В какой области возможности человеческого мозга превосходят возможности компьютера
Обновлено: 21.11.2024
На протяжении всей истории люди сравнивали мозг с различными изобретениями. Раньше говорили, что мозг подобен водяным часам и телефонному коммутатору. В наши дни любимое изобретение, с которым сравнивают мозг, — это компьютер. Некоторые используют это сравнение, чтобы сказать, что компьютер лучше мозга; некоторые говорят, что сравнение показывает, что мозг лучше компьютера. Возможно, правильнее будет сказать, что мозг лучше справляется с одной работой, а компьютер — с другой.
Давайте посмотрим, чем мозг и компьютер похожи и чем отличаются.
Мозг и компьютер: сходства и различия
| Сходство | Различие |
| Оба использовать электрические сигналы для отправки сообщений. | Мозг использует химические вещества для передачи информации; компьютер использует электричество. Хотя в нервной системе электрические сигналы распространяются с высокой скоростью, по проводам в компьютере они распространяются еще быстрее. |
| Оба передают информацию. | Компьютер использует переключатели, которые либо включены, либо выключены («бинарные»). В некотором смысле, нейроны в мозге либо включаются, либо выключаются, запуская потенциал действия или не запуская потенциал действия. Однако нейроны не просто включены или выключены, потому что «возбудимость» нейрона постоянно меняется. Это связано с тем, что нейрон постоянно получает информацию от других клеток через синаптические контакты. Информация, проходящая через синапс, НЕ всегда приводит к возникновению потенциала действия. Скорее, эта информация изменяет вероятность того, что потенциал действия будет произведен путем повышения или понижения порога нейрона. |
| У обоих есть память, которая может расти. | Компьютерная память увеличивается за счет добавления компьютерных микросхем. Воспоминания в мозгу растут за счет более сильных синаптических связей. |
| Оба могут адаптироваться и учиться. | Мозгу это намного проще и быстрее узнавать новое. Тем не менее, компьютер может выполнять множество сложных задач одновременно («многозадачность»), которые сложны для мозга. Например, попробуйте считать в обратном порядке и умножить 2 числа одновременно. Однако мозг также выполняет некоторые многозадачные функции, используя вегетативную нервную систему. Например, мозг контролирует дыхание, частоту сердечных сокращений и артериальное давление, одновременно выполняя умственную задачу. |
| И то, и другое со временем эволюционировало. | За последние 100 000 лет человеческий мозг весил около 3 фунтов. Компьютеры развивались намного быстрее, чем человеческий мозг. Компьютеры существуют всего несколько десятилетий, но быстрый технологический прогресс сделал компьютеры быстрее, меньше и мощнее. |
| И тем, и другим требуется энергия. | Мозг нуждается в питательных веществах, таких как кислород и сахар, для питания; компьютеру для работы требуется электричество. |
| И то, и другое может быть повреждено. | Легче починить компьютер - просто купите новые детали . Для мозга нет новых или бывших в употреблении деталей. Тем не менее, проводится определенная работа по трансплантации нервных клеток при некоторых неврологических расстройствах, таких как болезнь Паркинсона. И компьютер, и мозг могут «заболеть» — компьютер может заразиться «вирусом», и есть много болезней, поражающих мозг. В некоторых случаях мозг имеет «встроенные резервные системы». Если один путь в мозге поврежден, часто есть другой путь, который возьмет на себя эту функцию поврежденного пути. |
| И то, и другое может меняться и модифицироваться. | Мозг постоянно меняется и модифицируется. Для мозга нет «выключения» — даже когда животное спит, его мозг все еще активен и работает. Компьютер меняется только тогда, когда добавляется новое оборудование или программное обеспечение или что-то сохраняется в памяти. ЕСТЬ "выкл" для компьютера. Когда питание компьютера отключено, сигналы не передаются. |
| Оба могут выполнять математические и другие логические задачи. | компьютер быстрее делает логические вещи и вычисления. Однако мозг лучше интерпретирует внешний мир и выдвигает новые идеи. Мозг способен к воображению. |
| Ученые изучают и мозг, и компьютеры. | Ученые понимают, как работают компьютеры. Тысячи нейробиологов изучают мозг. Тем не менее, о мозге еще многое предстоит узнать. "Мы НЕ знаем о мозге больше, чем то, что знаем о мозге" |
В этом списке описаны лишь некоторые сходства и различия между компьютером и мозгом. Можете ли вы придумать что-нибудь еще? Попробуйте страницу «Метафора мозга».
Для дальнейшего обсуждения метафоры мозг/компьютер прочитайте сборник статей по этой теме.
Мы живем в мире, где компьютеры могут превзойти людей в шахматах, го и даже в игре Jeopardy. Искусственный интеллект и машинное обучение постоянно создают новые прорывы, заставляя нас гадать, будем ли мы вскоре жить в технологической утопии или будем бороться за выживание с киборгом Арнольдом Шварценеггером.
Но превосходят ли компьютеры человеческий мозг в целом? Давайте узнаем.
Для целей этой статьи давайте определим компьютер как персональный рабочий стол для непрофессионального использования (т. е. не сервер, работающий круглосуточно и без выходных).
Для простоты мы ограничим сравнение четырьмя областями:
- Хранилище
- Скорость обработки
- Память
- Энергоэффективность
Да начнется битва!
Хранилище
Для повседневного использования большинству пользователей компьютеров достаточно 500 ГБ дискового пространства. Креативщики, геймеры и другие пользователи с большим объемом данных часто полагаются на дополнительное хранилище в облаке или на портативном твердотельном накопителе. Ради аргумента мы предоставим компьютеру в среднем 1 ТБ дискового пространства.
А как насчет емкости памяти мозга? Ну, это сложно.
Оценки различаются в зависимости от того, сколько нервных клеток или нейронов существует в обычном мозге. Многие исследования полагаются на 100 млрд нейронов, а исследование Стэнфордского университета предполагает, что в мозгу на самом деле 200 млрд нейронов.
Вы можете подумать: "Подождите, у компьютера есть байты, а у мозга есть нейроны. Как их сравнить?»
Одно заметное различие между человеческим мозгом и компьютерной флеш-памятью заключается в способности нейронов объединяться друг с другом, чтобы способствовать созданию и хранению воспоминаний. Каждый нейрон имеет примерно тысячу связей с другими нейронами. Поскольку в среднем человеческом мозгу насчитывается более триллиона связей, этот эффект перекрытия создает экспоненциально большую емкость хранилища.
Исходя из наших сегодняшних знаний о нейронах, которые очень ограничены, мы оцениваем объем памяти мозга в 1 петабайт, что эквивалентно более чем тысяче твердотельных накопителей емкостью 1 ТБ.
Преимущество: человеческий мозг.
Память
Пока что это равное соревнование. Человеческий мозг имеет значительно больше памяти, чем средний компьютер. А компьютер может обрабатывать информацию экспоненциально быстрее, чем человеческий мозг.
Как насчет доступа к памяти? Может ли человек запоминать информацию лучше, чем компьютер?
Ну, это зависит от того, о какой информации мы говорим.
Что касается основных фактов, то однозначно нет. Если компьютер «знает», что столицей Невады является Карсон-Сити, этот факт всегда будет доступен. С другой стороны, человек может со временем запутаться или забыть об этом факте, особенно после длинных выходных в Вегасе.
В чем компьютеры отстают от людей, так это в способности присваивать информации качественный рейтинг. Для компьютера вся информация точно такая же. Люди, с другой стороны, имеют много разных типов воспоминаний и расставляют приоритеты воспоминаний в зависимости от их важности. Вы, несомненно, помните множество подробностей о дне свадьбы, но наверняка забыли, что ели на обед в прошлый четверг. (Если вам интересно, это был бутерброд с тунцом и ржаным хлебом.)
Люди также связывают воспоминания друг с другом, поэтому ваши воспоминания о кануне Нового года будут связаны со всеми другими вашими новогодними праздниками на протяжении всей вашей жизни. У компьютера нет такой возможности, по крайней мере, на данный момент.
Преимущество: непонятно
Энергоэффективность
Конкурс все еще жеребьевка. Компьютеры работают быстрее и точнее, а у людей больше памяти и больше возможностей для доступа к воспоминаниям.
Что можно сказать об энергоэффективности? Вот где становится по-настоящему весело.
Обычный компьютер потребляет около 100 Вт. Человеческому мозгу, с другой стороны, требуется примерно 10 Вт. Правильно, ваш мозг в десять раз более энергоэффективен, чем компьютер. Мозгу требуется меньше энергии, чем лампочке.
Возможно, мы не самые яркие лампочки в коробке, но опять же, нам и не нужно быть такими.
Преимущество: человеческий мозг
Заключение
В конечном счете, явного победителя нет. Люди и компьютеры имеют свои преимущества в зависимости от категории. Если вам нужна точность и скорость необработанной обработки, компьютер — очевидный выбор. Если вам нужны творчество, энергоэффективность и расстановка приоритетов, лучше всего подойдет человек.
Хорошая новость заключается в том, что нам не нужно выбирать. Это не должно быть соревнование людей против компьютеров. Мы можем работать вместе и наслаждаться лучшим из обоих миров. То есть до тех пор, пока Скайнет не станет самоосознающим.
По словам профессора психологии Рэндалла О'Рейли из Университета Колорадо в Боулдере, область человеческого мозга, которая, по мнению ученых, имеет решающее значение для интеллектуальных способностей человека, на удивление работает подобно цифровому компьютеру.
Это открытие может помочь исследователям лучше понять работу человеческого интеллекта.
В обзоре биологических компьютерных моделей мозга, опубликованном в выпуске журнала Science от 6 октября, О'Рейли утверждает, что префронтальная кора и базальные ганглии работают во многом подобно цифровой компьютерной системе.
"Многие исследователи, создающие эти модели, избегают компьютерной метафоры", – сказал О'Рейли. "Моя работа исходит из традиции, согласно которой человеческий мозг не имеет ничего общего с компьютерами, и теперь, когда мы смотрим на них, мы внезапно обнаруживаем, что в определенном отношении они похожи на компьютеры".
Цифровые компьютеры работают, преобразуя электрические сигналы в двоичные состояния "включено и выключено" и гибко управляя этими состояниями с помощью переключателей. О'Рейли обнаружил те же принципы работы в мозге.
«Нейроны в префронтальной коре бинарны — у них есть два состояния: активное или неактивное, а базальные ганглии — это, по сути, большой переключатель, который позволяет вам динамически включать и выключать различные части префронтальной коры, — сказал О'Райли.
По словам О'Рейли, мозг в целом больше похож на социальную сеть, чем на цифровой компьютер, где нейроны взаимодействуют друг с другом, чтобы обеспечить обучение и создание памяти.
Однако компьютерные функции префронтальной коры расширяют социальные сети, помогая мозгу стать более гибким в обработке новой и символической информации, – сказал О'Рейли.
Префронтальная кора является исполнительным центром мозга и поддерживает познание «высшего уровня», включая принятие решений и решение проблем. По словам О'Рейли, исследователи считают, что префронтальная кора имеет решающее значение для интеллектуальных способностей человека, и ее лучшее понимание имеет решающее значение для понимания человеческого интеллекта.
Если исследователи смогут лучше понять этот синтез префронтальной коры и мозга в целом, они смогут лучше понять человеческий интеллект.
По словам О'Рейли, лучший способ добиться этого — разработать более биологически обоснованные компьютерные модели мозга, которые помогут исследователям понять, как работает биология мозга, и, в конечном итоге, помогут понять, что делает нас такими умными.< /p>
"Моделирование мозга не похоже на большую науку, где вы можете переходить от одного шага к другому в цепочке рассуждений, потому что вам нужно учитывать очень много уровней анализа", – сказал О'Рейли.< /p>
О'Рейли сравнивает этот процесс с моделированием погоды.
"Большинство моделей погоды не точно отражают то, что происходит в системе с низким давлением, но они отражают некоторые глобальные особенности", – сказал он. «Если вы уловите суть этого, это многое скажет вам о том, как работает система. То же самое можно сказать и о моделировании мозга».
Кто умнее — вы или компьютер или мобильное устройство, на котором вы читаете эту статью? Ответ становится все более сложным и зависит от меняющихся определений. Компьютеры, безусловно, лучше справляются с трудностями, используя свой уникальный набор навыков, но люди имеют преимущество в задачах, которые машины просто не могут выполнить. Во всяком случае, еще нет.
Компьютеры могут воспринимать и обрабатывать определенные виды информации намного быстрее, чем мы. Они могут прокручивать эти данные в своем «мозге», состоящем из процессоров, и выполнять вычисления, чтобы продумать несколько сценариев со сверхчеловеческой скоростью. Например, лучшие компьютеры, обученные игре в шахматы, могут в этот момент планировать стратегию на много ходов вперед, решая задачи гораздо ловче, чем лучшие игроки в шахматы. Компьютеры также учатся гораздо быстрее, сужая сложные варианты выбора до наиболее оптимальных. Да, люди тоже учатся на ошибках, но когда дело доходит до решения головоломок, с которыми компьютеры справляются лучше всего, мы гораздо более подвержены ошибкам.
У компьютеров есть и другие преимущества перед людьми. У них лучше память, поэтому они могут получать большое количество информации и могут использовать ее практически мгновенно. Компьютерам не требуется сон, как людям, поэтому они могут рассчитывать, анализировать и выполнять задачи без устали и круглосуточно. Несмотря на ошибки или уязвимость к перебоям в подаче электроэнергии, компьютеры просто точнее выполняют широкий спектр важных функций, чем мы. На них не влияют эмоции, чувства, желания, потребности и другие факторы, которые часто затмевают суждения и интеллект нас, простых смертных.
С другой стороны, люди по-прежнему превосходят компьютеры во многих отношениях. Мы выполняем задачи, принимаем решения и решаем проблемы, основываясь не только на нашем интеллекте, но и на нашем программном обеспечении для массовой параллельной обработки — абстрактно, что мы любим называть нашими инстинктами, нашим здравым смыслом и, возможно, самое главное, нашим жизненным опытом. Компьютеры можно запрограммировать огромными библиотеками информации, но они не могут воспринимать жизнь так, как мы. Люди обладают чертами, которые мы иногда называем (опять же, абстрактно) творчеством, воображением и вдохновением.Человек может написать стихотворение, сочинить и сыграть музыку, спеть песню, создать картину или придумать новое изобретение. Компьютеры можно запрограммировать на выполнение некоторых из этих задач, но они не обладают врожденной способностью творить так, как это делают люди.
Что обо всем этом думают специалисты по искусственному интеллекту? Начнем с определения того, что мы подразумеваем под словами «умнее» или «умнее». Интеллект состоит из двух компонентов, говорит профессор Шломо Майтал, старший научный сотрудник Института С. Неамана в Технионе — Израильском технологическом институте. Одно — это способность учиться, другое — это способность решать проблемы. И в этих областях компьютеры могут быть умнее людей.
"Сегодня компьютеры могут обучаться быстрее, чем люди. Например, Watson (IBM) может читать и запоминать все исследования рака, чего не может ни один человек", – говорит Майтал. «С помощью глубокого обучения Watson также может решить проблему, например, как лечить редкую форму рака — и он это сделал. Так что в этом смысле компьютеры могут быть умнее людей».
Майтал указывает на еще один пример компьютерного интеллекта в своей статье "Скоро ли роботы станут умнее людей?" 10 февраля 1996 года компьютер IBM Deep Blue победил чемпиона мира Гарри Каспарова в первой из шести игр серии, а год спустя выиграл серию — первый компьютер, которому это удалось. Был ли Deep Blue разумным? И да, и нет, – говорит Майтал.
"Нет, потому что он просто смог просчитать огромное количество возможных шахматных ходов за долю секунды", – пишет Майтал. «Скорость — это не интеллект. Но да, потому что он смог проанализировать эти шахматные ходы и выбрать лучший, достаточный для победы над Каспаровым».
«От ИИ С точки зрения перспективы, теперь мы можем обучать компьютеры выполнять многие задачи лучше, чем люди, например некоторые задачи визуального распознавания», — говорит Маллик. «У этих задач есть одна общая черта: для решения этих задач мы можем собрать огромное количество данных, и/или они повторяются. Любая повторяющаяся задача, которая создает много данных, в конечном итоге будет изучена компьютерами».
Однако эксперты сходятся во мнении, что люди по-прежнему превосходят компьютеры в плане общего интеллекта, творчества и здравого смысла или понимания мира.
"Компьютеры могут превзойти людей в определенных специализированных задачах, таких как игра [в игру] го или шахматы, но сегодня ни одна компьютерная программа не может сравниться с человеческим общим интеллектом", – говорит Мюррей Шанахан, профессор когнитивной робототехники факультета вычислительной техники Университета Имперский колледж в Лондоне. «Люди учатся достигать самых разных целей в самых разных условиях. Мы еще не знаем, как наделить компьютеры здравым смыслом в понимании повседневного мира, который лежит в основе общего человеческого интеллекта, хотя я уверен, что однажды нам это удастся».
"Например, мы можем заставить компьютеры имитировать творчество, помещая произведения искусства в базу данных, а затем создавая новое произведение искусства из некоторого объединения", – говорит Грохол. «Но это то же самое, что и человеческое творчество, или компьютерный код просто следует набору инструкций? Я бы сказал, что это только последнее, что делает компьютер намного хуже, когда речь идет об этом компоненте интеллекта».
Компьютеры не понимают смысла так, как люди, – говорит Яна Эггерс, генеральный директор компании Nara Logics, занимающейся искусственным интеллектом. «Даже если компьютер может определить эмоцию, он не понимает, что означает переживание эмоции», — говорит Эггерс. «Будут ли? Это возможно, но неясно, как это будет работать с текущими формами вычислений».
Но что, если перевести часы достаточно далеко вперед? Эксперты в целом согласны с тем, что компьютеры завтрашнего дня будут обладать некоторыми чертами, которые сегодня считаются уникальными для человека.
"В человеческом мозгу 86 миллиардов нейронов (нервных клеток), и все они взаимосвязаны, – говорит Майтал. «Компьютерные нейронные сети имеют гораздо меньше «клеток». Но однажды такие нейронные сети достигнут сложности и изощренности мозга».
Вероятно, все это произойдет раньше, чем позже, считает Грохол. «Как только мы взломаем нейрокод, управляющий нашим мозгом, я считаю, что мы сможем воспроизвести эту структуру и функции искусственно, чтобы мы действительно могли создать искусственную жизнь с помощью искусственного интеллекта», — говорит он. «Я определенно могу предвидеть, что это произойдет в следующем столетии.
Некоторые люди, например ученый-компьютерщик Рэй Курцвейл и соучредитель Tesla Илон Маск, предостерегают от потенциальных опасностей искусственного интеллекта, предвидя будущее типа Терминатора, в котором машины вышли из-под контроля. Нам, безусловно, нужно контролировать искусственный интеллект, чтобы мы могли управлять машинами, а не наоборот. Но вопрос, похоже, не столько в «злых» машинах в голливудском стиле, которые поднимаются, чтобы истребить ничтожных людей, сколько в согласовании: как мы можем гарантировать, что машинный интеллект, который в конечном итоге может оказаться совершенно за пределами нашего понимания, останется полностью совмещенным с нашим собственным?
Отчасти это связано с переосмыслением того, как мы подходим к этим вопросам. Вместо того, чтобы зацикливаться на том, кто умнее, или иррационально бояться технологий, мы должны помнить, что компьютеры и машины предназначены для улучшения нашей жизни, точно так же, как компьютер IBM Watson помогает нам в борьбе со смертельными заболеваниями. Хитрость по мере того, как компьютеры становятся все лучше и лучше справляться с этими и многими другими задачами, заключается в том, чтобы «помочь нам» оставалась их главной директивой.
"Важно помнить, что это не противостояние человека и машины", – говорит Маллик. "Это не соревнование. Это сотрудничество».
Читайте также: