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大脑记忆容量等于多大硬盘?

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发表于 2018-3-7 19:54:18 | 显示全部楼层 |阅读模式

电脑可以说是近代最重要的发明,且电脑与大脑有很多相似的地方。电脑可以计算,人脑可以思考;电脑可以储存数据,人脑可以存储记忆。

所以,自从电脑诞生后,人类就不断地试图将脑子里的所有数据都输入电脑。但如今,随着数据量的逐渐增长,电脑的存储空间已经遇到了瓶颈。那么人类是否可以以电脑的方式来解决这一问题呢?

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人类大脑与电脑的对比
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将电脑比喻成人脑,可以说并不恰当。大脑是器官而不是机械,它能够学习、判断、进化以及适应,并且它有意识,能够使各个环节连贯成一个整体。

我们将人脑粗浅地比喻成电脑,更多的是为了让用户更容易地理解大脑的存储原理。

两手握拳,合在一起形成一个球状,这个形状体积就是人类大脑的体积,是人类存储各种记忆最重要的位置。一件事,一幅图,一个场景……几乎所有的事情大脑都能够将这些信息转化为信号存储在这个两个拳头大小的空间里。

硬盘,是电脑最简单的存储单元之一。看形状,其与人类大脑的大小可能没有多大区别;但是从存储的数据量来看,单一的存储硬盘已经很难与人类大脑存储的数据相比较。

可以说二者远远不是一个数量级的存储量,那么人类大脑存储的信息量相当于多少块这样的硬盘呢?

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大脑记忆容量等于多大硬盘
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人类能够存储多少信息呢?如果这些记忆用GB、TB之类的单位衡量,大概等于多大的硬盘呢?虽然至今这个问题一直没有被认可的答案,但是我们可以从其记忆原理来估算一下大脑的存储容量。

大脑是由神经元构成的,神经细胞相互之间通过神经突触影响,形成极其复杂的相互联系。记忆就是脑神经细胞之间的相互呼叫作用,其中有些相互呼叫作用维持时间是短暂的,有些则是持久的,而还有一些介于两者之间,这就形成了我们的长期记忆、短期记忆以,且也会遗忘一些记忆。

2014年3月《自然杂志》有一篇文章分析称,小鼠大脑的13个神经元的结构,用了高达1TB的数据。 而一个重约1.4千克的成年人大脑有大约1000亿个神经元。

但1000亿个神经元是否都用来存储呢?其实,这1000亿个神经元在人类大脑中并没有全部被用来存储,即使如爱因斯坦这样伟大的科学家,也只用了自己大脑三分之一的功能。大脑更多的细胞是处于“待业”的状态,人类并没有将所有的细胞都充分地利用起来。一般人类的记忆实际应用只相当于大脑的十分之一,这也是很多人认为人类的潜力依然巨大的主要依据。

下面我们来推算人类大脑存储容量的数据大小。1000亿个神经元即使只用十分之一,也有高达100亿个神经元在使用。而小白鼠13个神经元系统就用了1TB的数据,那么人类大脑存储容量相当于7.6亿TB的数据。即使用当前最高达8TB硬盘来存储这些数据,也需要9500块这样的硬盘。

如果将这些硬盘摞起来,大约有3895000米,相当于4703座世界最高的迪拜塔(828.14米)的高度。

当然这个数据肯定是不准确的,毕竟大脑超级复杂的运算规则并不是计算机所能比拟的。我们主要是通过估算来让更多的人了解大脑存储数据量之大。

当然,如果只会存储数据,那么大脑也不会如此受关注。收集、整理、分析、检索、遗忘等等,大脑的功能还有很多值得我们关注的,也是我们值得研究的课题。

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存储知识大脑的基本功能
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人类大脑能够存储的数据可以说是非常大,但是如果仅限于简单的存储,没有其他功能的辅助,人类也不会有如此丰富的感情。人类大脑还会根据需要,对所存储的数据进行处理,通过检索、回忆、选择、删除等功能形成了我们人类强大的大脑功能。

一直以来,人们一直认为不同的区域分别掌管不同的大脑功能,然而脑部扫描仪的出现粉碎了这一理论。脑部扫描仪结果明显表示出大脑的整体协作性,没有哪个大脑区域单独“控制”一项功能,在大脑进行任何一种连续活动时,语言中枢都可能闪耀起来,大脑的各个部分似乎有一定的能力范围,然后根据当前任务的需要,以特定方式参与活动。

关于电脑的比喻促使研究人员认为大脑跟电脑的各部件还是有区别的,电脑有明确的模块化分工,但大脑的各个区域都是多面手,会根据当前的整体需要而执行特定功能。

就像万能杂物工一样,一会儿当水管工,一会儿当电工。

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人类大脑的功能更加强大,例如,当人们需要回忆某一事情后,大脑就会快速地运转,当我们的大脑搜索到相关信息后,就会依此展开,并且快速地排除掉错误信息,寻找到记忆深处相关的要寻找的信息。这种强大的检索功能以及排除功能使得大脑能够快速地寻找到需要的记忆。同时,大脑还能够根据数据信息进行分层,将重要的信息和新的信息存储在我们最容易找到的地方。同时大脑还有选择性记忆功能以及自动遗忘等功能,这些丰富的功能形成了人类神秘的大脑。

目前,大脑的丰富功能一直没有被完全揭开,但人类会不断地对这方面进行研究,而通过研究大脑的存储方式,人类也可能在科研方面有进一步的提升。

人们受动物特征启发而研发出新的东西的例子很多,例如现代雷达与蝙蝠、模仿鱼儿做的船体等等。

大脑研究对人类意义重大
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人类根据生物的生活习性和生理结构发明创造了很多东西,而如今,我们正处在大数据时代,数据呈几何状态爆发,数据存储的方式面临着极大的挑战。当前的存储技术已经遇到瓶颈,已经很难满足如今迅速爆发的数据存储需求。那么人类在模仿大脑存储方面有哪些进展呢?

下面我们就来了解一下人类在这方面的进展。

模仿创造 大脑引领未来存储趋势" `' V  J/ T' d2 O

美国科学家的一项最新研究确定了大脑分配细胞进行编码和记忆存储的关键机制是大脑的蛋白质,而这种蛋白控制着大脑中神经元参与记忆形成的几率,直接影响着人类的记忆功能。

当前,人们主要的研发都是针对蛋白质以及这些蛋白质的DNA进行。

美国康涅狄格大学的研究人员将他们的全息存储系统构建在重新处理过的蛋白质上,目前这种基于蛋白质的全息媒体存储技术有潜力将数据存储成本大大降低,可以重复擦写1000万次以上 。

如果研究人员找到一种适当的遗传性变型,目前的生物技术能够很快大批量生产,并且成本较低。

除了在蛋白质方面的研究,人们对人类大脑蛋白质DNA存储方面也进行了大量的研究,人们很早就觊觎激活自身的基因代码存储数据的潜力,但如何将信息编码进DNA遗传物质再如何解读出来,一直是个难题。哈佛大学维斯生物工程研究所就一直进行这方面的研究,如果这方面取得进展,那么未来拇指大小的设备就能存下整个互联网的信息这一梦想就是可以实现的。

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科技反哺 芯片帮助人类存储记忆
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当然,人类除了利用人类的生理结构改善存储技术的同时,也在利用科学技术来弥补人类本身的一些缺陷。劳伦斯·利弗摩尔国家实验室中的科学家们目前正在共同合作研发一个小型电脑芯片,该芯片可以非常顺利地植入大脑,并帮助那些神经细胞受损的人们存储记忆。

目前,细胞基因存储的大门已经打开,通过模仿人类大脑存储原理,可以为我们的科研技术提供一个很好的研究方向;而通过科研技术的反哺,人们则可以帮助大脑活动性障碍人群进行记忆存储。当然,目前针对人类大脑的研究还很有限,仍需要进行大量的相关工作,但这项研究值得人类长期坚持,它将引领我们走向不可思议的未来。

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发表于 2018-3-15 10:11:54 | 显示全部楼层
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