人脑与计算机

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冯·诺依曼

冯·诺依曼属于20世纪拥有最发达头脑的全才之一(我个人认为可以去掉之一),计算机之父与博弈论之父。关于他的传奇可以读读冯·诺依曼天才拾荒者。我估计不止计算机行业的人知道他,因为他在数学、物理、经济、计算机等领域都做出了极为重要的贡献。

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信息处理装置

人脑和计算机都是信息处理装置,目前人类对自己大脑的了解可以说是甚少,自然我们没有办法按照人脑来设计实现计算机。纵使这样它们仍然有一些相似之处,例如都需要记忆来存储信息。当然,人脑有些功能特性是计算机所没有的,且很难模拟出来,所以两者在逻辑上未必有必然的联系。

原理不同

计算机由人类发明,它以数字比特的形式来处理和存储信息,由程序决定处理和存储信息的具体方式。

人脑是生物进化的结果。人脑由无数各种各样的神经细胞构建而成的系统。该如何构建这个系统由细胞核中的基因说了算,而人类的系统是会不断进化的。经过长期的反复基因突变和自然选择,使得系统构建方式不断得到改进。也正是这种能力让人类随着环境不断发展。

神经系统根据环境朝着能使主题提高生存和增加后代的概率的方向进化,它让人类远离有害的东西,并根据感官刺激决定自己的行为。大约一两百万年前,人类祖先的中枢神经系统发生了突变,使得人类发展出了复杂的语言并创造了数学和语法。这样人类就变成了一个灵活且多功能的装置,能够解决比较复杂的问题。

对于进化,现在的多数的我们比欧几里得和阿基米德知道更先进的数学技术,但我们不能说他们不如我们聪明。我们文化上的进化速度要远远领先于生物上的进化速度。类似地,计算机的进化也会超过文化上的进化,它们可能会成为比人类还出色的数学家。那时的我们,生活将更加无趣,生命也更没有价值。

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人脑速度慢

计算机的运行速度以时钟来衡量,常见个人电脑能达到千MHz,对应的是纳秒级别。而人类神经系统产生变化的特征时间至少是毫秒级别。在神经流中传输的速度大概每秒1-100米,对于人类来说,有些事发生是一瞬间的。但比起计算机可是慢了几百万倍。

计算机的高速度很适合完成重复的任务,每个阶段都为下个阶段提供更新过的输入信息。而对于人类大脑,它更擅长利用大量的并行结构一次性地处理信息。纵使我们已经将并行的思想引入计算机中,但它仍然没办法与人类大脑中千亿个神经细胞的运行方式相比。

总结起来就是人脑速度慢、大量并行操作,而计算机速度快、高重复性的操作。

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人脑记忆差

纵使人类能背诵不可思议的长篇的文学作品,但计算机做这些事完全没压力。当然也不能就这样说计算机比人类强,因为背诵并不是记忆功能的主要用途,而且很难良好我们的记忆真正擅长什么。

人脑与计算机也有相似的地方,都有多种类型的记忆,粗略地可以分为长时记忆和短时记忆。将事物转成人类的长时记忆需要时间需要蛋白质的合成。而短时记忆只能让我们记住刚刚看过的一系列条目,一般能记住的也就是7个以内。因为对于人类来说,准确记住刚刚看过一遍的电话号码并非攸关种族的生存延续,否则自然选择作用会让人类更擅长完成该任务。

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人脑的视觉和语言系统

人类视觉系统经过几百万年进化已成为相当有效的工具,在复杂环境中识别出藏匿的动物和物理的能力,对于人类的祖先的生存是至关重要的额,所以人类这方面的能力十分出众。而如今的我们,正利用这种能力来识别几何图形图表、公式和数学等。

大约在五万年前,人类开始通过语音来交流复杂抽象信息。人类对任何事物的研究都离不开自然语言的使用,不管是英语、希腊语、汉语还是其他口语或书面语言。

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人脑缺少形式的准确性

对于两份文档,如果要找出两者之间的异同,计算机能轻松完成该项工作,不管它是英语还是汉语。但对于人类来说,要完成这项工作却很吃力,而且最好我们还要懂得英语和汉语。

也就是说对于某项很长的任务,要求执行时不出错,只要逻辑简单,那么计算机就能轻松处理,但对于人类却是相当困难。但如果要比拼辨别能力,比如识别出一只猫,我们可比计算机在行多了。人脑的优势在创造性领域。

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