Mózg jak procesor? Podobieństwa i różnice [Metafora komputera – część 3]
Czy zastanawialiście się kiedyś, ile mózg człowieka może mieć rdzeni analogicznie do procesora komputerowego? Otóż... kosmicznie dużo.
Dokonując pogłębionej interpretacji metafory komputera, wypada przede wszystkim przyjrzeć się procesorowi, czyli sposobowi przetwarzania danych. Pamiętam jeszcze z moich młodych lat, że kiedy wchodziły pierwsze komputery, nikt nie mówił o rdzeniach procesora, a przecież procesor to najważniejsza jednostka centralna, która odpowiada za analizę informacji we wszystkich systemach, otrzymuje dane, przeprowadza niezbędne obliczenia i wysyła wyniki do pamięci komputerowych. Mówiąc kolokwialne: mały, ale ważny. Porównywało się co najwyżej szybkość zegara, czyli szybkość działania procesora.
Przewodzić albo nie przewodzić, oto jest pytanie
Przez wiele dekad głównym wyzwaniem dla procesorów były coraz to bardziej rozwinięte gry komputerowe. Również dzisiaj największym wyzwaniem dla procesora komputerowego jest grafika, czy też po prostu obróbka obrazów ruchomych, takich jak filmy – szczególnie te w najwyższej rozdzielczości obrazu.
Stopniowo, wraz z rozwojem technologii, zaczęto wprowadzać procesory wielordzeniowe. Najpierw oczywiście dwurdzeniowe, potem czterordzeniowe, a obecnie i ośmio- czy szesnastordzeniowe. Ta wielordzeniowość oznacza, że komputer może wykonywać równolegle do szesnastu niezależnych zadań.
Mózg i komputer są do siebie podobne przez to, że oba są zbudowane z sieci połączeń, które albo przewodzą, albo nie przewodzą odpowiednich sygnałów. Trzeba jednak zaznaczyć, że w przypadku komputera chodzi o sygnały elektryczne, a w przypadku komórek nerwowych są to sygnały elektryczne modyfikowane poprzez środowisko biochemiczne, w którym się odbywają.
Skąd się bierze humor i czemu komputery są niewrażliwe?
Zarówno mózg, jak i komputer są procesorami informacji zakodowanej odpowiednimi znakami. Oba posiadają wejście oraz wyjście informacyjne, systemy przechowywania danych. Oba wykonują skomplikowane przekształcenia, dzieląc je na mniejsze zadania. Komputery oraz mózgi służą podobnym celom: rozwiązują różnego typu problemy. Tworzenie sztucznej inteligencji opartej na pracy komputera ma właśnie dostarczyć podobnych rezultatów jak w przypadku pracy mózgu. Celem minimalnym jest uzyskanie takiego samego efektu pracy, natomiast maksymalnym: dokładne skopiowanie całej pracy mózgu.
Komputery charakteryzują się dużym stopniem precyzji, są za to bardzo wrażliwe na najmniejszy błąd. Mózg człowieka natomiast działa na zasadzie przybliżeń, pozostaje za to niewrażliwy na mniejsze błędy, które nie wpływają na dokładność jego pracy. Komputery funkcjonują zasadniczo jako maszyny przetwarzające dane w sposób szeregowy, podczas gdy mózg robi to równolegle.
Dzięki takiej organizacji pracy mózg ludzki jest podstawą humoru, intuicji czy wrażliwości estetycznej. Równoległe przetwarzanie danych pozwala umysłowi na szybszą pracę. Trzeba jednak pamiętać, że sama szybkość przetwarzania informacji jest w komputerze o wiele większa. Krótko mówiąc, procesor komputera ma o wiele mniej rdzeni, za to ich praca jest znaczenie szybsza niż praca mózgu.
Ile rdzeni ma mózg człowieka?
Jak powiedzieliśmy wcześniej, komputer może wykonywać co najwyżej kilka, kilkanaście zdań w tym samym czasie. W przypadku mózgu człowieka sprawa jest o wiele bardziej zadziwiająca, a nawet zachwycająca. Okazuje się, że sieć neuronalna praktycznie w całości nastawiona jest na równoległe przetwarzanie danych.
Czy zastanawialiście się kiedyś, ile mózg człowieka może mieć rdzeni analogicznie do procesora komputerowego? Otóż dorosły człowiek ma w przybliżeniu 100 miliardów neuronów, które w naszej metaforycznej analizie mogą porównane do rdzeni procesora. Co ciekawe, jest to zarazem liczba gwiazd w naszej galaktyce. Każdy z neuronów ma połączenia z ok. 15 tysiącami innych neuronów i gdyby rozwinąć tę sieć na wprost, zajęłaby 5 000 000 km, czyli odległość między Ziemią a Księżycem. W sumie nasz mózg może mieć do 100 trylionów połączeń synaptycznych, a zatem możliwości równoległego przetwarzania danych w mózgu są po prostu niewyobrażalne.
Dzięki istnieniu tylu różnych dróg przetwarzania danych w mózgu, uszkodzenie jednej jego części nie powoduje od razu sparaliżowania jego działania, jak by to miało miejsce w przypadku komputera. Nawet jeśli jedna część mózgu zostaje uszkodzona, inne części, na ile to możliwe, przejmują na siebie zadania tych uszkodzonych. Na tym, między innymi, polega cecha mózgu zwana plastycznością.
Przeczytaj również:
Hardware i software w twojej głowie [Metafora komputera – część 1]
