人类的大脑运行的速度是每秒几次?

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匿名用户
2013-11-11

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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”。