Вычислительная мощность мозга
Основные понятия: вычислительная мощность, мозг, экзокортекс, скорость мышления (вычислений), интеллект.
Что такое вычислительная мощность?
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 так же, 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).
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 проблемы 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 пока превосходит компьютер по скорости решения неформализованных и творческих задач. 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.
Однако, все преимущества мозга перед компьютером, вероятно, временные. Вполне возможно, что в скором будущем компьютер с ИИ превзойдет мозг по всем оставшимся показателям.
Что важнее для мозга: вычислительная мощность или скорость вычислений?
Говоря про работу мозга или компьютера необходимо разделять вычислительную мощность и скорость вычислений.
Сильно повлиять на биологическое развитие мощности мозга не получится, но с другой стороны, можно тешить себя тем, что ваш мозг с аппаратной точки зрения мощности вычислений не сильно уступает мозгу Эйнштейна. Однако, за счет лучших методов мышления гении могут намного обгонять других людей в скорости вычислений. Системное мышление – это совокупность методов мышления, которые основаны на интеллект-стеке фундаментальных трансдисциплин.
То есть у обученного человека в отличие от не обученного биологическая вычислительная мощность может лишь немного отличаться, однако за счет алгоритмов работы первый будет кардинальным образом быстрее соображать, чем второй. Теории[1] как раз отвечают за скорость вычислений. Поэтому обучение больше всего влияет на скорость работы мозга, хотя еще немного и на мощность (не забываем про таксистов).
А вот что значительно влияет на мощность, так это наш второй мозг или экзокортекс в виде смартфона или компьютера, которым пользуется человек. Экзокортекс 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. Так руководство «Практики саморазвития» нацелено на обучение теориям саморазвития и на апгрейд вашего экзокортекса.
Компьютерщики разделяют программы и вычислительную мощность компьютера. Точно также говоря о мозге, можно выделять скорость мышления и отдельно вычислительную мощность мозга. 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 также рассматривать как «установку в мозг» дополнительного железа.
Для человека сложная теория – это как «штанга» для мозга. Обычно штанга развивает мускулатуру тела, но по аналогии мы говорим о «ментальной штанге». Если человек изучает сложные дисциплины и тем самым напрягает мозг, то он как бы качает свой мозг. Например, изучая математику или физику, человек лучше и быстрее развивает заложенный природой потенциал вычислительной мощности мозга. При этом со временем он может забыть математику, но вычислительная мощность не сильно меняется. Кроме того, изучая трансдисциплины человек приобретает приемы системного мышления. Поэтому он с большей вероятностью может справляться с более сложными проблемами. На этот счет Ломоносов говорил, что математика ум в порядок приводит.
Но все же математика не сколько ум развивает, сколько развивает логику[2] и, конечно, влияет на вычислительную мощность мозга. Для усиления интеллекта одной математики недостаточно. Есть разные исследования[3], которые показывают, что математика и физика не так уж сильно влияет на «умность», если они не подкреплены другими трансдисциплинами. 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.
Конечно, вместе с обязательным опытом, где эти теории были опробованы на практике. ↩︎
Логика лишь часть интеллект-стека, а ум развивается всеми трансдисциплинами. ↩︎
на некоторые работы сослался А.Левенчук в руководстве “Инженерия личности: https://aisystant.system-school.ru/lk/#/course/systems-teaching/2023-10-20/16530 ↩︎