Centrālais procesors ir datora “smadzenes”. Kā savienot cilvēka smadzenes un datoru Cilvēka un datora apmācība

Slavenā Reja Kurcveila darbu galvenā ideja ir mākslīgais intelekts, kas galu galā dominēs visās cilvēku dzīves jomās. Savā jaunajā grāmatā "Prāta evolūcija" Kurcveils atklāj cilvēka smadzeņu reversās inženierijas bezgalīgās iespējas.

Tajā pašā rakstā Tjūrings ziņoja par vēl vienu negaidītu atklājumu saistībā ar neatrisināmām problēmām. Neatrisināmas problēmas ir tās, kuras labi apraksta unikāls risinājums (kura eksistenci var pierādīt), bet (kuru var arī parādīt) nevar atrisināt neviena Tjūringa mašīna (tas ir, neviena mašīna vispār). Ideja par šādu problēmu esamību būtībā ir pretrunā ar koncepciju, kas tika izveidota 20. gadsimta sākumā. dogma, ka visas problēmas, kuras var formulēt, ir atrisināmas. Tjūrings parādīja, ka neatrisināmo problēmu skaits nav mazāks par atrisināmo problēmu skaitu. 1931. gadā Kurts Gēdels nonāca pie tāda paša secinājuma, formulējot “nepabeigtības teorēmu”. Šī ir dīvaina situācija: mēs varam formulēt problēmu, mēs varam pierādīt, ka tai ir unikāls risinājums, bet tajā pašā laikā mēs zinām, ka mēs nekad nevarēsim atrast šo risinājumu.

Tjūrings parādīja, ka skaitļošanas mašīnas darbojas, pamatojoties uz ļoti vienkāršu mehānismu. Tā kā Tjūringa mašīna (un līdz ar to jebkurš dators) var noteikt savu nākamo funkciju, pamatojoties uz iepriekšējiem rezultātiem, tā spēj pieņemt lēmumus un izveidot jebkuras sarežģītības hierarhiskas informācijas struktūras.

1939. gadā Tjūrings izstrādāja Bombe elektronisko kalkulatoru, kas palīdzēja atšifrēt ziņojumus, ko vācieši apkopoja Enigma kodēšanas mašīnā. Līdz 1943. gadam inženieru komanda ar Tjūringa piedalīšanos bija pabeigusi Colossus mašīnu, ko dažkārt sauca par pirmo datoru vēsturē. Tas ļāva sabiedrotajiem atšifrēt ziņojumus, ko radīja sarežģītāka Enigma versija. Bombe un Colossus mašīnas bija paredzētas viena uzdevuma veikšanai, un tās nevarēja pārprogrammēt. Bet viņi savu funkciju veica izcili. Tiek uzskatīts, ka daļēji viņu dēļ sabiedrotie varēja paredzēt vācu taktiku visa kara laikā, un Karaliskajiem gaisa spēkiem kaujā par Lielbritāniju izdevās sakaut trīs reizes lielākus Luftwaffe spēkus.

Tieši uz šī pamata Džons fon Neimans radīja modernās arhitektūras datoru, atspoguļojot trešo no četrām svarīgākajām informācijas teorijas idejām. Kopš tā laika gandrīz septiņdesmit gadu laikā šīs mašīnas pamata kodols, ko sauc par fon Neimana mašīnu, ir palicis praktiski nemainīgs - no mikrokontrollera jūsu veļas mašīnā līdz lielākajam superdatoram. 1945. gada 30. jūnijā publicētajā rakstā ar nosaukumu "Pirmais ziņojuma projekts par EDVAC" fon Neumans izklāstīja pamatidejas, kas kopš tā laika ir virzījušas datorzinātņu attīstību. Fon Neimana iekārta satur centrālo procesoru, kurā tiek veiktas aritmētiskās un loģiskās darbības, atmiņas modulis, kurā tiek glabātas programmas un dati, lielapjoma atmiņa, programmu skaitītājs un ievades/izvades kanāli. Lai gan raksts bija paredzēts iekšējai lietošanai projekta ietvaros, tas kļuva par Bībeli datoru radītājiem. Lūk, kā dažkārt vienkāršs rutīnas ziņojums var mainīt pasauli.

Tjūringa mašīna nebija paredzēta praktiskiem mērķiem. Tjūringa teorēmas nebija saistītas ar problēmu risināšanas efektivitāti, bet gan aprakstīja problēmu loku, ko teorētiski varētu atrisināt ar datoru. Turpretim fon Neimaņa mērķis bija radīt reāla datora koncepciju. Viņa modelis aizstāja viena bitu Tjūringa sistēmu ar vairāku bitu (parasti astoņu bitu daudzkārtni) sistēmu. Tjūringa mašīnai ir sērijas atmiņas lente, tāpēc programmas pavada ļoti ilgu laiku, pārvietojot lenti uz priekšu un atpakaļ, lai ierakstītu un izgūtu starprezultātus. Turpretim fon Neimaņa sistēmā atmiņai piekļūst nejauši, ļaujot nekavējoties izgūt visus vēlamos datus.

Viena no fon Neimaņa galvenajām idejām ir saglabātās programmas koncepcija, kuru viņš izstrādāja desmit gadus pirms datora radīšanas. Koncepcijas būtība ir tāda, ka programma tiek saglabāta tajā pašā brīvpiekļuves atmiņas modulī, kurā atrodas dati (un bieži vien pat tajā pašā atmiņas blokā). Tas ļauj pārprogrammēt datoru dažādu problēmu risināšanai un izveidot pašmodificējošu kodu (rakstīšanas disku gadījumā), kas nodrošina rekursijas iespēju. Līdz tam laikam gandrīz visi datori, tostarp Colossus, tika radīti konkrētu problēmu risināšanai. Saglabātās programmas jēdziens ļāva datoram kļūt par patiesi universālu mašīnu, kas atbilst Tjūringa idejai par mašīnu skaitļošanas universālumu.

Vēl viena svarīga fon Neimaņa mašīnas īpašība ir tā, ka katra instrukcija satur darbības kodu, kas nosaka aritmētisko vai loģisko darbību un operanda adresi datora atmiņā.

Fon Noimana datoru arhitektūras koncepcija tika atspoguļota EDVAC projektā, pie kura viņš strādāja kopā ar Presperu J. Ekertu un Džonu Maušliju. EDVAC dators sāka darboties tikai 1951. gadā, kad jau pastāvēja citi saglabāto programmu datori, piemēram, Manchester Small Experimental Machine, ENIAC, EDSAC un BINAC, kas visi tika izveidoti fon Neimaņa papīra ietekmē un ar Eckert līdzdalību. un Mauchly. Fon Neumann bija iesaistīts arī dažu no šīm mašīnām, tostarp jaunākās ENIAC versijas izstrādē, kurā tika izmantots saglabātās programmas princips.

fon Neimaņa arhitektūras datoram bija vairāki priekšteči, taču nevienu no tiem – ar vienu negaidītu izņēmumu – nevar saukt par īstu fon Neimaņa mašīnu. 1944. gadā Hovards Eikens izlaida Mark I, kas zināmā mērā bija pārprogrammējams, taču neizmantoja saglabāto programmu. Iekārta nolasīja instrukcijas no perfokartes un nekavējoties tās izpildīja. Auto arī neparedzēja nosacītas pārejas.

1941. gadā vācu zinātnieks Konrāds Zuse (1910–1995) izveidoja datoru Z-3. Tā arī nolasīja programmu no lentes (šajā gadījumā kodēta lentē) un arī neveica nosacītas atzarojumus. Interesanti, ka Zuse saņēma finansiālu atbalstu no Vācijas Lidmašīnu inženierijas institūta, kas izmantoja šo datoru, lai pētītu lidmašīnas spārna plīvošanu. Tomēr Zuses priekšlikumu finansēt releju nomaiņu ar radiolampām neatbalstīja nacistu valdība, uzskatot, ka datortehnoloģiju attīstībai "nav militāra nozīme". Tas, man šķiet, zināmā mērā ietekmēja kara iznākumu.

Faktiski fon Neimanim bija viens izcils priekštecis, un viņš dzīvoja simts gadus agrāk! Angļu matemātiķis un izgudrotājs Čārlzs Beibžs (1791–1871) 1837. gadā aprakstīja savu analītisko dzinēju, kura pamatā bija tie paši principi kā fon Neimaņa dators un kurā tika izmantota saglabāta programma, kas uzdrukāta uz perfokartēm žakarda aušanas mašīnās. Brīvpiekļuves mašīnas atmiņā bija 1000 vārdu ar 50 zīmēm aiz komata (atbilst aptuveni 21 kilobaitam). Katrā instrukcijā bija opkods un operanda numurs – gluži kā mūsdienu datorvalodās. Sistēma neizmantoja nosacījumus zarus vai cilpas, tāpēc tā bija patiesa fon Neimaņa mašīna. Pilnīgi mehānisks, tas acīmredzot pārspēja gan paša Bebadža dizaina, gan organizatoriskās iespējas. Viņš radīja mašīnas daļas, bet nekad to nepalaida.

Nav precīzi zināms, vai 20. gadsimta datoru pionieri, tostarp fon Neimans, zināja par Beidža darbu.

Taču Beidža mašīnas izveide iezīmēja programmēšanas attīstības sākumu. Angļu rakstniece Ada Bairona (1815–1852), Lavleisas grāfiene, dzejnieka lorda Bairona vienīgais likumīgais bērns, kļuva par pasaulē pirmo datorprogrammētāju. Viņa rakstīja programmas Babbage's Analytical Engine un atkļūdoja tās savā galvā (jo dators nekad nedarbojās). Tagad programmētāji šo praksi sauc par tabulas pārbaudi. Viņa tulkoja itāļu matemātiķa Luidži Menabrea rakstu par analītisko dzinēju, pievienojot savus būtiskos komentārus un atzīmējot, ka "Analītiskais dzinējs auž algebriskus rakstus tāpat kā žakarda stelles auž ziedus un lapas." Viņa, iespējams, bija pirmā, kas pieminēja mākslīgā intelekta radīšanas iespēju, taču secināja, ka analītiskais dzinējs "nespēj neko izdomāt pats par sevi".

Beidža idejas šķiet pārsteidzošas, ņemot vērā laikmetu, kurā viņš dzīvoja un strādāja. Tomēr līdz 20. gadsimta vidum. šīs idejas tika praktiski aizmirstas (un tikai vēlāk tika atklātas no jauna). Tieši fon Neimanis izgudroja un formulēja galvenos datora darbības principus tā mūsdienu veidolā, un ne velti fon Neimaņa mašīna joprojām tiek uzskatīta par galveno datora modeli. Tomēr neaizmirsīsim, ka fon Neimana iekārta pastāvīgi apmainās ar datiem starp atsevišķiem moduļiem un šo moduļu ietvaros, tāpēc to nevarētu izveidot bez Šenona teorēmām un viņa piedāvātajām metodēm drošai digitālās informācijas pārraidei un uzglabāšanai.

Tas viss noved mūs pie ceturtās svarīgās idejas, kas pārvar Adas Baironas secinājumus par datoru nespēju radoši domāt un ļauj atrast galvenos smadzeņu izmantotos algoritmus, ar kuriem pēc tam var pārvērst datoru par smadzenēm. Alans Tjūrings formulēja šo problēmu savā rakstā “Computing Machines and Intelligence”, kas publicēts 1950. gadā, kurā aprakstīts tagad labi zināmais Tjūringa tests, lai noteiktu mākslīgā intelekta tuvumu cilvēka intelektam.

1956. gadā fon Neimans sāka gatavot lekciju ciklu prestižajam Siliman Readings Jēlas universitātē. Zinātnieks jau bija slims ar vēzi un nevarēja nolasīt lekcijas vai pat pabeigt manuskriptu, uz kura balstījās lekcijas. Tomēr šis nepabeigtais darbs ir spoža prognoze tam, ko es personīgi uztveru kā visgrūtāko un svarīgāko projektu cilvēces vēsturē. Pēc zinātnieka nāves 1958. gadā manuskripts tika publicēts ar nosaukumu “Dators un smadzenes”. Tā notika, ka viena no pagājušā gadsimta izcilākajiem matemātiķiem un viena no datortehnoloģiju pamatlicējiem pēdējais darbs izrādījās veltīts domāšanas analīzei. Šis bija pirmais nopietnais cilvēka smadzeņu pētījums no matemātiķa un datorzinātnieka viedokļa. Pirms fon Neimaņa datortehnoloģijas un neirozinātne bija divas atsevišķas salas, starp kurām nebija tilta.

Fon Noimans sāk stāstu, aprakstot līdzības un atšķirības starp datoru un cilvēka smadzenēm. Ņemot vērā laikmetu, kurā šis darbs tika radīts, tas šķiet pārsteidzoši precīzs. Zinātnieks atzīmē, ka neirona izejas signāls ir digitāls – aksons ir vai nu uzbudināts, vai paliek miera stāvoklī. Tajā laikā nebija skaidrs, ka izejas signālu var apstrādāt analogā veidā. Signālu apstrāde dendritos, kas ved uz neironu, un neirona ķermenī ir analoga, un fon Neumans aprakstīja šo situāciju, izmantojot ieejas signālu svērto summu ar sliekšņa vērtību.

Šis neironu funkcionēšanas modelis noveda pie konnekcionisma attīstības un šī principa izmantošanas gan aparatūras, gan datorprogrammu izveidē. (Kā es aprakstīju iepriekšējā nodaļā, pirmo šādu sistēmu, proti, IBM 704 programmu, izveidoja Frenks Rozenblats no Kornela universitātes 1957. gadā, tieši pēc fon Neimaņa lekciju manuskripta pieejamības.) Tagad mums ir sarežģītāki modeļi, kas apraksta neironu ievades kombinācijas, bet vispārējā ideja par analogo signālu apstrādi, mainot neirotransmiteru koncentrāciju, joprojām ir spēkā.

Pamatojoties uz datorskaitļošanas universāluma koncepciju, fon Neimans nonāca pie secinājuma, ka pat ar šķietami radikālām smadzeņu un datora arhitektūras un struktūrvienību atšķirībām, izmantojot fon Neimana mašīnu, mēs varam simulēt procesus, kas notiek smadzenes. Pretējais postulāts gan nav derīgs, jo smadzenes nav fon Neimana mašīna un tajās nav saglabātas programmas (lai gan galvā mēs varam simulēt ļoti vienkāršas Tjūringa mašīnas darbību). Smadzeņu darbības algoritmus vai metodes nosaka to struktūra. Fon Neumans pareizi secināja, ka neironi var apgūt atbilstošus modeļus, pamatojoties uz ievades signāliem. Tomēr fon Neimaņa laikā nebija zināms, ka mācīšanās notiek arī, veidojot un iznīcinot savienojumus starp neironiem.

Fon Noimans arī norādīja, ka neironu informācijas apstrādes ātrums ir ļoti zems - simtiem aprēķinu sekundē, bet smadzenes to kompensē, vienlaikus apstrādājot informāciju daudzos neironos. Šis ir vēl viens acīmredzams, bet ļoti svarīgs atklājums. Fon Noimans apgalvoja, ka visi 10 10 smadzeņu neironi (šī aplēse arī ir diezgan precīza: saskaņā ar mūsdienu priekšstatiem smadzenēs ir no 10 10 līdz 10 11 neironiem) vienlaikus apstrādā signālus. Turklāt visi kontakti (vidēji no 10 3 līdz 10 4 uz vienu neironu) tiek skaitīti vienlaicīgi.

Ņemot vērā tā laika primitīvo neirozinātņu stāvokli, fon Neimana aplēses un neironu funkcijas apraksti ir ārkārtīgi precīzi. Tomēr es nevaru piekrist vienam viņa darba aspektam, proti, idejai par smadzeņu atmiņas ietilpību. Viņš uzskatīja, ka smadzenes atceras katru signālu uz mūžu. Fon Noimans lēš, ka cilvēka vidējais mūža ilgums ir 60 gadi, kas ir aptuveni 2 x 10 9 sekundes. Ja katrs neirons saņem aptuveni 14 signālus sekundē (kas patiesībā ir par trim kārtām mazāks par patieso vērtību), un smadzenēs kopā ir 10 10 neironi, izrādās, ka smadzeņu atmiņas jauda ir aptuveni 10 20 biti. Kā jau rakstīju iepriekš, mēs atceramies tikai nelielu daļu no savām domām un pieredzes, taču pat šīs atmiņas netiek glabātas kā zema līmeņa bitu pa bitu informācija (kā video), bet gan kā augstāka līmeņa secība. attēlus.

Kā fon Neumans apraksta katru smadzeņu darbības mehānismu, viņš vienlaikus demonstrē, kā mūsdienu dators var veikt vienu un to pašu funkciju, neskatoties uz šķietamo atšķirību starp smadzenēm un datoru. Smadzeņu analogos mehānismus var modelēt, izmantojot digitālos mehānismus, jo digitālā skaitļošana var simulēt analogās vērtības ar jebkādu precizitātes pakāpi (un analogās informācijas precizitāte smadzenēs ir diezgan zema). Ir iespējams arī simulēt smadzeņu darbības masveida paralēlismu, ņemot vērā datoru milzīgo pārākumu seriālās skaitļošanas ātrumā (šis pārākums ir vēl vairāk palielinājies kopš fon Neimaņa). Turklāt paralēlo signālu apstrādi varam veikt datoros, izmantojot paralēlās fon Neimaņa mašīnas – tā darbojas mūsdienu superdatori.

Ņemot vērā cilvēku spēju pieņemt ātrus lēmumus tik zemā nervu ātrumā, fon Neumans secināja, ka smadzeņu funkcijas nevar ietvert garus, secīgus algoritmus. Kad trešais pamatsastāva spēlētājs saņem bumbu un nolemj mest to pirmajai, nevis otrajai bāzei, viņš šo lēmumu pieņem sekundes daļā – šajā laikā katram neironam tik tikko paspēj veikt vairākus ierosmes ciklus. Fon Noimans nonāk pie loģiska secinājuma, ka smadzeņu ievērojamās spējas ir saistītas ar faktu, ka visi 100 miljardi neironu spēj vienlaicīgi apstrādāt informāciju. Kā jau minēju iepriekš, vizuālā garoza izdara sarežģītus secinājumus tikai trīs vai četros neironu darbības ciklos.

Tā ir ievērojamā smadzeņu plastiskums, kas ļauj mums mācīties. Taču datoram ir daudz lielāka plastika – tā metodes var pilnībā mainīt, mainot programmatūru. Tādējādi dators var atdarināt smadzenes, bet otrādi nav taisnība.

Kad fon Neumans salīdzināja smadzeņu masveidā paralēlās iespējas ar dažiem tā laika datoriem, šķita skaidrs, ka smadzenēm ir daudz lielāka atmiņa un ātrums. Šodien jau ir uzbūvēts pirmais superdators, pēc konservatīvākajām aplēsēm, kas apmierina funkcionālās prasības, kas nepieciešamas cilvēka smadzeņu funkciju simulēšanai (apmēram 10 16 operācijas sekundē). (Manuprāt, šādas jaudas datori 2020. gadu sākumā maksās aptuveni 1000 USD.) Runājot par atmiņas ietilpību, mēs esam pavirzījušies vēl tālāk. Fon Neimana darbi parādījās datorēras pašā sākumā, taču zinātnieks bija pārliecināts, ka kādā brīdī mēs spēsim radīt datorus un datorprogrammas, kas varētu atdarināt cilvēka smadzenes; tāpēc viņš gatavoja savas lekcijas.

Fon Noimans bija dziļi pārliecināts par progresa paātrināšanos un tā nozīmīgo ietekmi uz cilvēku dzīvi nākotnē. Gadu pēc fon Neimaņa nāves, 1957. gadā, viņa kolēģis matemātiķis Stens Ulams citēja fon Neimana 50. gadu sākumā teikto, ka “katrs tehnoloģiskā progresa paātrinājums un cilvēku dzīvesveida izmaiņas rada iespaidu, ka tuvojas kāda nozīmīga vēstures īpatnība. "cilvēku rase, ārpus kuras vairs nevar turpināties cilvēka darbība, kādu mēs to pazīstam šodien." Šis ir pirmais zināmais vārda "singularitāte" lietojums, lai aprakstītu cilvēka tehnoloģisko progresu.

Fon Neimana vissvarīgākā atziņa bija līdzība starp datoru un smadzenēm. Ņemiet vērā, ka daļa no cilvēka intelekta ir emocionālais intelekts. Ja fon Neimaņa minējums ir pareizs un ja mēs piekrītam manam apgalvojumam, ka nebioloģiskai sistēmai, kas apmierinoši reproducē dzīva cilvēka inteliģenci (emocionālo un citu), ir apziņa (skat. nākamo nodaļu), mums nāksies secināt, ka starp dators (ar pareiza programmatūra) Un pie samaņas Domāšanā ir skaidra līdzība. Tātad, vai fon Neimanam bija taisnība?

Lielākā daļa mūsdienu datoru ir pilnībā digitālas iekārtas, savukārt cilvēka smadzenes izmanto gan digitālās, gan analogās metodes. Tomēr analogās metodes var viegli reproducēt digitāli ar jebkuru precizitātes pakāpi. Amerikāņu datorzinātnieks Kārvers Mīds (dz. 1934) parādīja, ka smadzeņu analogās metodes var tieši reproducēt silīcijā, un īstenoja to tā saukto neiromorfo mikroshēmu veidā. Mīds pierādīja, ka šī pieeja varētu būt tūkstošiem reižu efektīvāka nekā analogo metožu digitālā simulācija. Ja mēs runājam par lieku neokortikālo algoritmu kodēšanu, varētu būt lietderīgi izmantot Mīda ideju. IBM pētniecības grupa, kuru vada Dharmendra Modhi, izmanto mikroshēmas, kas atdarina neironus un to savienojumus, tostarp to spēju veidot jaunus savienojumus. Viena no mikroshēmām, ko sauc par SyNAPSE, tieši modulē 256 neironus un aptuveni ceturtdaļmiljonu sinaptisko savienojumu. Projekta mērķis ir simulēt neokorteksu, kas sastāv no 10 miljardiem neironu un 100 triljoniem savienojumu (ekvivalents cilvēka smadzenēm), izmantojot tikai vienu kilovatu enerģijas.

Pirms vairāk nekā piecdesmit gadiem fon Neimans pamanīja, ka procesi smadzenēs notiek ārkārtīgi lēni, bet tiem raksturīgs masīvs paralēlisms. Mūsdienu digitālās shēmas darbojas vismaz 10 miljonus reižu ātrāk nekā smadzeņu elektroķīmiskie slēdži. Turpretim visi 300 miljoni smadzeņu garozas atpazīšanas moduļu darbojas vienlaikus, un vienlaikus var aktivizēt kvadriljonus kontaktu starp neironiem. Tāpēc, lai izveidotu datorus, kas spēj adekvāti atdarināt cilvēka smadzenes, ir nepieciešama atbilstoša atmiņa un skaitļošanas veiktspēja. Nav nepieciešams tieši kopēt smadzeņu arhitektūru – tā ir ļoti neefektīva un neelastīga metode.

Kādiem jābūt atbilstošajiem datoriem? Daudzu pētījumu projektu mērķis ir modelēt hierarhisko mācīšanos un modeļu atpazīšanu, kas notiek neokorteksā. Es pats veicu līdzīgus pētījumus, izmantojot hierarhiskus slēptos Markova modeļus. Es lēšu, ka viena atpazīšanas cikla modelēšanai vienā bioloģiskā neokorteksa atpazīšanas modulī ir nepieciešami aptuveni 3000 aprēķini. Lielākā daļa simulāciju ir balstītas uz ievērojami mazāku aprēķinu skaitu. Ja pieņemam, ka smadzenes veic aptuveni 10 2 (100) atpazīšanas ciklus sekundē, tad vienam atpazīšanas modulim kopā iegūstam 3 x 10 5 (300 tūkstošus) aprēķinu skaitu sekundē. Ja mēs šo skaitli reizinām ar kopējo atpazīšanas moduļu skaitu (3 x 10 8 (300 miljoni, pēc manām aplēsēm)), mēs iegūstam 10 14 (100 triljonus) aprēķinus sekundē. Aptuveni tādu pašu nozīmi es piešķiru grāmatā “The Singularity is Near”. Es prognozēju, ka funkcionālai smadzeņu simulācijai nepieciešams ātrums no 10 14 līdz 10 16 aprēķiniem sekundē. Hansa Moraveka aprēķins, kas balstīts uz datu ekstrapolāciju sākotnējai vizuālai apstrādei visā smadzenēs, ir 10 14 aprēķini sekundē, kas ir tāds pats kā maniem aprēķiniem.

Standarta modernās mašīnas var darboties ar ātrumu līdz 10 10 aprēķiniem sekundē, bet ar mākoņresursu palīdzību to produktivitāti var ievērojami palielināt. Ātrākais superdators, japāņu K dators, jau sasniedzis ātrumu 10 16 aprēķini sekundē. Ņemot vērā neokorteksa algoritmu milzīgo dublēšanos, labus rezultātus var sasniegt, izmantojot neiromorfās mikroshēmas, piemēram, SvNAPSE tehnoloģijā.

Runājot par atmiņas prasībām, mums ir nepieciešami aptuveni 30 biti (apmēram 4 baiti) katrai tapai ar vienu no 300 miljoniem atpazīšanas moduļu. Ja katram atpazīšanas modulim ir piemēroti vidēji astoņi signāli, mēs iegūstam 32 baitus uz vienu atpazīšanas moduli. Ja ņemam vērā, ka katra ieejas signāla svars ir viens baits, mēs iegūstam 40 baitus. Pievienojiet 32 baitus pakārtotajiem kontaktiem, un mēs iegūsim 72 baitus. Es atzīmēju, ka augošu un dilstošu zaru klātbūtne noved pie tā, ka signālu skaits ir daudz lielāks par astoņiem, pat ja ņemam vērā, ka daudzi atpazīšanas moduļi izmanto kopīgu ļoti sazarotu savienojumu sistēmu. Piemēram, burta “p” atpazīšana var ietvert simtiem atpazīšanas moduļu. Tas nozīmē, ka vārdu un frāžu, kas satur burtu “p”, atpazīšanā ir iesaistīti tūkstošiem nākamā līmeņa atpazīšanas moduļu. Tomēr katrs modulis, kas atbild par “p” atpazīšanu, neatkārto šo savienojumu koku, kas baro visus vārdu un frāžu atpazīšanas līmeņus ar “p” visiem šiem moduļiem ir kopīgs savienojumu koks.

Iepriekš minētais attiecas arī uz pakārtotajiem signāliem: modulis, kas ir atbildīgs par vārda apple atpazīšanu, visiem tūkstoš pakārtotajiem moduļiem, kas atbild par “e” atpazīšanu, pateiks, ka attēls “e” ir gaidāms, ja “a”, “p”, “p”. jau ir atpazīti " un "l". Šis savienojumu koks netiek atkārtots katram vārdu vai frāžu atpazīšanas modulim, kas vēlas informēt zemāka līmeņa moduļus, ka ir gaidāms attēls "e". Šis koks ir izplatīts. Šī iemesla dēļ vidējais aprēķins par astoņiem augšupējiem un astoņiem pakārtotiem signāliem katram atpazīšanas modulim ir diezgan saprātīgs. Bet pat ja mēs šo vērtību palielināsim, gala rezultātu tas īpaši nemainīs.

Tātad, ņemot vērā 3 x 10 8 (300 miljonus) atpazīšanas moduļus un 72 baitus atmiņas katram, mēs atklājam, ka kopējam atmiņas apjomam vajadzētu būt aptuveni 2 x 10 10 (20 miljardiem) baitu. Un tā ir ļoti pieticīga vērtība. Parastiem mūsdienu datoriem ir šāda veida atmiņa.

Mēs veicām visus šos aprēķinus, lai aptuveni novērtētu parametrus. Ņemot vērā, ka digitālās shēmas ir aptuveni 10 miljonus reižu ātrākas nekā neironu tīkli bioloģiskajā garozā, mums nav nepieciešams reproducēt cilvēka smadzeņu masīvo paralēlismu - ļoti mērena paralēlā apstrāde (salīdzinot ar triljoniem paralēlismu smadzenēs) būs diezgan liela. pietiekami. Tādējādi nepieciešamie skaitļošanas parametri ir diezgan sasniedzami. Smadzeņu neironu spēju atjaunot savienojumu (atcerieties, ka dendriti nepārtraukti veido jaunas sinapses) var arī simulēt, izmantojot atbilstošu programmatūru, jo datorprogrammas ir daudz plastiskākas nekā bioloģiskās sistēmas, kuras, kā mēs redzējām, ir iespaidīgas, taču tām ir ierobežojumi.

Smadzeņu dublēšanu, kas nepieciešama, lai iegūtu nemainīgus rezultātus, noteikti var reproducēt datora versijā. Matemātiskie principi šādu pašorganizējošu hierarhisku mācību sistēmu optimizēšanai ir diezgan skaidri. Smadzeņu organizācija ir tālu no optimālās. Bet tam nav jābūt optimālam — tam ir jābūt pietiekami labam, lai varētu izveidot rīkus, kas kompensē savus ierobežojumus.

Vēl viens neokorteksa ierobežojums ir tāds, ka tai nav mehānisma pretrunīgu datu novēršanai vai pat novērtēšanai; Tas daļēji izskaidro ļoti izplatīto cilvēku spriešanas neloģiskumu. Lai atrisinātu šo problēmu, mums ir ļoti vāja spēja, ko sauc kritiskā domāšana, bet cilvēki to lieto daudz retāk nekā vajadzētu. Datora neokortekss varētu ietvert procesu, kas identificē pretrunīgus datus turpmākai pārskatīšanai.

Ir svarīgi atzīmēt, ka visa smadzeņu reģiona projektēšana ir vienkāršāka nekā viena neirona projektēšana. Kā jau minēts, augstākā hierarhijas līmenī modeļi bieži tiek vienkāršoti (šeit ir līdzība ar datoru). Lai saprastu, kā darbojas tranzistors, ir nepieciešama detalizēta izpratne par pusvadītāju materiālu fiziku, un viena reāla tranzistora funkcijas apraksta ar sarežģītiem vienādojumiem. Digitālā shēma, kas reizina divus skaitļus, satur simtiem tranzistoru, taču pietiek ar vienu vai divām formulām, lai izveidotu šādas shēmas modeli. Visu datoru, kas sastāv no miljardiem tranzistoru, var modelēt, izmantojot instrukciju kopu un reģistra aprakstu vairākās teksta lappusēs, izmantojot dažas formulas. Programmas operētājsistēmām, valodu kompilatoriem vai montētājiem ir diezgan sarežģītas, taču arī privātas programmas modelēšana (piemēram, valodas atpazīšanas programma, kas balstīta uz slēptiem hierarhiskiem Markova modeļiem) arī aizņem dažas formulas lapas. Un nekur šādās programmās jūs neatradīsiet detalizētu pusvadītāju fizisko īpašību vai pat datoru arhitektūras aprakstu.

Līdzīgs princips attiecas arī uz smadzeņu modelēšanu. Vienu konkrētu neokorteksa atpazīšanas moduli, kas nosaka noteiktus nemainīgus vizuālos attēlus (piemēram, sejas), filtrē audio frekvences (ierobežo ievades signālu līdz noteiktam frekvenču diapazonam) vai novērtē divu notikumu laika tuvumu, var aprakstīt daudz. mazāk specifisku detaļu nekā reālās fizikālās un ķīmiskās mijiedarbības, kas kontrolē neirotransmiteru, jonu kanālu un citu nervu impulsu pārraidē iesaistīto neironu elementu funkcijas. Lai gan visas šīs detaļas ir rūpīgi jāapsver, pirms pāriet uz nākamo sarežģītības līmeni, daudz ko var vienkāršot, modelējot smadzeņu darbības principus.

Katra cilvēka smadzenes ir kaut kas īpašs, neticami sarežģīts dabas brīnums, kas radīts miljoniem gadu ilgas evolūcijas gaitā. Mūsdienās mūsu smadzenes bieži sauc par īstu datoru. Un šis izteiciens netiek lietots velti.

Un šodien mēs centīsimies saprast, kāpēc zinātnieki cilvēka smadzenes sauc par bioloģisko datoru un kādi interesanti fakti par to pastāv.

Kāpēc smadzenes ir bioloģisks dators

Zinātnieki acīmredzamu iemeslu dēļ smadzenes sauc par bioloģisku datoru. Smadzenes, tāpat kā jebkuras datorsistēmas galvenais procesors, ir atbildīgas par visu sistēmas elementu un mezglu darbību. Tāpat kā operatīvā atmiņa, cietais disks, videokarte un citi datora elementi, cilvēka smadzenes kontrolē redzi, elpošanu, atmiņu un visus citus cilvēka organismā notiekošos procesus. Viņš apstrādā saņemtos datus, pieņem lēmumus un veic visu intelektuālo darbu.

Runājot par “bioloģisko” īpašību, tā klātbūtne ir arī diezgan acīmredzama, jo atšķirībā no parastajām datortehnoloģijām cilvēka smadzenes ir bioloģiskas izcelsmes. Tātad izrādās, ka smadzenes ir īsts bioloģisks dators.

Tāpat kā lielākajai daļai mūsdienu datoru, arī cilvēka smadzenēm ir milzīgs skaits funkciju un iespēju. Un mēs piedāvājam dažus no interesantākajiem faktiem par viņiem zemāk:

• Pat naktī, kad mūsu ķermenis atpūšas, smadzenes neaizmieg, bet, gluži pretēji, atrodas aktīvākā stāvoklī nekā dienā;
• Precīzs vietas vai atmiņas apjoms, ko var uzglabāt cilvēka smadzenēs, zinātniekiem pašlaik nav zināms. Tomēr viņi norāda, ka šis "bioloģiskais cietais disks" var uzglabāt līdz 1000 terabaitiem informācijas;
• Smadzeņu vidējais svars ir pusotrs kilograms, un to apjoms palielinās, tāpat kā muskuļu gadījumā, no treniņa. Tiesa, šajā gadījumā apmācība ietver jaunu zināšanu iegūšanu, atmiņas uzlabošanu utt.;
• Neskatoties uz to, ka tieši smadzenes reaģē uz jebkuru ķermeņa bojājumu, sūtot sāpju signālus attiecīgajām ķermeņa daļām, tās pašas sāpes nejūt. Kad mēs jūtam galvassāpes, tās ir tikai sāpes galvaskausa audos un nervos.

Tagad jūs zināt, kāpēc smadzenes sauc par bioloģisko datoru, kas nozīmē, ka esat nedaudz apmācījis savas smadzenes. Neapstājas pie tā un sistemātiski apgūstiet kaut ko jaunu.

Pagājušais gadsimts iezīmēja lielu lēcienu cilvēces attīstībā. Izgājuši grūtu ceļu no primera līdz internetam, cilvēki nav spējuši atrisināt galveno noslēpumu, kas gadu simtiem mocījis dižgaru prātus, proti, kā darbojas cilvēka smadzenes un uz ko tās ir spējīgas. ?

Līdz mūsdienām šis orgāns joprojām ir vissliktāk pētītais, taču tieši šis orgāns padarīja cilvēku par tādu, kāds viņš ir tagad – par augstāko evolūcijas pakāpi. Smadzenes, turpinot glabāt savus noslēpumus un noslēpumus, turpina noteikt cilvēka darbību un apziņu katrā viņa dzīves posmā. Neviens mūsdienu zinātnieks vēl nav spējis atšķetināt visas iespējas, uz kurām viņš ir spējīgs. Tāpēc ap vienu no svarīgākajiem mūsu ķermeņa orgāniem koncentrējas liels skaits mītu un nepamatotu hipotēžu. Tas var liecināt tikai par to, ka cilvēka smadzeņu slēptais potenciāls vēl ir jāizpēta, taču pagaidām to spējas pārsniedz jau izveidoto priekšstatu par tās darbu robežas.

Smadzeņu struktūra

Šis orgāns sastāv no milzīga skaita savienojumu, kas rada stabilu mijiedarbību starp šūnām un procesiem. Zinātnieki norāda, ka, ja šo savienojumu attēlo kā taisnu līniju, tā garums būs astoņas reizes lielāks par attālumu līdz Mēnesim.

Šī orgāna masas daļa kopējā ķermeņa masā ir ne vairāk kā 2%, un tā svars svārstās no 1019 līdz 1960 gramiem. No dzimšanas brīža līdz pēdējam cilvēka elpas vilcienam viņš veic nepārtrauktu darbību. Tāpēc tai ir jāuzņem 21% no visa skābekļa, kas pastāvīgi nonāk cilvēka ķermenī. Zinātnieki ir izveidojuši aptuvenu priekšstatu par to, kā smadzenes asimilē informāciju: to atmiņā var būt no 3 līdz 100 terabaitiem, savukārt mūsdienu datora atmiņa šobrīd tiek uzlabota līdz 20 terabaitiem.

Visizplatītākie mīti par cilvēka bioloģisko datoru

Smadzeņu neironu audi ķermeņa dzīves laikā mirst, un jauni neveidojas. Tā ir kļūda, ko Elizabete Guda ir izrādījusies absurda. Nervu audi un neironi tiek pastāvīgi atjaunoti, un jauni savienojumi aizstāj mirušos. Pētījumi ir apstiprinājuši, ka insulta iznīcinātajās šūnu vietās cilvēka ķermenis spēj “izaudzēt” jaunu materiālu.

Cilvēka smadzenes ir atvērtas tikai 5-10%, visas pārējās iespējas netiek izmantotas. Daži zinātnieki to skaidroja ar to, ka daba, radījusi tik sarežģītu un attīstītu mehānismu, izdomāja tam aizsardzības sistēmu, pasargājot orgānu no pārmērīga stresa. Tas ir nepareizi. Ir droši zināms, ka smadzenes ir 100% iesaistītas jebkuras cilvēka darbības laikā, vienkārši jebkuras darbības veikšanas brīdī tās atsevišķās daļas reaģē pa vienai.

Superspējas. Kas var pārsteigt cilvēka prātu?

Dažiem cilvēkiem, kuriem ārēji nav neticamu spēju pazīmju, var būt patiesi neticamas spējas. Tie parādās ne visiem, taču zinātnieki saka, ka regulāra intensīva smadzeņu apmācība var attīstīt superspējas. Lai gan noslēpums, kā “atlasīt” cilvēkus, kuriem varētu būt tiesības saukties par ģēniju, vēl nav atklāts. Daži cilvēki zina, kā kompetenti izkļūt no sarežģītām situācijām, bet citi zemapziņas līmenī izjūt tuvojošos briesmas. Bet no zinātniskā viedokļa interesantākas ir šādas lielvaras:

• Spēja veikt jebkuras sarežģītības matemātiskas darbības bez kalkulatora palīdzības vai aprēķiniem uz papīra;
• Spēja radīt izcilus darbus;
• Fotoatmiņa;
• Ātrlasīšana;
• Psihiskās spējas.

Apbrīnojami gadījumi, kad atklāj cilvēka smadzeņu unikālās spējas

Visā cilvēka pastāvēšanas vēsturē ir parādījies liels skaits stāstu, kas apstiprina faktu, ka cilvēka smadzenēm var būt slēptas spējas, tās var pielāgoties mainīgajām situācijām un novirzīt noteiktas funkcijas no skartās daļas uz veselīgu daļu.

Sonāra redze. Šī spēja parasti attīstās pēc redzes zuduma. Danielam Kišam izdevās apgūt sikspārņiem raksturīgo echolokācijas tehniku. Viņa radītās skaņas, piemēram, klikšķis pa mēli vai pirkstiem, palīdz viņam staigāt bez spieķa.

Mnemonika– unikāla tehnika, kas ļauj uztvert un atcerēties jebkādu informācijas apjomu neatkarīgi no tā rakstura. Daudzi cilvēki to apgūst pieaugušā vecumā, bet amerikānietei Kimai Pīkai ir šī iedzimtā dāvana.

Tālredzības dāvana. Daži cilvēki apgalvo, ka viņi redz nākotni. Šobrīd šis fakts nav pilnībā pierādīts, taču vēsture zina daudzus cilvēkus, kurus šāda spēja ir padarījusi slavenu visā pasaulē.

Parādības, uz kurām cilvēka smadzenes ir spējīgas

Karloss Rodrigess 14 gadu vecumā pēc avārijas zaudēja vairāk nekā 59% smadzeņu, taču joprojām dzīvo pilnīgi normālu dzīvi.

Jakovs Ciperovičs pēc klīniskās nāves un nedēļu ilgas uzturēšanās komas stāvoklī pārtrauca gulēt, maz ēd un nenoveco. Kopš tā brīža ir pagājuši trīs gadu desmiti, un viņš joprojām ir jauns.

Fenias Gage 19. gadsimta vidū guva šausmīgu traumu. Resns lauznis izgāja cauri viņa galvai, atņemot viņam labu smadzeņu daļu. Šo gadu medicīna nebija pietiekami attīstīta, un ārsti paredzēja viņa nenovēršamo nāvi. Taču vīrietis ne tikai nenomira, bet arī saglabāja atmiņu un apziņas skaidrību.

Cilvēka smadzenes, tāpat kā ķermenis, ir jāpakļauj pastāvīgai apmācībai. Tās var būt gan sarežģītas, īpaši izstrādātas programmas, gan grāmatu lasīšana, mīklu un loģisku uzdevumu risināšana. Tajā pašā laikā nevajadzētu aizmirst par šī orgāna piesātināšanu ar barības vielām. Piemēram, smadzeņu darbības pastiprinātājam HeadBooster http://hudeemz.com/headbooster ir liels to skaits. Bet tomēr tikai pastāvīga apmācība ļauj smadzenēm pastāvīgi attīstīties un palielināt savas spējas.

Lai uzturētu ķermeni labā formā. Bet ne tikai muskuļiem ir nepieciešama periodiska spriedze. Neironu ceļi un savienojumi iekšā smadzenes dažreiz vajadzētu arī saņemt savu darba devu, un šodien mēs runāsim par to, kā to īstenot. Tātad... piecas kognitīvās pamatfunkcijas: - Atmiņa - Uzmanība - Valoda - Vizuāli telpiskās prasmes - Spriedums Lai saglabātu veiktspēju smadzenes Optimālā formā ir svarīgi stimulēt visas piecas zonas. Un šeit ir pieci vienkārši vingrinājumi, ar kuriem jūs varat...

https://www.site/journal/147964

– Senās Gallijas un Trāķijas nepatikšanās
Krievu hakeri vainīgi!
Nemieri Madridē, Parīzē
Viņi šodien zvana!
Krasnosteņā pie zvaniem
Trampu iecēla par prezidentu!
Tie ir teroristi, ienaidnieki!

- Kungi, jums ir smadzenes...

https://www.site/poetry/1145970

Un tavs filozofs. Teilora labi noskaņotā industriālā "horeogrāfija" - viņa "sistēma", kā viņš to mīlēja zvanu- uzņēmēji visā valstī un laika gaitā arī visa pasaule to pieņēma. Ražotāji meklē labāko... "2001: A Space Odyssey". Viņa atstāj tik aizkustinošu un šausminošu iespaidu tieši savas emocionālās reakcijas dēļ dators lai viņu sadalītu smadzenes: HAL izmisums pieaug, kad viņa ķēdes izgaist, bērnišķīgi aizkustinošais veids, kā viņš...

https://www.site/journal/118394

Cilvēks ir pašregulējoša sistēma. Skaidrības labad iedomāsimies to smadzenes persona - dators, un psihe – tajā instalētās programmas dators. Katrs dators sākotnēji ir dažas noklusējuma programmas, kas to aktivizē. Tātad cilvēks piedzimstot saņem šādu programmu komplektu – zinātnē tās sauca instinkti (pašsaglabāšanās, vairošanās instinkts utt.). Šādas programmas ir noteiktas...

https://www.site/magic/15533

Pulkstenis, kas jebkurā brīdī zina laiku līdz pat sekundei. Treškārt, skatoties uz jebkuru objektu, zvani tā izmēri ir precīzi līdz diviem līdz trim milimetriem. Ceturtais runā 24 valodās, arī pāris izdomātās...” Vācijā izveidota sistēma, kas ļauj rakstīt uz ekrāna dators ar domu palīdzību. Šo jēdzienu nesen atbalstīja publicētie pētījumu rezultāti smadzenes Einšteins. Reģioni smadzenes, ko parasti saista ar matemātiskām spējām, ir palielināti un nepārklājas...

https://www.site/psychology/12448

1967. gadā neirofiziologs Džons Lilijs uzrakstīja grāmatu “Cilvēka biodatora programmēšana un metaprogrammēšana”, kurā viņš apvienoja savus pētījumus par smadzeņu garozas neirofizioloģiju. smadzenes ar dizaina idejām datori. Programma, kā definējis Dr. Lilly, ir iekšēji saderīgu instrukciju kopums signālu apstrādei, informācijas ģenerēšanai, abu atcerēšanās un ziņojumu sagatavošanai; prasa...

https://www.site/psychology/14016

... (Džulio Tononi), kurš ir iesaistīts projektā, lai radītu “kognitīvo dators", radīšanas uzdevums dators, tikpat “jaudīgs” un elastīgs kā salīdzinoši mazs smadzenes zīdītājiem, daudz grūtāks uzdevums, nekā varētu šķist. ... superdatoru dizaini pārņems nākotnes "kognitīvās" aparatūru dators" Viņu priekšā esošais uzdevums ir patiešām grūts: dators jāspēj smadzenes, strādāt ar vairākām paralēlām un pastāvīgi mainīgām datu plūsmām, ...

https://www.site/journal/116182

Kuriem lemts mirt agrā vecumā, pirms desmit gadu vecuma, centrs smadzenes netiek būvēts. Citos bērnos tas tiek atjaunots līdz piecu gadu vecumam, un piecu gadu vecumā tas ir saistīts ar dators Noteicējs, kas viņu ved cauri dzīvei. Tas viņu sagatavo... Cilvēka kvalifikācijai. Pēc centra smadzenes pilnībā izveidojies, Noteicējs to iekļauj savā darbā, savienojot to ar savu dators. Un tad bērns tiek uzraudzīts cauri dators, kas fiksē fizisko stāvokli, domas un...

Orgāns, kas koordinē un regulē visas ķermeņa dzīvībai svarīgās funkcijas un kontrolē uzvedību. Visas mūsu domas, jūtas, sajūtas, vēlmes un kustības ir saistītas ar smadzeņu darbu, un, ja tās nefunkcionē, ​​cilvēks nonāk veģetatīvā stāvoklī: zūd spēja veikt jebkādas darbības, sajūtas vai reakcijas uz ārējām ietekmēm. .

Smadzeņu datormodelis

Mančestras universitāte sākusi būvēt pirmo no jauna tipa datora, kura dizains imitē cilvēka smadzeņu struktūru, vēsta BBC. Modeļa izmaksas būs 1 miljons mārciņu.

Profesors Stīvs Furbers saka, ka datoram, kas izveidots uz bioloģiskiem principiem, vajadzētu demonstrēt ievērojamu darbības stabilitāti. "Mūsu smadzenes turpina darboties, neskatoties uz pastāvīgo neironu, kas veido mūsu nervu audus, neveiksmi," saka Furbers. "Šis īpašums ļoti interesē dizaineri, kuri vēlas padarīt datorus uzticamākus."

Smadzeņu saskarnes

Lai, izmantojot garīgo enerģiju vien, paceltu glāzi vairākas pēdas, burvjiem bija jātrenējas vairākas stundas dienā.
Pretējā gadījumā sviras princips var viegli izspiest smadzenes caur ausīm.

Terijs Pračets, "Maģijas krāsa"

Acīmredzot cilvēka-mašīnas saskarnes vainagam vajadzētu būt spējai vadīt mašīnu tikai ar domu. Un datu iegūšana tieši smadzenēs jau ir virsotne tam, ko var sasniegt virtuālā realitāte. Šī ideja nav jauna un jau daudzus gadus ir iekļauta visdažādākajā zinātniskās fantastikas literatūrā. Šeit ir gandrīz visi kiberpanki ar tiešu savienojumu ar kiberdekiem un bioprogrammatūru. Un jebkuras tehnoloģijas kontrole, izmantojot standarta smadzeņu savienotāju (piemēram, Semjuels Delanijs romānā “Nova”), un daudzas citas interesantas lietas. Bet zinātniskā fantastika ir laba, bet kas tiek darīts reālajā pasaulē?

Izrādās, ka smadzeņu interfeisu (BCI jeb ĶMI – smadzeņu-datora saskarne un smadzeņu-mašīnas saskarne) attīstība rit pilnā sparā, lai gan par to zina maz cilvēku. Protams, panākumi ir ļoti tālu no tā, par ko rakstīts zinātniskās fantastikas romānos, taču, neskatoties uz to, tie ir diezgan pamanāmi. Šobrīd darbs pie smadzeņu un nervu saskarnēm galvenokārt tiek veikts dažādu protezēšanas un ierīču radīšanas ietvaros, lai atvieglotu dzīvi daļēji vai pilnībā paralizētiem cilvēkiem. Visus projektus var iedalīt saskarnēs ievadei (bojātu maņu orgānu atjaunošanai vai nomaiņai) un izvadei (protēžu un citu ierīču kontrolei).

Visos tiešās datu ievades gadījumos ir nepieciešams veikt operāciju, lai implantētu elektrodus smadzenēs vai nervos. Izvades gadījumā jūs varat iztikt ar ārējiem sensoriem elektroencefalogrammas (EEG) uzņemšanai. Tomēr EEG ir diezgan neuzticams instruments, jo galvaskauss ievērojami vājina smadzeņu strāvas un var iegūt tikai ļoti vispārīgu informāciju. Ja tiek implantēti elektrodi, datus var iegūt tieši no vēlamajiem smadzeņu centriem (piemēram, motoru centriem). Taču šāda operācija ir nopietna lieta, tāpēc pagaidām eksperimenti tiek veikti tikai ar dzīvniekiem.

Patiesībā cilvēcei jau sen ir bijis šāds “viens” dators. Kā norāda žurnāla Wired līdzdibinātājs Kevins Kellijs, miljoniem ar internetu savienotu datoru, mobilo tālruņu, plaukstdatoru un citu digitālo ierīču var uzskatīt par viena datora sastāvdaļām. Tās centrālais procesors ir visi visu pievienoto ierīču procesori, tā cietais disks ir visas pasaules cietie diski un zibatmiņas diski, un tā RAM ir visu datoru kopējā atmiņa. Katru sekundi šis dators apstrādā datu apjomu, kas ir vienāds ar visu Kongresa bibliotēkā ietverto informāciju, un tā operētājsistēma ir globālais tīmeklis.

Nervu šūnu sinapses vietā tiek izmantotas funkcionāli līdzīgas hipersaites. Abi ir atbildīgi par asociāciju izveidi starp mezgliem. Katra domas vienība, piemēram, ideja, pieaug, jo arvien vairāk tiek veidotas saiknes ar citām domām. Arī tīklā: lielāks saišu skaits uz noteiktu resursu (mezgla punktu) nozīmē tā lielāku nozīmi Datoram kopumā. Turklāt hipersaišu skaits globālajā tīmeklī ir ļoti tuvs sinapšu skaitam cilvēka smadzenēs. Kellija lēš, ka līdz 2040. gadam planētu datoram būs skaitļošanas jauda, ​​kas būs samērīga ar visu 7 miljardu cilvēku kolektīvo smadzeņu jaudu, kas līdz tam laikam apdzīvos Zemi.

Bet kā ir ar pašām cilvēka smadzenēm? Sen novecojis bioloģiskais mehānisms. Mūsu pelēkā viela darbojas ar pirmā Pentium procesora ātrumu no 1993. gada. Citiem vārdiem sakot, mūsu smadzenes darbojas ar frekvenci 70 MHz. Turklāt mūsu smadzenes darbojas pēc analogā principa, tāpēc nevar būt ne runas par salīdzināšanu ar digitālo datu apstrādes metodi. Šī ir galvenā atšķirība starp sinapsēm un hipersaitēm: sinapses, reaģējot uz savu vidi un ienākošo informāciju, prasmīgi maina organismu, kuram nekad nav divu vienādu stāvokļu. No otras puses, hipersaite vienmēr ir viena un tā pati, pretējā gadījumā sākas problēmas.

Tomēr jāatzīst, ka mūsu smadzenes ir ievērojami efektīvākas par jebkuru cilvēku radītu mākslīgu sistēmu. Pilnīgi mistiskā veidā visas smadzeņu gigantiskās skaitļošanas spējas atrodas mūsu galvaskausā, sver tikai nedaudz vairāk par kilogramu, un tajā pašā laikā tā darbībai ir nepieciešami tikai 20 vati enerģijas. Salīdziniet šos skaitļus ar 377 miljardiem vatu, ko saskaņā ar aptuveniem aprēķiniem tagad patērē viens dators. Tas, starp citu, ir pat 5% no pasaules elektroenerģijas ražošanas apjoma.

Tas vien, ka ir tik milzīgs enerģijas patēriņš, nekad neļaus Vienotajam datoram pat pietuvoties cilvēka smadzeņu efektivitātei. Pat 2040. gadā, kad datoru skaitļošanas jauda pieaugs debesīs, to enerģijas patēriņš turpinās pieaugt.