一个突触可存储约 4.7 比特信息,人脑的硬盘容量约 910TB,在每个领域能掌握的概念约十万个。题设“永远不会遗忘”会导致人们比现在更多地出现“某个领域的概念已经装满”、无法在同一领域添加更多知识的情况,但那不太重要。
- 人脑的工作记忆(约等于寄存器)是 4,同时能跟踪最多四个事物[1]。事物可以是人、物件、单词、数字等等。这比计算机要弱得多。不过,四个事物的视觉与听觉信息等附属物可以有超过 30G 的缓存。
- 人脑的短时记忆的半衰期只有 7 秒,容量只有 7±2 个信息块。
这些东西按题设变得“永远不会遗忘”会导致新输入的信息与旧信息叠加,严重失真甚至无法解析。这是自然语言的问题。当一个人声称想要“永不遗忘”的时候,他一般是在谈“短期记忆一定变为长期记忆、长期记忆不被淡忘”,而不是“工作记忆、视觉缓存全部堆积起来”。题目中的“大脑全被开发出来”大概来自人脑开发了百分之十之类说法,是古老的误会。脑的硬盘容量神经细胞通过轴突和树突相互发生联系,传递信息,形成神经网络,构成大脑记忆和思维的物质基础。突触是记忆的物质储存结构基础,每个突触可存储约 4.7 比特信息[2],整个人脑约可储存 910TB 信息(作为对比,2017 年整个互联网约有 500 万 TB 信息)。神经细胞不断有新的突触形成,也不断有旧的突触消失。动物受到外界刺激时,突触形成和消失的数量骤然增加。据观察,有些突触只存在几个小时,而另外一些则长时间存在并可能固定下来形成新的神经线路。研究表明一个人在每个特定领域可以掌握约 10 万个概念:设每个专业方面的知识占一个普通人知识总量的 1%、每个概念需要 0.1MB~1MB 来储存,按照库兹韦尔在《奇点临近》里给出的估算[3],一个普通人的知识总量约为 1.13TB,距离 910TB 的硬盘容量限制还很遥远。因此,剪枝机制的存在不是因为硬盘容量限制。对人脑计算力的估算卡内基·梅隆大学的机器人专家汉斯·莫拉维克分析了视网膜内的神经图像处理电路。他认为视网膜每秒执行一千万次图像边缘检测和移动检测。基于几十年建造机器人视觉系统的经验,他估计每次重现人类的视觉检测需要机器执行约一百条指令,这意味着复制视网膜这一部分的图像处理功能需要十亿次计算每秒。视网膜上的神经元总重 0.02 克,是人类大脑重量的七万五千~十万分之一。因此,复制整个人脑的计算能力需要每秒执行七十五万亿~一百万亿条指令。劳埃德·瓦特和他的同事们在用计算机模拟人类听觉系统时发现,机器至少需要每秒计算一千亿次来在接近人类的架构下和人一样好地确定声源的位置。听觉皮层约占人脑皮层的千分之一,因此人脑的总计算力在一百万亿次每秒以上。得克萨斯大学的模拟小脑区域实验估计,模拟每个神经元需要一万次计算每秒。这样整个大脑需要约一千万亿次计算每秒。据此,有一定冗余度的估计是人脑的总计算力在一亿亿次每秒的程度。中国的天河二号已经超越了这个计算力,不过目前人脑还是远比它小而节能。意识清醒的成人大脑的功率约为 20 瓦,而天河二号光是电费就突破天际。参考- ^https:///10.1016/j.neuron.2015.07.028
- ^库兹韦尔并不认为一个人可以成为100个领域的专家,其实他认为一个人有7个完整知识块就了不起了,其余部分是并不完整甚至碎片化的
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