Question

人类的大脑运行的速度是每秒几次?

Answer 1

人类大约有几百亿个脑细胞,每个脑细胞大约有几百条脑神经,每条神经上大约有几百个突触,每个突触有几百到几千个蛋白质,一个脑细胞的作用大约相当于一台大型计算机,一个突触的作用大约相当于计算机的一块芯片.可以很简单地推算出来,人的大脑相当于上千亿块或上万亿块芯片.
人类目前最大型的并行计算机,美国的白色战略加速计算机（White ASCI）也不过8000块芯片,和人类的大脑比,相差大约一亿倍,也就是差8到9个数量级.
计算机的运算能力一般用一秒钟能做多少次加法运算来统计,目前最快的是日本的“地球模拟器”,40亿次.
如果用计算机类比人的大脑,由于人脑是超级巨大的并行运算系统,所有突触以及每个突触上的所有蛋白质,都可以瞬间同时运动,蛋白质之间又只有几纳米距离,电流在这个距离上一秒可运行几千亿次,人脑运算速度的数量级就大得没法形容,大约1后面跟27个零到30个零.要知道,40亿次,才不过是4后面跟10个零而已,差了大约20个数量级.
所以,如果用计算机来模拟人类大脑的功能,以目前研究进展的速度而言,大约还要一百年才能实现.因为根据著名的“摩尔定律”,计算机的运算速度每18个月提高一倍,也就是每年大约提高0.57倍,要提高20个数量级就需要100多年.俺这辈子肯定是看不到了.
另外还有一个因素没有考虑,计算机就两种电路状态,开或关,而脑细胞、脑神经、突触、蛋白质以及组成蛋白质的氨基酸都有很多种,运动起来远比电路复杂得多了.所以人类搞清人脑功能的时间还要推后.
人的大脑是人体中最微妙的智能器官.它重约1.3千克,体积只有1.4立方米,大约由100多亿个神经细胞所组成.每个神经细胞的周围,有1000～10000个突触伸展出去,和相邻的神经细胞的突触相交联.这些突触像电路一样,都具有一个能通过或停止“电子流动”的“闸门”,因此,大脑能够储存10万亿位的信息量.这样的存贮能力可与1万台计算机的存贮容量相媲美.
人脑的思维形式有两种：一种是形式化思维,是人脑演绎能力的表现,具有逻辑的循序的特点：一种是模糊性的思维,是人脑归纳能力的表现,可同时进行综合的整体的思考.尽管在人的一生中,每小时约有1000个神经细胞发生障碍,一年内有近900万个神经丧失功能,然而,即使如此,大脑仍能正常地工作,其主要原因,就是大脑有足够的“后备力量”.一些神经细胞发生故障,另一些“备用”的神经细胞马上顶替上来.
科学家从人脑的功能原理上,受到了启发,研制成功了电子计算机.电子计算机是20世纪最重大的发明之一.它具有非凡的计算能力,现代最快的计算机在1秒钟内,能完成上亿次运算,这样的计算速度和计算过程的可靠性,是人工计算望尘莫及的.计算机还能模仿人的某些感觉和思维功能,按照一定的规则进行判断和推理,代替人的部分脑力劳动.正因为这样,计算机受到了人们的高度重视,被称之为“电脑”,而且在各个领域里得到了广泛的应用.
现代计算机总是按照人规定的程序进行工作的.在这些程序中,人要为计算机预见到一切可能发生的情况,并安排好计算机该如何作出反应.一旦出现了意料之外情况,计算机也会晕头转向,束手无策.
计算机的体积很大,虽然它的元件和人脑细胞的数量一样多,每个元件的体积为1立方厘米,耗能为0.1瓦；众多的元件组装起来,其体积已经是1万立方米的庞然大物了,它是大脑体积的600万倍,所需要的能量高达100万千瓦,相当于一座现代化大型水电站的发电量.
因此,尽管电子计算机的才能非凡,神通广大,在某些方面远胜于人,但人脑仍然是世界上最完善的“天然计算机”.