人脑为什么如此高效与计算机相比究竟谁的问题解决能力比较强呢?.doc
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1、人脑为什么如此高效与计算机相比究竟谁的问题解决能力比较强呢?大脑是一个非常复杂的器官。人脑含有约1000亿个神经元,神经元之间的连接多达100万亿。人们常将人脑与另一套具有强大问题解决能力的复杂系统相比较:即数字计算机。人脑和计算机都含有大量基本单元,人脑中为神经元,计算机中为晶体管。这些基本单元都可组成复杂回路,处理电信号形式的信息。大体来看,人脑与计算机的架构十分相似,均由负责输入、输出、重要处理和记忆储存的几大回路构成。但人脑与计算机相比,究竟谁的问题解决能力更胜一筹呢?考虑到计算机技术在近几十年中的飞速进步,你也许会认为计算机占了上风。经过特殊设计和编程的计算机的确在许多复杂游戏中打败
2、了人类高手,如上世纪90年代打败了国际象棋大师、前几年又在围棋比赛中取胜;计算机在百科知识竞赛中也表现突出,如美国电视节目危险边缘。但在许多日常任务中,人类总是完胜计算机,比如在图片中辨认一辆自行车、或在拥挤的街道上寻找一名特定的行人,又比如伸手拿过杯子、并顺利将杯子送到嘴边等等。在概念化和想象力方面,人类更是赢得毫无悬念。为何计算机和人脑擅长的任务各不相同呢?通过将计算机与人脑进行对比,计算机工程师与神经科学家都从中受益颇多。还在现代计算机刚刚起步时,就有人在书中将两者做了比较。这本书名叫计算机与人脑,由约翰冯诺依曼编写。他于上世纪40年代带头设计的计算机架构至今仍是大多数计算机的基础。下表
3、列出了计算机与人脑的一些比较数据:计算机的基本运算速度远胜过人脑。目前个人电脑进行加法等基本运算的速度可达每秒100亿次。要估算人脑的基本运算速度,可以对神经元传递信息和相互交流的基础过程进行分析。例如,神经元可以“发射”动作电位(即在神经元细胞附近产生的电信号脉冲),然后沿着长长的轴突将其传递下去,传给与之相连的下一个神经元。这些电脉冲的频率和时长就是要传递的信息。此外,神经元在向其它神经元传递信息时,主要通过向轴突末端名为“突触”的结构释放化学神经递质进行,其相邻神经元又会通过突触传递,将神经递质转化回电信号形式。突触传递耗时最快约1毫秒。因此若把电脉冲传递与突触传递都算上,大脑的基本运算
4、速度至多为每秒1000次,仅为计算机的1000万分之一。计算机的基本运算精度也比大脑高出许多。计算机的精度取决于数字位数。例如,32位计算机的精度为2的32次方分之一,约为42亿分之一。而证据显示,在生理噪音的影响下,神经系统中涉及的大部分数字(如神经元发射信号的频率,常用来代表刺激强度)往往存在百分之几的误差,精度最高也只有100分之一。与计算机相比,几乎只占了个零头。然而,人脑的运算既不算慢,也不能说不精确。如一名职业网球运动员可以密切追踪速度高达每小时250公里的网球的运动轨迹,迅速跑到球场上的最佳位置,调整好胳膊姿势,然后将球打回对手场地。这一切仅需几百毫秒即可完成。不仅如此,人脑在身
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