人腦與電腦的比較和比喻

印章  我愛真的2 in 1何宗陽編著

根據美國科羅拉多大學博爾德分校心理學教授蘭德爾歐賴利Randall O’Reilly: 科學家認為,人腦的一個地區與人類智力能力驚人的功能很像數字計算機是至關重要的。(ScienceDaily, 2006,Oct. 6)

“許多創造這些模型的研究人員迴避作計算機的比喻,” 歐賴利說。 “我的工作來自這樣一個傳統—人們的大腦都不是像電腦。現在突然,因為我們看大腦,其實,在某方面他們是像計算機的。

數字化計算機是 藉轉換電子信號為二進制的“開關狀態” 操作的,並使用開關靈活地操縱這些狀態。賴利發現了在大腦中有著同樣的操作原則。“在前額葉皮層的神經細胞是二進制-他們有兩個狀態,無論是激活還是無激活-基底神經節在本質上是一個很大的開關,使您可以動態地打開和關閉不同地區的前額葉皮層,” 歐賴利說。(ScienceDaily, 2006,Oct. 6)

作為一個整體的大腦的運作更像是一個社交網絡, 而不是一個數字的計算機,經由神經細胞的通信而有學習和記憶的創造,根據歐賴利。但是,類似計算機特徵的前額葉皮層擴大社會網絡,幫助大腦變得更靈活處理新奇的和符號的信息,歐賴利說。前額葉皮層是大腦的執行中心和支持“更上層”的認知,包括決策和解決問題。研究人員認為,前額葉皮層對人類智力能力是至關重要的。(ScienceDaily, 2006,Oct. 6)

一個人和一個電腦有什麼區別嗎?“首先,這似乎是完全荒謬的問題。人是活生生的有思想,情感,自我意識的能力。計算機只是一台機器,一堆零件設計用來執行某些任務。

我們感受情緒,比如,因為在環境中的刺激導致某些在大腦中的神經元發射,造成更多的神經細胞連鎖反應,這會導致血液中某些化學物質被釋放和/或抑制,從這而引起了整個身體很大的反應,全部都可被追查的,結果在大腦感知了某種情緒。這與您在筆記本電腦上按’輸入’所發生的有什麼多大不同嗎?複雜得多,是的,但有根本上的不同?我不敢確定。

 那麼,什麼是人與電腦的區別?難道人是生物和計算機不是?這不能成為唯一的區別,因為我們可以建立生物計算機。假設一個人有靈魂?如果是這樣,什麼是靈魂?這些是否超出了我們的了解領域,也從而超出了科學的範圍?這是很容易解釋。一個人有靈魂,它是超越定義的,它是不可能被生產的,因此不可能給計算機靈魂的。

 如果一個人有一個靈魂,而一個靈魂的東西是超越科學的,那一個變形蟲也必須有一個靈魂,所有其他的生物實體也必須有一個靈魂。我們得出結論:每一個活物-變形蟲,老鼠,甚至是在你奶酪上滋生的黴菌都也有靈魂?唉,如用靈魂之說,無論我們怎樣解釋我們都會遇到麻煩的。看來,留給我們的唯一選擇,是沒有什麼靈魂乙事,因此,一個人和一台電腦在根本上是沒有真正的區別的。(Man versus Computer, n.d.)

毫無疑問,計算機和你的大腦最大的區別是意識。雖然可能你很難描述意識,但你知道你在這裡。計算機沒有這樣的認識。雖然電腦可以以驚人的速度執行計算完成非凡的工作,但他們沒有情感的經驗,沒有夢想和沒有思想—這些人類基本組成的部分。至少目前還沒有!目前人工智能的研究走向計算機和機器人在情感能力的發展。(Chudler ,2001).  沒有電腦可以創建自己的操作程式。然而,人類的大腦不僅管理生活的基本功能外,還創建了自己的操作程式,有意識地管理人類需要的複雜社會互動。它還能夠評價自己的表現,適應不同的環境,並改變其環境。 

 人與電腦的相似性和差異性(The Brain vs. The Computer, n.d.).

 相似性:都使用電子信號。

差異性:大腦使用化學物質傳遞信息,計算機使用電力。儘管神經系統的電子信號是以高速旅行,一台電腦通過導線他們的旅行速度更快。

相似性:雙方傳遞信息。

差異性:計算機使用的開關或關或閉(“二進制”)。從某種意義上說,大腦中的神經元藉發射了動作電位或不發射了動作電位來表示或關或閉。但是,神經元的不僅僅是打開或關閉,因為“興奮的”神經元在不斷變化中。這是因為神經元是通過突觸聯繫經常收到來自其他細胞的信息。跨突觸旅行的信息並不總是導致動作電位。相反,這些信息藉提高或降低神經元的門檻改變產生一個動作電位的機會。

 相似性:兩者都有記憶,也會增長記憶。

差異性: 電腦記憶體的增長是藉加入額外電腦芯片。大腦記憶的增加是靠更強的突觸聯繫。

 

相似性: 都可以適應和學習。

差異性: 大腦學習新事物是更容易和更快的。然而,計算機可以在同一時間(“多任務”)做許多複雜的任務,這對大腦是困難的。例如,嘗試在同一時間倒數和乘以兩個數目。然而,大腦也使用自主神經系統做一些多任務。例如,大腦控制呼吸,心率和血壓,同時它執行心智的任務。

 

相似性: 兩者都隨著時間而演變。

差異性: 在最近10萬年中人腦的重量約在3磅左右。計算機發展速度已遠遠超過了人類大腦。計算機出現只有短短數十年,但快速的技術進步使計算機的速度更快,體積更小,功能更強大。

 

相似性: 雙方都需要能源。

差異性:大腦需要能量的是氧氣和營養物質如糖,計算機需要電力來繼續工作。

 

相似性: 兩者都可以被破壞。

差異性: 修復計算機是比較容易-只要得到新的部件。沒有新的或舊零件的大腦。然而,有些工作正在做–移植某些神經系統疾病的神經細胞,如帕金森氏症。雙方一台計算機和大腦都可能得到“病” -一台計算機可以得到“病毒”,許多疾病會影響大腦。
在某些情況下大腦有“內置的備份系統”。如果通路在大腦中被損壞,往往是另一種途徑將接管該功能損壞的途徑。

 

相似性: 都可以改變和修改。

差異性:大腦始終處於變化和被修改。沒有“關閉”的大腦-即使睡的動物,它的大腦仍處於活動狀態和工作。計算機唯一的變化—只有當新的硬件或軟件添加或東西保存在內存中。一台計算機有一個“關”的狀態。當計算機電源是關閉的,則不會傳輸信號。

 

相似性: 都可以做的數學和其他邏輯任務。

差異性:計算機在做邏輯和計算的事情速度更快。然而,大腦能更好地解釋外部世界和會創造新的思路。大腦能夠想像。

 

相似性: 大腦和計算機都被科學家研究中。

差異性:科學家了解計算機的工作原理。有數以千計的神經科學家研究大腦。儘管如此,仍然有更多的領域要去了解大腦。 “關於大腦,我們不知道的比我們了解的還更多。”

 

 我們的大腦與最好的計算機(2004)的數字比較(Stop Fundies, 2004):

 大腦

處理器:10P flops – 10,000,000,000,000浮動浮點指令/秒
硬盤:1 PB – 1,000,000,000,000,000字節
圖形卡:可能一個完美的流perfect stream,絕對220+ FPS,100 GHz
顯示器:1萬點的圖像,60赫茲,30度的焦點範圍,170度視角,10萬色
聲卡:5千赫(這是絕對的最大門檻,平均為2千赫)任何低於1千赫的聲音是聽不到,但可以被皮膚感受到,奇怪的。
總使用電壓:70 minivolts(一千分之七十伏)

最佳數字(最好在每個類別,而不是一台計算機上):

處理器:35.68萬億次- 35680000000浮動浮點指令/秒
硬盤:1 PB – 1,000,000,000字節
圖形卡:157 FPS最高性能,900兆赫
顯示器:1024 × 768像素,80赫茲,沒有焦點範圍,160度視角,68.7億種顏色
聲卡:196千赫
總使用電壓:僅顯示器使用的數額是我們使用的電壓的17142倍)

不要忘了大小比例。等離子顯示器是42“而我們的視網膜是立方毫米。我覺得功率比是驚人的了。如果我們得到一個與大腦一樣快的處理器,在電壓使用的差別也是驚人的。 

人腦與電腦的比喻:

如果人像一個電腦,則大腦就像一個CPU,ROM和RAM,脊柱就像一個BIOS(基本輸入/輸出系統)。

茲簡介中央處理單元CPU,只讀存儲器ROM和內存RAM, 基本輸入/輸出系統BIOS, 作業系統(Operating System or OS)如下:

中央處理單元(CPU central processing unit):
電腦的大腦是一個微處理器稱為中央處理單元(CPU)。 CPU是一個芯片,內有數以百萬計的微型晶體管。這是CPU的工作–進行必要的計算,以使計算機工作-CPU的晶體管演算數據。你可以視一個CPU為一個決策者。

只讀存儲器(ROM,Read-Only Memory):
只讀存儲器,使用在電腦和其它電子設備中的一個儲介質。它告訴計算機如何加載操作系統operating system。

內存(RAM,Random-access memory):
隨機存取存儲器(通常稱為它的縮寫,RAM)是計算機數據存儲器。它也被稱為計算機的物理內存。計算機關閉時快速存取存儲器是清除的。

基本輸入/輸出系統(BIOS,Basic Input/Output System):
被稱為基本輸入/輸出系統(BIOS)的芯片與CPU進行密切的合作。 BIOS是一特定類型的ROM。如果你認為CPU作為計算機的大腦,那麼你可以認為BIOS是脊椎。BIOS的工作是處理計算機和機器的硬件組件軟件之間的相互作用的運行。ROM的操作系統也被稱為BIOS(基本輸入輸出系統)。您打開計算機時BIOS是負責喚醒計算機,提醒它的所擁有部件和他們是做什麼的。

作業系統(Operating System or OS)
作業系統(Operating System,簡稱OS)是一管理電腦硬件(Computer hardware)與電腦軟件(Computer software)資源的程式,同時也是電腦系統的核心與基石。作業系統身負諸如管理與配置內部記憶體、決定系統資源供需的優先次序、控制輸入與輸出裝置、操作網路與管理檔案系統等基本事務。作業系統也提供一個讓使用者與系統互動的操作介面。

任何一台計算機最重要的程序是作業系統。該作業系統是一個由許多小的程式組成的大型程式,控制CPU與其他硬件組件的通訊。它還使計算機讓不明白的編程語言的人更容易操作。

個人電腦市場目前分為兩大陣營,此兩種架構分別有支持的作業系統:

  • Apple Macintosh – Mac OS X,Windows(僅Intel平台),Linux、BSD。
  • IBM相容PC – Windows、Linux、BSD、Mac OS X(非正式支援)。

 

參考文獻資料