Сколько у тебя процессоров в голове
На написание этой статьи меня побудил пост одного из популярных пабликов ВКонтакте, в котором дословно было следующее: «Человеческий мозг в состоянии выполнять 1016 операций в секунду. Это значит, что его мощность до сих пор выше, чем мощность любого существующего на сегодняшний день компьютера.». Я разобрался кто круче, мозг, или компьютер.
Для начала разберемся, что это за операции в секунду, какова мощность вашего настольного компьютера, и какова мощность самого супермегапапского компа на планете.
Для измерения вычислительной мощности компьютеров используется единица измерения, называемая флопс (flops, flop/s). Флопс показывает, сколько операций с плавающей запятой выполняет компьютер за одну секунду. Кроме того, для измерения вычислительной мощности используется такое понятие, как тактовая частота. Тактовая частота процессора показывает, какое количество основных операций выполняет процессор в секунду, и измеряется в герцах. Основная операция, выполняемая процессором, может включать в себя множество операций с плавающей запятой, поэтому результаты измерения в флопсах и герцах различаются. Если вы найдете у себя на рабочем столе иконку «Мой компьютер», кликните по ней правой копкой мыши, в выпадающем меню откроете свойства, то истина для вас откроется. Найдите в открывшемся окне заголовок «Ситема», и там, напротив слова «процессор» будет указана тактовая частота вашего процессора. Скорее всего она будет иметь такой вид: «2.10 GHz». Число может незначительно отличаться. Так вот, 1 GHz — это 1000000000 герц, или один миллиард операций в секунду. Из этого следует, что при тактовой частоте 2.10 гигагерца проц выполняет 2100000000 операций в секунду. Это конечно побольше, чем 1016. При измерении в флопсах число возрастет в несколько раз.
Идем дальше. Суперкомпьютер Titan компании Cray inc. имеет приблизительную вычислительную мощность 20 петафлопс. 1 петафлопс равен 10^15 флопс. Можете сами подсчитать, какое получится число и сколько у него нулей. Как сказал один поэт: «Это ж долбануться. »
Теперь о головном мозге. Тут все не так просто, как с компьютерами. На современном этапе развития нейробиологии довольно трудно подсчитать вычислительную мощность мозга, и сравнить его с компьютером. Однако и так понятно, что мы не можем выполнять те же операции, что выполняет наш ноутбук с такой же скоростью и в таких же объемах. Очевидно, что комп мощнее, да? А вот и нет.
Давайте разберемся подробнее, как он работает.
Мозг — это биологическая нейронная сеть. Нейронная сеть состоит из нейронов, (в случае с мозгом — это клетки мозга), каждый из которых связан с другими нейронами. Место связи нейронов называется синапсом. Через синапс от одного нейрона передается химический или электрический импульс другому нейрону. Количество нейронов в головном мозге человека примерно равно 100000000000 (ста миллиардам). Данные в из разных источников немного различаются, но в целом картина схожа. Каждый из этих нейронов имеет от 7000 до 10000 синапсов. В среднем, через один синапс проходит 10 импульсов в секунду, т.е. мы имеем тактовую частоту 10 герц на одну синоптическую связь. А теперь занимательная математика: 100000000000 нейронов мы умножаем на 10000 их синоптических связей и умножаем все это на 10 герц. Мы получаем число с шестнадцатью нолями после единицы, а иначе 10^16. Так вот откуда взялось загадочное число 1016. Видимо оно просто трансформировалось в ходе бесконечного перепоста из паблика в паблик. И оказывается, что наш мозг имеет бОльшую вычислительную мощность, чем суперкомпьютер Titan. В конечном итоге автор поста о 1016 операциях в секунду был прав.
Человеческий мозг состоит из 100 миллиардов нейронов, каждый из которых может иметь до 10 тысяч соединений со своими соседями. Всё это великолепие, которому завидуют работающие с информацией учёные, потребляет 20 ватт в пиковой нагрузке и умещается в крошечной черепной коробке.
Часто мозг описывают как высокопараллелизированный вычислительный механизм, что заставляет задуматься, насколько глубока параллелизация. В своей работе Харрис Георгиу из Афинского национального университета имени Каподистрии смог ответить на вопрос, сколько в нашем мозге «вычислительных ядер». Подсчёт производился во время выполнения простых тестов путём особого вида томографии. Это потенциально может означать маленький шажок к созданию искусственного интеллекта.
Для этих целей использовалась функциональная магнитно-резонансная томография. Подобное исследование включает изучение гемодинамеческих реакций, аппарат измеряет изменения уровней кислорода крови, проходящей через различные участки мозга. Предполагается, что более активные участки мозга потребляют больше кислорода, поэтому можно обнаружить работающие зоны.
Обычно мозг в анализе фМРТ делится на трёхмерные области, называемые вокселями, каждая из которых составляет порядка 5 мм³. Полная карта активности мозга в любой момент времени может быть записана с использованием трёхмерной модели из 60 × 60 × 30 вокселей. Измерения повторяются примерно раз в секунду, как правило, тест длится две—три минуты, а исследуемый мозг подвергается влиянию различных физических факторов. В результате получают около 30 миллионов значений.
Работа Георгиу заключалась в определении с помощью полученных данных количества независимых процессов, которые происходят в мозге. Как он сам говорит, это не слишком отличается от попыток определить количество физических ядер процессора компьютера, только здесь они расположены в пространственной структуре и обрабатывают когнитивные процессы.
И это непростая задача, если учесть размер получаемых данных. В начале работы Георгиу создал синтетический набор данных результата фМРТ, сделанный из восьми разных сигналов со статистическими характеристиками, похожими на характеристики мозга. Затем он использовал анализ независимых компонент чтобы определить, сколько независимых сигналов присутствовало. Убедившись в том, что он нашёл восемь сигналов, он продолжил работу.
Он применил аналогичные техники для анализа данных уже реальных сканов мозга. Испытуемых попросили исполнять два простых задания, первое было типичным тестом на визуально-моторную реакцию. После появления на экране либо красного, либо зелёного сигнала нужно показать реакцию либо правым указательным пальцем, либо левым. Всего было проведено 100 таких экспериментов на 9 здоровых взрослых испытуемых.
Вторая задача была несколько сложней, подопытным показывали серию изображений: лица, дома, стулья и так далее. Задачей являлось определить, какой объект появляется дважды, при этом фотографии могли отличаться углом съёмки и условиями освещения.
В результате сложного анализа получился вполне понятный и простой вывод. Георгиу заявил, что анализ независимых компонент выявил порядка 50 независимых процессов, происходящих в мозге испытуемых. При этом мозг использует меньше процессов при проведении задач попроще, например, простого распознавания.
Эти результаты могут изменить наше представление о том, как мы должны создавать микросхемы, призванные подражать человеческому мышлению. Возможно, что параллелизм в мозге происходит не на уровне нейронов, а на более высоком уровне структурной и функциональной организации, и общее число процессов находится в районе 50.
Воксель содержит в себе примерно три миллиона нейронов, каждый из которых имеет несколько тысяч соединений друг с другом. Самые совершенные из существующих на данный момент нейроморфных чипов содержат в себе всего лишь несколько миллионов искусственных нейронов с 256 соединенями у каждого из них.
Теоретически, как заключает Георгиу, искусственная когнитивная структура, подобная человеческому мозгу, может не потребовать большого параллелизма на уровне нейронов, а сможет быть разбита на ограниченное число отдельных функциональных процессов.
Мощность самого мощного суперкомпьютера Tianhe-2 33 петафлопса(33*10^15 флопс). Мощность мозга, по данным интернета, 10^16 операций в секунду. Получается, что Комп мощнее мозга. В чем ошибка и насколько все-таки мозг мощнее?
Есть статья Ализара.
Там ~10,51 петафлопс.
И советую ещё вот эту.
Тут уже ~16,32 петафлопс.
Про 10^16:
Количество нейронов в головном мозге человека примерно равно 100000000000 (ста миллиардам). Данные в из разных источников немного различаются, но в целом картина схожа. Каждый из этих нейронов имеет от 7000 до 10000 синапсов. В среднем, через один синапс проходит 10 импульсов в секунду, т.е. мы имеем тактовую частоту 10 герц на одну синоптическую связь. А теперь занимательная математика: 100000000000 нейронов мы умножаем на 10000 их синоптических связей и умножаем все это на 10 герц. Мы получаем число с шестнадцатью нолями после единицы, а иначе 10^16.
Два ответа:
Мозг слабее компьютера, так как Вы, в отличии от простейшего калькулятора, не сможете быстро умножить 764576 и 85934.
Мозг сильнее компьютера, так как Вы, в отличии от даже самого мощного компьютера, можете ехать на оживлённом шоссе с приличной скоростью, слушать и воспринимать музыку, продумывать свой ужин, обрабатывать впечатления от последних нескольких часов, придумывать(!) аргументы для начальника, который просто обязан повысить Вам зарплату и многое другое одновременно.
Мозг не слабее и не сильнее компьютера, он просто другой. Килограмм не больше и не меньше метра.
А ещё мозг запоминает куеву тучу разнопрофильной инфы, и чтобы найти нужную требуется иногда меньше секунды.
А в целом, сопоставление достаточно условно, поскольку принципы работы разные и мозг изучен не так хорошо, как хотелось бы.
Наш мозг вырабатывает столько энергии, что даже во время сна ее хватило бы, чтобы зажечь неяркую лампочку! Но особенности мышления, скорость анализа информации и другие особенности у каждого из нас различны. Хотите побольше узнать о своем мозге? Предлагаем вам 10 любопытных тестов, которые расскажут о вас многое.
Расшифровка результатов
Расшифровкой результатов занимаются неврологи или нейрофизиологи. В краткой сводной таблице ниже даны примерные сведения о норме и патологии:
Частота 8–12 Гц
В расслабленном состоянии сохраняется одинаковой.
Отступление от нормы в патологических случаях говорит о коме.
Частота: 13–40 Гц
В норме изменения встречаются при тревоге, усталости, размышлениях, напряженном внимании
Условно не нормальная причина - прием бензодиазепинов.
Частота: 30–100+
Наблюдается при интенсивной обработке информации
При патологиях, которые связаны со снижением умственных способностей, гамма-волны меняются.
Частота: до 4 Гц
Фаза медленного сна, длительная концентрация внимания
Энцефалопатия, подкорковые повреждения, диффузные поражения мозга.
Частота: 8–13 Гц
Двигательные нейроны в покое.
Избыточная активность мозга, аутизм.
Частота: 4–8 Гц
Энцефалопатия, нарушение со стороны глубоких структур мозга, гидроцефалия (иногда).
Об эпилепсии говорят сочетания результатов. По одному отклонению ее выявить невозможно.
7. Тест на восприятие оптических иллюзий
Несмотря на все способности мозга, его очень просто обмануть. Не стоит слепо доверять тому, что видите. Иногда, чтобы понять истину, нужно напрячь извилины. Насколько легко вас ввести в заблуждение? Вот вам несколько визуальных загадок.
8. Тест на образ мышления
Знаете ли вы, что если показать разным людям одну и ту же картинку, мнения о том, что именно на ней изображено, у наблюдающих могут различаться? А как мыслите вы: креативно или стандартно? Продолжаем шевелить мозгами!
10. Тест на определение гениальности или шизофрении
Внешне выделить из толпы гения или шизофреника невозможно. Шизофрения — сложное психическое заболевание со множеством форм. Под ее влиянием у человека меняются представления о реальности и о себе самом. Эта болезнь кажется проблемой из фильмов, которая в жизни встречается редко. А между тем по всему миру шизофренией страдают более 23 миллионов человек.
Гениальность — высший уровень интеллектуального или творческого функционирования личности. Возможно, именно вы обладаете скрытой гениальностью? Короткий тест даст многим повод задуматься.
Энцефалограмма головного мозга или ЭЭГ — это информативный метод диагностики состояния ЦНС. Способ основан на измерении и оценке электрической активности, биоэлектрических потенциалов коры головного мозга. Энцефалография универсальна, позволяет выявить многие функциональные расстройства работы центральной нервной системы. В том числе эпилепсию и последствия опухолей. Но для точного понимания сути ситуации важен опыт. От его наличия зависит качество расшифровки полученных данных.
Электроэнцефалографию проводят в амбулаторных или стационарных условиях. Зависит от формы ЭЭГ и целей, которые преследует диагностика.
Подготовка к диагностике
Подготовка касается стабилизации состояния центральной нервной системы. Меры простые, но требуют строгого соблюдения:
- За 48 часов следует отказаться от напитков и продуктов, способных стимулировать работу ЦНС. Сюда относят кофе, крепкий чай, колу, а также шоколад и вообще сладости с высоким содержанием сахара. То же самое касается алкогольных напитков.
- В день исследования стоит вымыть голову. Чистая кожа лучше держит электроды. Также улучшается качество сигнала, благодаря чему информативность исследования становится выше. При этом ни в коем случае нельзя использовать гели, лак для волос. Они дают обратный эффект.
- За 2 часа следует полностью отказаться от пищи.
- Также за 2 часа стоит отказаться от курения. Сигареты обладают психостимулирующим эффектом.
- При наличии длинных волос не лишним будет взять бумажные салфетки или матерчатое полотенце. Чтобы стереть с головы остатки геля.
- Прямо перед исследованием стоит снять все украшения, вынуть серьги.
При систематическом применении нейролептиков, транквилизаторов, противосудорожных или антидепрессантов, стоит сообщить врачу. Чтобы при расшифровке фактор приема психотропных средств и их стороннего влияния был учтен.
9. Тест на ментальный возраст
Ментальный (или психологический возраст) — это состояние внутреннего восприятия и отношения к жизни, которое влияет на поведение человека и на принятие решений. Он далеко не всегда совпадает с реальным возрастом. Но знать его важно, ведь эта характеристика дает возможность человеку лучше понимать себя, определяет интересы, хобби, отношение к различным ситуациям, влияет на постановку целей, стиль и даже на характер.
Имеются ли противопоказания
Противопоказания к диагностике методом ЭЭГ как таковые отсутствуют. Это информативная методика обследования. Все же в нескольких случаях электроэнцефалографию придется отложить до лучшего времени. Среди противопоказаний:
- Психическая неадекватность. Психозы, алкогольные нарушения вызывают состояния, исключающие нормальное поведение. Пациент не сможет выполнять то, что ему предложит врач, и спокойно сидеть. Провести ЭЭГ можно будет только когда патологическое состояние сойдет на нет, и человек вернется в состояние психической нормы.
- Открытые раны головы. Из-за особенностей воздействия оборудования для ЭЭГ.
- Психомоторное возбуждение. На фоне психических расстройств разных уровней.
В этих случаях следует дождаться лучшего момента для диагностики.
1. Экспресс-тест на IQ
Как утверждают некоторые ученые, IQ (или коэффициент интеллекта) передается нам по наследству. Но его можно развивать собственными усилиями. Этот показатель вовсе не является гарантом мудрости, социального благополучия и счастья. Скорее, он показывает, как человек справляется с нестандартными задачами.
Тестов на IQ огромное множество. Как правило, они отнимают много времени и требуют серьезной концентрации внимания. Но существуют и суперкороткие варианты, как этот, — всего из 2-х вопросов! Пройти его можно даже на рабочем месте, например, в обеденный перерыв, и обсудить результат вместе с коллегами.
Показания к электроэнцефалографии
Электроэнцефалография — универсальный и информативный метод диагностики заболеваний центральной нервной системой. Отклонения в биоэлектрической активности мозга при наличии заболеваний есть всегда. Но не во всех случаях врач может корректно расшифровать показатели ЭЭГ.
Среди показаний к диагностике методом ЭЭГ:
- Подозрения на эпилепсию. Хроническое рецидивирующее заболевание с судорожными приступами, потерей сознания. ЭЭГ дает возможность выявить патологический процесс на ранней стадии, оценить тяжесть расстройства и назначить грамотное лечение.
- Опухоли головного мозга в анамнезе или предположение об их наличии в анамнезе. Неоплазии не выявляются непосредственно. Но для них типичны определенные паттерны мозговой активности, по повторению которых и подозревают новообразование.
- Судороги неизвестного происхождения. Не обязательно эпилептического. Что виной судорожным проявлениям ЭЭГ и призвана выявить.
- Патологии сосудов головного мозга вплоть до сосудистой деменции. По картине ЭЭГ, снижению биоэлектрической активности, можно сделать вывод о характере патологического процесса и его сущности.
- ВСД. Не самостоятельный диагноз, а синдром в рамках множества заболеваний. Диагностика методом ЭЭГ может стать отправной точкой в поисках виновника.
- Перенесенные черепно-мозговые травмы. Повреждения головы могут быть опасными в отсроченной перспективе. Электроэнцефалография дает возможность обнаружить изменения на ранней стадии. Обычно ЭЭГ проводится сразу после травмы или стабилизации состояния пострадавшего.
- Дегенеративные поражения мозга. Болезнь Альцгеймера, Паркинсона, различные формы деменций.
- Воспалительные заболевания ЦНС.
- Токсические повреждения тканей мозга.
- Задержка развития, заикание у детей. ЭЭГ показывает, что тому причина.
Электроэнцефалография может назначаться при жалобах на бессонницу, головные боли, головокружение, постоянную усталость, астению. Или же в рамках уже установленного диагноза, чтобы проверить динамику патологического процесса, качество и эффективность проводимого лечения.
ЭЭГ — часть группы диагностических мероприятий. Но не единственный метод проверки состояния центральной нервной системы.
2. Тест на эрудицию
Эрудиция (от лат. ēruditio — ученость, просвещенность) — это всевозможные познания во многих областях. Но эрудированный человек — далеко не всегда человек с высшим образованием. Правильнее сказать — это тот, кто обладает высокой любознательностью, кто изучает различные темы через книги и исследование, а не из курсов обучения предмету. А вы эрудированны? Давайте проверим.
6. Тест на цветочувствительность
Мы видим цвета не только глазами, но и мозгом! Свет действует на фоточувствительные рецепторы сетчатки глаза, и те, в свою очередь, вырабатывают сигнал, который передается в мозг. Тест поможет проверить остроту вашей цветовой чувствительности.
5. Тест на активность полушарий
Сегодня многие нейропсихологии отказываются от концепции ведущего полушария. Каждое полушарие является ведущим для определенных психических функций. К примеру, для зрительно-пространственных манипуляций доминантным является правое полушарие. Но если человеку предложили не привычный знакомый ему материал, а нечто новое, то тут уже необходимо включать в большей степени анатилические способности и тогда за работу примется левое полушарие, так как это его профиль. В общем, все зависит от нюансов.
Тем не менее, некоторую большую активность полушарий по определенным задачам можно определить. Не относитесь к этому тесту слишком серьезно. Настоящее левшество и правшество мозга реально выявить лишь с помощью специальных медицинских обследований. Тем не менее удивить вас он точно сможет.
4. Тест на скорость работы мозга
Данный тест не только показывает, как быстро работает ваш мозг, но и предлагает несколько упражнений, выполняя которые, можно ежедневно улучшать свои способности. Один только трюк с быстрым изменением позиций рук чего стоит! Помните, секрет не в длительности тренировок, а в их регулярности!
ЭЭГ ночью во сне
ЭЭГ во сне проводится при явных неврологических симптомах и отсутствии проявлений на энцефалограмме. Или явном несоответствии состояния человека и картины обследования.
Человека помещают в стационар, после чего начинают мониторинг ЭЭГ. На протяжении суток или более. Возможна осмысленная провокация приступа. ЭЭГ во сне и в состоянии бодрствования, разницы между ними, непрерывная запись позволяют обнаружить патологический процесс очень скоро.
1. Экспресс-тест на IQ
Как утверждают некоторые ученые, IQ (или коэффициент интеллекта) передается нам по наследству. Но его можно развивать собственными усилиями. Этот показатель вовсе не является гарантом мудрости, социального благополучия и счастья. Скорее, он показывает, как человек справляется с нестандартными задачами.
Тестов на IQ огромное множество. Как правило, они отнимают много времени и требуют серьезной концентрации внимания. Но существуют и суперкороткие варианты, как этот, — всего из 2-х вопросов! Пройти его можно даже на рабочем месте, например, в обеденный перерыв, и обсудить результат вместе с коллегами.
Ход процедуры
Пациент садится в кресло. Для проведения ЭЭГ используются специальные электроды, который накладываются на голову, чтобы захватить все отделы мозга. После этого пациенту предлагают какое-то время сидеть спокойно и расслабиться. Это т.н. пассивное бодрствование. В норме в таком состоянии не должно быть резких скачков мозговой активности.
Затем, когда человек расслабится, ему предлагают пройти серию функциональных тестов. В числе таковых:
- Тест с открытием и закрытием глаз.
- Тест с гипервентиляцией. Глубоким быстрым дыханием на протяжении минуты-двух.
- Фото- и фоностимуляция. Воздействие звуками определенной частоты, светом для стимулирования ЦНС.
В конце процедуры ЭЭГ пишут постоянно, на протяжении нескольких минут. Опытные неврологи знают, что в конце процедуры нередко обнаруживаются скрытые нарушения работы головного мозга.
3. Тест на память
Зачатки памяти начинают формироваться у человека еще в утробе, на 5 месяце беременности. Пик развития памяти приходится на 19-25 лет. Вот почему этот возраст — прекрасное время для получения любого дополнительного образования. А вот ухудшается память где-то после 50, да и то у людей, которые ее не тренируют. Как проверить свою память? Например, с помощью этого теста.
Читайте также: