
人腦示意圖

電腦
人之所以成為“萬物之靈”,就是因為人有一個比任何動物都聰明的腦袋。模仿人腦的結(jié)構(gòu),造出代替人腦工作的“電腦”,這是一個十分誘人的設(shè)想。隨著現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的迅速發(fā)展,這一設(shè)想正在逐步接近,并有可能實現(xiàn)。
電子數(shù)字計算機是20世紀(jì)最重大的科學(xué)成就之一,具有非凡的計算能力?,F(xiàn)代最快的計算機每秒鐘能完成近億億次運算,人可望塵莫及。計算機還能模仿人的某些感覺和思維功能,按一定的規(guī)則進行判斷和推理,替代人腦的部分工作,所以通俗性的稱它為“電腦”。
現(xiàn)在的電腦比人腦,不論在智力方面,還是在能力方面都還相差甚遠(yuǎn)。電腦的計算速度、計算精度、存儲信息量、工作中不知疲勞以及出錯率低等都比人腦的水平高。但是,人腦是人類長期進化、自然優(yōu)選的產(chǎn)物,不僅比人工制造的各種物件,而且比經(jīng)過千萬年進化的生物都靈巧,都復(fù)雜。迄今為止,人腦還有許多奧妙之處并沒有完全揭開,就以人的記憶、學(xué)習(xí)、思考的機理來說吧,至今也遠(yuǎn)沒有弄清楚。
人腦有140億~150億個神經(jīng)元,每個神經(jīng)元都與數(shù)千個神經(jīng)元交叉相聯(lián),構(gòu)成神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)。有專家認(rèn)為,一個腦神經(jīng)元相當(dāng)于一臺現(xiàn)代的微處理器,人腦可比電腦強多了?,F(xiàn)在的巨型計算機,有上千個微處理器共同工作就很了不起了,但讓每一臺微處理器同時與數(shù)千臺微處理器相聯(lián)并協(xié)調(diào)工作,還很困難。
早期的電腦,包括現(xiàn)在工作的絕大多數(shù)電腦,是采用“串聯(lián)工作方式”的;現(xiàn)在的巨型計算機采用了“并行工作方式”。很多微處理器并行工作,它們之間如何分配任務(wù)并達(dá)到最優(yōu),還是令電腦專家很頭痛的問題。
人腦呢?雖然生物時鐘的頻率低(100赫左右,一般的微處理器為幾十兆赫或更高),但人腦的推理、判斷、決策速度比電腦快得多!
人腦神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)節(jié)點斷裂或神經(jīng)元有損壞,存儲的信息并不丟失,神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)有自我修復(fù)能力,有可塑性。目前的電腦還不具備這樣的能力。正在研究開發(fā)的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)電腦是應(yīng)當(dāng)具有這樣能力的,要多少年后才能達(dá)到廣泛應(yīng)用的水平,還不好說。應(yīng)該說早晚會有那么一天,其前提是人們應(yīng)先把自己大腦神經(jīng)元之間是如何相互作用的研究得更清楚一些。
盡管電腦“神通廣大”,但畢竟是人類創(chuàng)造發(fā)明的,是人腦智慧的產(chǎn)物,在許多方面還遠(yuǎn)遠(yuǎn)不及人腦。首先,電腦只會按照人們規(guī)定的程序進行工作,遇到意外情況,一籌莫展;而人腦具有獨立的思維、推理、聯(lián)想等能力,遇到意外情況,能隨機應(yīng)變,妥善處理。其次,電腦是由電子元件組成的,只要有一個元件受損或失靈,整個電腦就會癱瘓;而人腦的元件是神經(jīng)細(xì)胞,總數(shù)超過140億個,即使有1/10的細(xì)胞受損,仍能正常工作,同時受損的細(xì)胞有些還能自行修復(fù)。第三,人腦不僅非常完善,而且小巧玲瓏,效率極高。擁有140億個神經(jīng)細(xì)胞的人腦,體積只有1.5立方分米,所需的能量只不過10瓦左右。如果按照人腦的神經(jīng)細(xì)胞數(shù)目仿制一臺電腦,如果每個元件的體積為1立方厘米,那么這臺電腦的體積達(dá)1萬立方米,簡直是個龐然大物。顯然,在高效可靠的小型化方面,人腦是電腦最理想的樣板。
電腦的工作能力所以遠(yuǎn)不如人腦,主要還是它們的“基本元件”不同。電腦的基本元件是晶體管或集成電路;而人腦的基本元件是神經(jīng)細(xì)胞。要想模仿人腦制作具有一定思維能力的電腦,首先必須模仿神經(jīng)細(xì)胞制造出電腦的基本元件。這些研究正在逐步有所進展。
電腦是人腦智力的物化,人腦又借助電腦而增強。電腦與人腦之間相互影響、相互制約、相互促進和相互推動。電腦與人腦之間存在著差別與對立,正是通過這種差別與對立,人們才不斷地改進和完善著自己的創(chuàng)造物----電腦,在不斷適應(yīng)電腦的發(fā)展與進步的同時也不斷提高自己的創(chuàng)造力、知識水平、智能水平與實踐水平。總之,既不能用人腦的優(yōu)勢去否定電腦所取得的成就;也不能把電腦同人腦對立起來,用電腦否定人和人腦,而是要正確地看待和處理二者的關(guān)系,促使二者的共同進化。