Мозг часто сравнивают с компьютером. В ИТ по аналогии с мозгом говорят об искусственном интеллекте, а из компьютерного домена пришло понимание, что в мозге происходят вычисления. Поэтому точно также как о компьютере, вполне возможно говорить о вычислительной мощности мозга.
Вычислительная мощность как способность обрабатывать информацию и выполнять операции важна для решения проблем. Чем мощнее компьютер, тем он быстрее и тем сложнее решаемые задачи. Люди также разделяются по текущей (выращенной) вычислительной мощности, и эта мощность — одно из конкурентных преимуществ человека. Мозг постоянно моделирует мир и делает предсказания, поэтому всегда есть потребность в вычислительных ресурсах. Если нужно отмоделировать мир точно, то нужно много исходных данных, много вычислений и важна их скорость. И это касается мозга и компьютера (ИИ).
Что такое вычислительная мощность?
Вычислительная мощность - это мера того, сколько операций может выполнить система за определенное время. Она зависит от аппаратуры или железа, как говорят в ИТ. На это влияют архитектура, память и т.д. Вычислительная мощность может быть измерена в разных единицах, например, в флопсах для компьютеров или в нейронных импульсах для мозга.
Вычислительная мощность компьютера легко измеряется в флопсах, которые показывают, сколько операций с плавающей запятой может выполнить компьютер за секунду. Самый мощный компьютер в мире на начало 2024 год - это японский суперкомпьютер Fugaku, который достигает скорости 442 петафлопсов.
Мозг человека - это сложная биологическая система, состоящая из около 86 миллиардов нейронов, которые обмениваются сигналами через синапсы.
Считается, что на вычислительную мощность мозга влияет в значительной части генетика, и человек к определенному возрасту достигнет своего предела. Тем не менее, на предельную величину можно немного повлиять. Многие знают эксперимент с лондонскими таксистами, у которых наблюдалось явное увеличение долей мозга, которые ответственны за навигацию. То есть не буквально все определяется генетикой, и могут отрастать новые синапсы, улучшается кровоснабжение некоторых частей мозга, растёт сама часть мозга.
Мозг отвечает за все наши мысли, эмоции, восприятие, память, речь, движение и т.д. Мозг способен адаптироваться к изменяющимся условиям, обучаться на опыте, решать неопределенные и творческие задачи. Оценить вычислительную мощность мозга не так просто, так как мозг работает нелинейно, параллельно и динамично.
Однако некоторые исследователи пытались сделать это, используя разные методы и модели. Одна из самых известных оценок принадлежит американскому ученому Рэю Курцвейлу, который в 2005 году оценил вычислительную мощность мозга в 10 петафлопсов.
Как сравнить вычислительную мощность мозга и компьютера?
Сравнение вычислительной мощности мозга и компьютера - это не простая задача, они имеют разную природу, структуру, функции и цели. Однако можно попытаться сравнить их по некоторым критериям, таким как скорость, энергоэффективность, гибкость, обучаемость и т.д.
• Скорость: компьютеры обычно превосходят мозг по скорости выполнения арифметических и логических операций, так как они работают в более высоких частотах и имеют больше вычислительных ресурсов. Например, компьютер может решить сложное уравнение или найти кратчайший путь в графе за доли секунды, в то время как человеку потребуется больше времени и усилий. Однако мозг превосходит компьютер по скорости решения неформализованных и творческих задач, таких как распознавание лиц, понимание языка, создание музыки и т.д. Это связано с тем, что мозг использует параллельную и распределенную обработку, а также способен к обобщению, абстрагированию и аналогии.
• Энергоэффективность: мозг намного эффективнее компьютера по энергопотреблению, так как он использует около 20 ватт мощности, в то время как суперкомпьютер Fugaku потребляет около 28 мегаватт. Это означает, что мозг использует около 0.00004% энергии, которую использует Fugaku, приблизительно равной энергии лампочки. Это объясняется тем, что мозг работает на более низких напряжениях и токах, а также имеет более компактную и интегрированную архитектуру.
• Гибкость: мозг гораздо гибче компьютера по адаптации к разным условиям и задачам, так как он способен к самоорганизации, пластичности и эволюции. Мозг может менять свою структуру и функции в зависимости от опыта, обучения, окружения и потребностей. Компьютеры, напротив, обычно имеют фиксированную и жесткую архитектуру, которая определяет их возможности и ограничения.
Что важнее для мозга: вычислительная мощность или скорость вычислений?
Сильно повлиять на биологическое развитие мощности мозга не получится, поэтому ваш мозг с аппаратной точки зрения будет не сильно уступать мозгу Эйнштейна. Однако, за счет лучших методов мышления гении могут намного обгонять других людей в скорости вычислений.
То есть у обученного человека в отличие от не обученного биологическая вычислительная мощность немного отличается, но за счет алгоритмов работы первый будет кардинальным образом быстрее соображать, чем второй. Поэтому обучение больше влияет на скорость и немного на мощность.
А вот что значительно влияет на мощность, так это второй мозг или экзокортекс в виде смартфона или компьютера, которым пользуется человек. Экзопортекс заметно увеличивает вычислительную мощность мозга, хотя он также значительно увеличивает скорость работы за счет соответствующих программ и приложений. Поэтому необходимо не просто обучать свой мозг, но также создавать и развивать свой экзокортекс.
Следим и за своей вычислительной мощностью и за скоростью вычислений.
Развитие вычислительной мощности и усиление интеллекта
Компьютерщики разделяют программы и вычислительную мощность компьютера. Точно также говоря о мозге, можно выделять знания и отдельно вычислительную мощность мозга. Но далее у мозга и компьютера аналогия ломается. Вычислительная мощность компьютера наращивается определенными компьютерными модулями, а программы устанавливаются отдельно. Обучение же человека – это одновременно “размещение” в мозге определенного знания и также небольшое увеличение его вычислительной мощности. Хотя обучение использованию экзокортекса можно рассматривать как «установку в мозг» дополнительного железа.
Для человека сложная теория – это как штанга для мозга. Если человек изучает сложные дисциплины и тем самым напрягает мозг, то он как бы качает свой мозг. Например, изучая математику или физику, человек увеличивает вычислительную мощность мозга (при этом со временем он может забыть математику, но вычислительная мощность не сильно меняется) и приобретает некоторые приемы мышления. И поэтому он с большей вероятностью может справляться с более сложными проблемами. На этот счет говорил еще Ломоносов о том, что математика ум в порядок приводит.
Но все же математика ни сколько ум развивает, а сколько влияет на вычислительную мощность мозга и развивает логику. Для усиления интеллекта одной математики недостаточно. Есть разные исследования (на некоторые работы сослался А.Левенчук в курсе “Инженерия личности”), которые показывают, что математика и физика не так уж сильно влияет на «умность». Для развития интеллекта, кроме математики и физики необходимы еще 14 трансдисциплин интеллект-стека.
Таким образом, вычислительная мощность – это одна из характеристик мозга (интеллекта), зависит она прежде всего от генетики и развивается немного (этого немного хватает, чтобы отличаться) за счет сложного знания. Обучение сложным трансдисциплинам вместе с развитием экзокортекса позволяет усиливать интеллект и одновременно увеличивать вычислительную мощность мозга.