人的大脑能存多少数据?理论估算
猜测范围从1 TB到2.5 PB,但大多数计算神经科学家倾向于估计人类的存储容量在10 TB至100 TB之间。 (1 TB大约等于1000 GB或1百万兆字节,PB大约1000 TB。)
这些估算值背后的数学运算非常简单。人脑包含大约1000亿个神经元。这些神经元中的每一个似乎都能够建立约1000个连接,代表约1000个潜在的突触,这些突触在很大程度上完成了数据存储工作。
将这1000亿个神经元中的每一个乘以它可以建立的大约1000个连接,您将获得100万亿个数据点,或大约100 TB的信息。
但是要考虑人脑的存储机制,可能和计算机的有所差异。
神经科学家承认这些计算经不起推敲。首先,该数学假设每个突触存储大约1个字节的信息,但是此估计值可能太高或太低。
神经科学家不确定仅以一种强度就能传递多少种突触,而不能以多种强度来传递。仅以一种强度发送的突触只能传送一个信息位-“开”或“关”,即1或0。
另一方面,可以以许多不同强度发送的突触可以存储几个位。
其次,个别突触并非完全独立。有时可能需要几个突触来传达一条信息。根据情况的频率,10到100 TB的估计值可能太大。
其他问题:某些突触似乎用于处理而不是用于存储,以及存在支持单元也可能存储信息的事实。
即使我们接受大脑的存储容量在10到100 TB之间,估算“已用空间”与“可用空间”中的空间量也非常困难,大脑比外部硬盘驱动器复杂得多。
这是一个非常好的问题,人类作为地球上的最高智慧生物,我们的大脑是如何构成的?我们的大脑又被开发了多少呢?
要回答作者的问题,我们首先要来探讨一下人类的大脑极限,只有在极限情况下,我们才能与电脑的内存来做比较。
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,目前最快的是中国的“天河二号”,以峰值计算速度每秒5.49亿亿次、持续计算速度每秒3.39亿亿次双精度浮点运算的优异性能位居榜首。
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9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0.67倍,要提高20个数量级就需要100多年。
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立方分米,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。