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人脑的大规模并行处理与计算机的串行处理

随着人工智能的兴起与发展,脑经常被拿来与另外一种拥有强大问题解决能力的复杂系统–计算机进行比较。在各类作品中,常出现人工智能机器人超越或反杀人类的情节。印象中,高二时看的一部印度电影“宝莱坞机器人之恋”便有这样的情节。该片男主研发的机器人逐渐有了自主思考能力和人类情感,并成功的抢走了男主的女友。我认为,计算机与人脑不可同日而语,后者的强大和潜力绝对令我们惊叹!在读了神经生物学原理第一章的时候我对自己的观点更加确信!
首先,该书通过基本运算次数对大脑和计算机进行了比较,计算机对加法等基本算术的运算速度为10的10次方(2008年)每秒,人脑的运算次数为10的3次方每秒。且计算机能够以任意精确度表示一个数字,可精确到4.2*10的9次方分之一,而人类神经系统大部分数量都存在百分之几的误差,最高精度不超过100分之一。从这些数据来看,计算机完胜人脑。那么,人脑又是如何在复杂的任务中战胜电脑的呢?以书中的例子网球为例,人脑是如何判断一颗发球时高达72m/s(259km/h)的网球的运动轨迹,并在几百毫秒这样短的时间内完成移动到球场合适的位置、手臂做好准备动作、挥动球拍将球回击过网这一系列的动作呢?
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答案是人脑高效的处理方式。脑与计算机之间的一个显著差异是信息处理的方法不同,我认为这种差异是由脑功能的基本单位神经元与计算机的功能单位晶体管的不同导致的。脑将信息进行并行处理,而后者是串行处理。我把脑串行处理的方式与计算机并行处理的方式相比较,理解为脑是计算机多个CPU融合连接而成的,且各个CPU之间有功能上的关联。如果一台计算机拥有多个CPU的话,一个CPU相当于脑的一个功能区,计算机完成复杂任务的能力将大大提高。
脑目前的结构和功能是亿万年来经历了无数次优胜劣汰进化的结果,它的高效在情理之中。近一两个世纪以来,科学飞速发展,人们对脑的认识也达到了空前水平。但即使如此,人们对脑的认识还是非常局限的。甚至对脑功能基本单位神经元的认识还不够透彻。只有当人类对大脑有了深刻清晰的认识时,再制造出的计算机才有可能与脑分庭抗礼。

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