[S20_Brain] Post#1 資工碩一 408226084 張俞祺

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人類的腦和計算機(computer)有什麼不同?

 

    大腦是一個非常複雜的器官。人腦含有約1000億個神經元,神經元之間的連接多達100萬億。人們常將人腦與電腦做比較。人腦和計算機都含有大量基本單元,人腦中為神經元,計算機中為電晶體。這些基本單元都可組成複雜迴路,處理電信號形式的信息。大體來看,人腦與計算機的架構十分相似,均由負責輸入、輸出、重要處理和記憶儲存的幾大迴路構成。

那究竟這兩者之間有甚麼不同呢?

首先我們先來看電腦的優勢。

    電腦的基本運算精度也比大腦高出許多。電腦的精度取決於數字位數。例如,32位計算機的精度為2的32次方分之一,約為42億分之一。根據科學證據來看,在生理噪音的影響下,神經系統中涉及的大部分數字(如神經元發射信號的頻率,常用來代表刺激強度)往往存在百分之幾的誤差,精度最高也只有100分之一。與計算機相比,幾乎只占了個零頭。而我們從計算速度的方面上來看,計算機的基本運算速度遠勝過人腦。目前個人電腦進行加法等基本運算的速度可達每秒100億次。而人類大腦的基本運算速度至多為每秒1000次,僅為計算機的1000萬分之一。

接著我們來看看人腦的優勢。

    人腦的運算既不算慢,也不能說不精確。如一名職業網球運動員可以密切追蹤速度高達每小時250公里的網球的運動軌跡,迅速跑到球場上的最佳位置,調整好胳膊姿勢,然後將球打回對手場地。這一切僅需幾百毫秒即可完成。不僅如此,人腦在身體的幫助下完成這些動作的能耗僅為個人電腦的十分之一。在許多日常任務中,人類幾乎是完勝計算機,比如在圖片中辨認一輛自行車、或在擁擠的街道上尋找一名特定的行人,又比如伸手拿過杯子、並順利將杯子送到嘴邊等等。在概念化和想像力方面,人類更是贏得毫無懸念。同時人類可以透過學習讓神經元間的連接強度可隨著活動和經驗發生改變。神經學家普遍認為,這一變化過程是人類學習和基因的基礎。重複訓練可使神經迴路變得更適宜執行相應任務,從而大大提高速度和精度。

 

人腦不是計算機

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