人腦與計算機

超人汪小建發表於2019-03-18

馮·諾依曼

馮·諾依曼屬於20世紀擁有最發達頭腦的全才之一（我個人認為可以去掉之一），計算機之父與博弈論之父。關於他的傳奇可以讀讀馮·諾依曼天才拾荒者。我估計不止計算機行業的人知道他，因為他在數學、物理、經濟、計算機等領域都做出了極為重要的貢獻。

資訊處理裝置

人腦和計算機都是資訊處理裝置，目前人類對自己大腦的瞭解可以說是甚少，自然我們沒有辦法按照人腦來設計實現計算機。縱使這樣它們仍然有一些相似之處，例如都需要記憶來儲存資訊。當然，人腦有些功能特性是計算機所沒有的，且很難模擬出來，所以兩者在邏輯上未必有必然的聯絡。

原理不同

計算機由人類發明，它以數字位元的形式來處理和儲存資訊，由程式決定處理和儲存資訊的具體方式。

人腦是生物進化的結果。人腦由無數各種各樣的神經細胞構建而成的系統。該如何構建這個系統由細胞核中的基因說了算，而人類的系統是會不斷進化的。經過長期的反覆基因突變和自然選擇，使得系統構建方式不斷得到改進。也正是這種能力讓人類隨著環境不斷髮展。

神經系統根據環境朝著能使主題提高生存和增加後代的概率的方向進化，它讓人類遠離有害的東西，並根據感官刺激決定自己的行為。大約一兩百萬年前，人類祖先的中樞神經系統發生了突變，使得人類發展出了複雜的語言並創造了數學和語法。這樣人類就變成了一個靈活且多功能的裝置，能夠解決比較複雜的問題。

對於進化，現在的多數的我們比歐幾里得和阿基米德知道更先進的數學技術，但我們不能說他們不如我們聰明。我們文化上的進化速度要遠遠領先於生物上的進化速度。類似地，計算機的進化也會超過文化上的進化，它們可能會成為比人類還出色的數學家。那時的我們，生活將更加無趣，生命也更沒有價值。

人腦速度慢

計算機的執行速度以時鐘來衡量，常見個人電腦能達到千MHz，對應的是納秒級別。而人類神經系統產生變化的特徵時間至少是毫秒級別。在神經流中傳輸的速度大概每秒1-100米，對於人類來說，有些事發生是一瞬間的。但比起計算機可是慢了幾百萬倍。

計算機的高速度很適合完成重複的任務，每個階段都為下個階段提供更新過的輸入資訊。而對於人類大腦，它更擅長利用大量的並行結構一次性地處理資訊。縱使我們已經將並行的思想引入計算機中，但它仍然沒辦法與人類大腦中千億個神經細胞的執行方式相比。

總結起來就是人腦速度慢、大量並行操作，而計算機速度快、高重複性的操作。

人腦記憶差

縱使人類能背誦不可思議的長篇的文學作品，但計算機做這些事完全沒壓力。當然也不能就這樣說計算機比人類強，因為背誦並不是記憶功能的主要用途，而且很難良好我們的記憶真正擅長什麼。

人腦與計算機也有相似的地方，都有多種型別的記憶，粗略地可以分為長時記憶和短時記憶。將事物轉成人類的長時記憶需要時間需要蛋白質的合成。而短時記憶只能讓我們記住剛剛看過的一系列條目，一般能記住的也就是7個以內。因為對於人類來說，準確記住剛剛看過一遍的電話號碼並非攸關種族的生存延續，否則自然選擇作用會讓人類更擅長完成該任務。