naturen har bygget: den menneskelige hjernen.
hvis vi kunne filme et sekund av våre liv i slowmotion, ville vi se at hjernen tar den tiden å bli abuzz. I et sekund forbinder hver nevron med en annen om 200 ganger, det betyr at den registrerer om 20.000.000.000.000.000 biter informasjon per sekund (20 billioner impulser fulle av informasjon). Så kraftig som det er, kan ingen maskin etterligne den hastigheten.
faktisk forsøkte forskere Fra Okinawa Institute Of Technology å reprodusere aktiviteten til et sekund av hjernelivet på en datamaskin. Det tok 83 tusen prosessorer med høyest mulig datakraft og 40 minutters arbeid for å komme nær effektiviteten til et enkelt sekund av våre nevroner.
Til tross for den unnvikende hastigheten som informasjonen flyter gjennom vårt nevrale nettverk, kan en opplevelse ta opptil seks timer å konsolidere som et langsiktig minne. Minne er mye tregere enn å tenke.
en grunnleggende komponent i vår bevisste opplevelse, nervesystemet, er enda raskere. Nerver består av bunter av nervefibre, som overfører handlingspotensialer til nervesystemet, eller fra nervesystemet til muskler.
imidlertid er ikke alle nervefibre de samme. Noen er større i diameter, og disse overfører generelt potensialet raskere, handlingspotensialet i tykkere fibre overføres med en hastighet på 120 meter per sekund, hastigheten Til En Formel 1-bil.
i de fineste fibrene er overføringshastigheten derimot en halv meter per sekund, den av en mann som går, når det gjelder sensitiv erfaring, ifølge en studie utført Av nevrolog Mary Potter, Fra Massachusetts Institute Of Technology (MIT), kan vi behandle et bilde på bare 13 millisekunder.
Synet er den raskeste av våre sanser, mens smaken er den tregeste: det tar 500 millisekunder å identifisere en smak, siden informasjon relatert til lukt og berøring må kobles og knyttes til dataene som tilbys av termoreceptorer(som i tilfelle krydret mat).
Hva er petaflops?
en flops er et mål på beregningsytelse og «peta» betyr 1015. Så en petaflops betyr at en datamaskin kan utføre 1.000.000.000.000.000 grunnleggende aritmetiske operasjoner per sekund.
den menneskelige visuelle cortex opererer med en hastighet på en petaflops.
en petaflops er en enhet som brukes til å måle beregningsytelsen til flyttallsoperasjoner, som er de operasjonene som krever aritmetiske operasjoner med ekstremt store og små reelle tall.
akronymet for å uttrykke flyttallsoperasjoner per sekund ER FLOPS(Flytende poitn operasjoner per sekund).
Operasjoner der enheter større ENN EN FLOPS brukes, uttrykkes I Det Internasjonale System Av Enheter med prefikser som mega, giga, tera. Spesielt er en petaflops 1015, selv om det er større enheter alle med navn på søtsaker (zettaflops 1021 eller yottaflops 1024).
Superdatamaskiner som Kinas Tianhe 1a (2.5 peta) Eller Blue Waters, utviklet Av University Of Illiniois, kan ha en maksimal ytelse på 10 petaflops og en vedvarende ytelse av en petaflops, så i prinsippet er potensialet for beregning nødvendig for å simulere hjerneprosesser.
en superdatamaskin tar 40 minutter å simulere ett sekund med hjerneaktivitet
Simulering av den menneskelige hjerne er så komplisert at selv en av de kraftigste superdatamaskinene på planeten knapt kunne gjøre det etter å ha behandlet data i løpet av førti minutter, med et resultat som tilsvarer et enkelt sekund med hjerneaktivitet.
den aktuelle superdatamaskinen Er Fujitsu K, en «tidligere først» PÅ TOP500-listen, og oppgaven krevde nesten 83 000 prosessorer.
Silisium Har gjort spektakulære fremskritt de siste årene, Men fra ulike synspunkter er den beste datamaskinen fortsatt mellom ørene våre, og dermed den enorme interessen knyttet til å studere operasjonen.
selv om eksperter allerede vet hvordan man skal møte et hjernesimuleringsprosjekt, er sannheten at prosessorkraften til å gjøre det ikke er tilgjengelig, et slående faktum hvis vi vurderer at det er superdatamaskiner som allerede har som mål å overvinne barrieren på hundre petaflops . Ta for eksempel superdatamaskinen K, laget Av Fujitsu.
På den tiden tok K førsteplassen PÅ TOP500-listen, og takket være hans ti petaflops er Han fortsatt på fjerdeplass.
men når de møtte dette simuleringsprosjektet, klarte superdatamaskinen K knapt å reprodusere tilsvarende ett sekund av hjerneaktivitet … etter å ha tygget tall i førti minutter .
ifølge forskerne som deltok i simuleringen, ble totalt 82 944 prosessorer Med K til disposisjon brukt til å skape et nettverk av 1730 millioner nerveceller, koblet til 10,73 milliarder (våre milliarder) synapser.
simuleringen, basert på OPEN source-programvaren NEST, hadde til rådighet en petabyte RAM. Vi snakker chilling maskinvareressurser i forhold til personlige systemer, men til tross for disse tallene kom simuleringen bare til å representere 1 prosent av det nevrale nettverket i den menneskelige hjerne.
forskerne gjorde det klart at hovedmålet ikke var å oppdage ny informasjon om hjerneaktivitet, men i stedet vendte seg til denne modellen for å teste både evnen til simuleringsmiljøet og supercomputeren K.
hvis vi adlyder tallene på en lineær måte, ville det ta hundre k-systemer for å matche det nevrale nettverket av den menneskelige hjerne, og likevel ville det være mange unøyaktigheter å korrigere. Tross alt var synapsforbindelsene tilfeldige.
Så, hvor mange beregninger per sekund kan den menneskelige hjerne gjøre?
mennesker fantaserer ofte om å forbedre våre mentale evner, noe som ikke er galt. Vi tar imidlertid sjelden hensyn til hvor fantastisk den menneskelige fysiognomi og hvordan den fungerer, og derfor savner vi en mulighet til å takke for det vi har.
hjernen vår har milliarder nevroner som sender meldinger over synapser en eller to ganger i sekundet, som er i tillegg til all annen hjerneaktivitet; hvert sekund av våre liv aktiveres hjernens synapser mer enn 18 billioner ganger, og det når de jobber i det laveste spekteret av deres kapasitet.
tallene er så imponerende at det kan være vanskelig å forestille seg, men det som er enda mer sjokkerende er å tro at hjernen vår har 85 milliarder nevroner, som sender elektriske signaler kjent som synapser med en slik hastighet at hvert sekund i mellom. 18 og 640 milliarder signaler passerer gjennom hjernen vår.
La oss sette disse dataene i perspektiv, og sammenligne Med En Japansk supercomputer som frem til 2011 var den raskeste i verden, og som for tiden opptar trinn nummer 7.
denne maskinen utførte en simulering i 2013 for å etterligne aktiviteten til den menneskelige hjerne, hvor dens 83 tusen prosessorer simulerte 1, 73 milliarder virtuelle nevroner, forbundet med 10, 4 milliarder synapser, som, selv om det virker som mye, bare er 1% av en menneskelig hjerne.
Overraskende klarte maskinen å simulere ekvivalenten av 1 sekund av menneskelig hjerneaktivitet; den eneste detalj er at det tok ham ikke 1 sekund, men 40 minutter å få det.
til tross for dette, eksperter involvert mener at dette er et positivt tegn i fremtiden vil det være mulig å gjøre simuleringer av den totale kapasiteten til den menneskelige hjerne.
så neste gang du tenker at hjernen din skal være raskere, ta et øyeblikk til å reflektere over det rart det allerede er og vær takknemlig for det.
VANLIGE SPØRSMÅL: Hvor mange beregninger per sekund kan den menneskelige hjernen gjøre?
Hvor mange operasjoner kan den menneskelige hjerne gjøre?
det anslås at hjernen vår er i stand til å utføre rundt 10.000 billioner beregninger per sekund, og her forekommer sammenligninger med dagens superdatamaskiner vanligvis.
Hvor mye datakraft har den menneskelige hjernen?
hjernen bruker omtrent 20 W strøm, mens superdatamaskiner kan bruke så mye som 1 MW eller i størrelsesorden 100 000 mer (merk: landauer-grensen er 3,5×1020 op / sek / watt ved romtemperatur).
når det gjelder minne, har for eksempel ulike studier i årevis satt hjernens minne mellom ti og hundre terabyte.
Hvor mye informasjon kan hjernen ta på en dag?
den menneskelige hjerne har en billion nevroner, og hver danner tusen forbindelser med andre, slik at de kan jobbe med flere minner samtidig. Hvis vi målte kapasiteten til hjernen vår, kan vi si at den er nær 2,5 petabyte (en million gigabyte).
Hvor mange beregninger per sekund kan en vanlig datamaskin gjøre?
Avhengig av kvaliteten på datamaskinen, jo mer moderne det er, jo raskere er det, det vil si en stasjonær datamaskin er i stand til 100 millioner operasjoner ppr sekund, noen når mellom 150 til 200 millioner operasjoner per sekund.
er hjernen din kraftigere enn en datamaskin?
en typisk datamaskin kjører på ca 100 watt strøm. En menneskelig hjerne, derimot, krever omtrent 10 watt. Det er riktig, hjernen din er ti ganger mer energieffektiv enn en datamaskin.
i dette innlegget besvarte vi spørsmålet » Hvor mange beregninger per sekund kan den menneskelige hjerne gjøre ?»Vi har forklart deg hvordan den menneskelige hjernen har blitt sammenlignet med store datamaskiner, og hvordan de har forsøkt å overskride antall beregninger per sekund som vår hjernemaskin kan utføre.
hvis du har spørsmål eller kommentarer, vennligst gi oss beskjed!
Martins, N. R. B., Angelica, A., Chakravarthy, K., Svidinenko, Y., Boehm, F. J., Opris, I., … Freitas, Ra (2019). Menneskelig Hjerne / Sky Grensesnitt. Grenser I Nevrovitenskap, 13. https://doi.org/10.3389/fnins.2019.00112
Wu, T., Dufford, A. J., Mackie, M.-A., Egan, L. J., & Fan, J. (2016). Kapasiteten Til Kognitiv Kontroll Estimert Fra En Perceptuell Beslutningsprosess. Vitenskapelige Rapporter, 6(1). https://doi.org/10.1038/srep34025
Chen, S., Han, Z., Han, X., Han, X., Li, R., Zhu, H., … Niu, B. (2019). Hvordan Big Data Og Høy ytelse Computing Drive Hjernevitenskap Genomikk, Proteomikk & Bioinformatikk, 17 (4), 381-392. https://doi.org/10.1016/j.gpb.2019.09.003