Чем отличается мозг человека от компьютера

What is Human?

A living person who breathes to survive is called a human. Humans have a brain which helps them make decisions and do all sorts of work depending on their environment.

Humans are single users of the brain. No one else can use their brain to do their work.

Humans have their speed, and it cannot increase. Humans have emotions and feelings.

Humans can feel the nature of the person through others’ words. Humans have various gender, due to which they can be distinguished and have different body structures.

Human has different languages to speak. Humans can listen to others.

Humans tend to forget things that are not useful to them. Humans can think about everything, which makes them able to make decisions.

Сравнение

Передача сигналов в компьютере основана на электрических импульсах. Для этого используется простой двоичный код, при котором сигналы имеют всего два значения: или «1», или «0». А вот в мозге ведется сложная работа, основанная на множестве химических сигналов, причем каждый из них имеет свою индивидуальную характеристику. Интересно, что скорость проводимости нервного импульса из нейрона в нейрон может меняться в зависимости от существующих обстоятельств. В мозге не предусмотрено функциональных блоков.

Компьютер не признает «полутонов». В нем всё четко – существует или значение «1», или значение «0»; либо то, либо другое. Сила сигнала идет дискретно – только с одним или же только с другим значением. В мозге, в отличие от компьютера, сигнал способен передаваться ускоренно или плавно, также как может изменяться и чувствительность нейрона, принимающего данный сигнал.

Основной объем памяти в ЭВМ сохраняется в специально для этого предназначенных запоминающих устройствах. В мозге же не существует участков, в которых отдельно хранятся наши воспоминания. В запоминании и распознавании субъектов или каких-либо событий участвуют одни и те же нейроны.

Мозг человека обладает очень большим запасом прочности, что позволяет ему функционировать даже при опасных травмах. Это неудивительно, учитывая, что одновременно в нем обычно задействованы не более 2-3% нервных клеток. Современные компьютеры лишены способности восстанавливаться и работать при серьезных повреждениях, тогда как мозг человека от природы наделен удивительной компенсаторной способностью: при поражении даже обширных его участков работу продолжают выполнять оставшиеся неповрежденными части. Если же в программе компьютера испортить даже несколько бит или всего лишь один транзистор в процессоре – устройство мгновенно потеряет возможность функционирования, иногда даже без возможности восстановления. Мозг же способен выживать и работать, даже если ему перед этим на пять-семь минут перекрыть кислород.

Мозг, в отличие от компьютера, способен сосредотачиваться на важной для него в данный момент времени информации и не принимать во внимание несущественную. Мозг отыскивает информацию не по адресу, как компьютер, а по содержанию. Для компьютера нет никакой связи между адресом, по которому находится информация, и самой сутью этой информации, а для мозга – есть

Мозг человека способен восстанавливать информацию лишь по ее отрывочной части или же извлекать данные вследствие ассоциативного ряда. Человек мыслит, компьютер же просто обрабатывает информацию на основе алгоритмов. Компьютер работает с абстрактными символами, а мозг человека – с образами конкретных объектов. Мозгу человека присущи интуиция и воображение, а еще – желание все время получать новые впечатления, творческая активность, которая тесно связана со сном (во сне упорядочивается полученная извне информация). Компьютеру всё это недоступно. Скрытые возможности мозга поистине безграничны, в отличие от изначально заданных определенным образом системных параметров компьютера

Для компьютера нет никакой связи между адресом, по которому находится информация, и самой сутью этой информации, а для мозга – есть. Мозг человека способен восстанавливать информацию лишь по ее отрывочной части или же извлекать данные вследствие ассоциативного ряда. Человек мыслит, компьютер же просто обрабатывает информацию на основе алгоритмов. Компьютер работает с абстрактными символами, а мозг человека – с образами конкретных объектов. Мозгу человека присущи интуиция и воображение, а еще – желание все время получать новые впечатления, творческая активность, которая тесно связана со сном (во сне упорядочивается полученная извне информация). Компьютеру всё это недоступно. Скрытые возможности мозга поистине безграничны, в отличие от изначально заданных определенным образом системных параметров компьютера.

Бросьте в меня камень, если вы никогда не слышали этого сравнения: «Мозг человека — это компьютер». Эта простая метафора вызывает холивары во всем мире, сталкивает лбами интеллектуалов и, возможно, стала причиной нескольких инсультов. Одни утверждают, что человеческое мышление не может уложиться в бинарные рамки компьютерной программы. Другие — что, невзирая на свое богатство, наше мышление остается пусть превосходным, но процессором. Но и сторонники, и противники забывают о главном: спорят они не о метафоре, а о гипотезе.

Здоровая метафора

Ну так что же мы имеем в виду, когда называем мозг компьютером? Что означает компьютер в этой метафоре? Ответ примерно такой: мы имеем в виду машину, выполняющую алгоритм, то есть универсальную машину Тьюринга.

Итак, согласно этому определению, нам нужно несколько ключевых компонентов.

Вводные данные, записанные в виде символов.
Место для введения этих данных (по мнению Тьюринга, это должен быть огромный рулон бумаги).
Набор инструкций (алгоритм) для перевода вводных данных в выходные данные.

Самое главное здесь, конечно, алгоритм — набор конкретных действий: они должны быть дискретными, то есть обособленными, например «делай А, затем Б, затем С». Действий может быть сколько угодно. К тому же их можно организовывать в цикл, например:

Врезаться со всей дури в стену.
Потереть голову.
Повторить шаг (1).

Можно создавать действиям условия, но они всё равно останутся дискретными:

В чем же разница?

Размер. Человеческий мозг содержит порядка 86 миллиардов нейронов, между которыми есть свыше 100 триллионов связей (а по некоторым оценкам — до триллиарда!). Искусственные нейросети до такого не доросли — в современных алгоритмах число нейронов обычно идет на тысячи. Даже миллион искусственных нейронов требует огромных компьютерных мощностей, пока такие нейросети создают только в рамках (очень дорогих) экспериментов. А для простых задач может быть достаточно 5-10 искусственных нейронов. Впрочем, сравнивать напрямую здесь вообще нельзя из-за других различий.
Топология. В искусственных нейросетях слои нейронов срабатывают по очереди, последовательно; при обучении информация распространяется в обратном направлении, но также последовательно, от слоя к слою. В человеческом мозге обмен информацией между нейронами идет параллельно и асинхронно. Нейроны мозга образуют сложные структуры связанных кластеров (сообществ) и не выстраиваются в последовательные линейные цепочки. Даже более продвинутые нейросетевые алгоритмы, в которых информация может передаваться не только вперед, но и назад в процессе работы (рекуррентные нейросети) или сохраняться в кратковременной памяти нейрона (LSTM), все-таки остаются гораздо более иерархизированными и линейными, чем биологические нейросети.
Пропускная способность и скорость. Биологические нейроны могут находиться в фазе бездействия (т.н. рефракторный период), когда ионные каналы закрыты и сигнал не принимается. Скорость работы биологических нейросетей зависит от возраста, пола, количества сна и т.п. Разные сигналы движутся с разной скоростью (от 0,61 м/с до 119 м/с). Искусственные нейросетевые алгоритмы не имеют отдельного физического воплощения. В сущности они представляют собой многократное перемножение матриц — и скорость тут зависит только от производительности компьютерного «железа». Вычисления могут быть распараллелены и дополнительно ускорены при помощи графических процессоров (видеокарт).

Параллельные вычисления могут выполняться на тысячах серверов с мощными графическими процессорами (GPU)

Изменчивость архитектуры. Мозг пластичен, нейронные связи в нем могут возникать и исчезать. Искусственные нейросети, как правило, не меняют свою архитектуру в ходе работы алгоритма: обучение происходит через перераспределение «весов» связей, которые обеспечивают распространение сигнала.
Энергопотребление. Мозг потребляет около 20% энергии тела и по энергоэффективности легко обыгрывает современные компьютеры. Гигантская нейросеть в нашей голове требует для работы всего 20 ватт — как одна слабая лампочка. Современные видеокарты, на которых обычно обучают нейросети, имеют мощность в несколько сотен ватт и греются гораздо сильнее, чем мозг.
Возможность наблюдения и контроля. Исследовать мозг начали давно, однако многое в его тонкой и сложной работе по-прежнему невозможно отследить и изучить. В случае с искусственными нейросетями вся работа полностью на виду:в каждый момент исполнения алгоритма у нас есть полная информация о том, в каком состоянии он пребывает, как распределены веса и что получается на выходе.

В целом искусственные нейронные сети являются гораздо более простой моделью, чем созданный миллионами лет эволюции человеческий мозг. Однако как в случае с самолетами и птицами, проще — не значит хуже. Обученная под конкретную задачу нейросеть может легко превзойти человека. Уже сегодня нейросети лучше людей играют в игры, которые нельзя просчитать математически (вроде го), диагностируют некоторые болезни и распознают объекты на фотографиях. Завтра к этому списку наверняка добавится что-то еще.

Подробнее узнать об особенностях искусственных нейронных сетей можно здесь.

Нет, наша голова не работает по алгоритмам

Вроде бы набрали много свидетельств алгоритмической работы нашего мозга.

Влиятельный исследователь Дэвид Марр ставит вопрос так: ищем алгоритмы, а потом ищем часть мозга, которая запускает их. Но есть и те, кто задает вопрос иначе: если не алгоритмы, то что?

На него тоже есть ответ. Нам известно огромное количество действий, которыми мозг управляет без алгоритмов. Мы ходим, бегаем и ползаем, не вовлекая алгоритмической деятельности. При этих повторяющихся сокращениях разных групп мышц регистрируются такие же повторяющиеся всплески активности целых групп взаимосвязанных нейронов — они самостоятельно управляют движениями мышц.

Подобные нейронные цепочки возникают в мозге каждый раз, когда в теле происходят ритмичные процессы (хотя работой сердца управляет собственная фиксированная цепочка) — когда мы жуем, плаваем, дышим.

А что с единичными движениями? Например, когда мы поднимаем руку, чтобы взять стакан. Движение не повторяющееся, но и алгоритмов для его выполнения не требуется. При таких движениях происходит серия быстрой смены активности в нейронах зоны моторной коры, ответственной за руку. Они передают сигнал спинному мозгу, который передает его мышцам. Что здесь за алгоритм?

Вообще-то, даже сложные процессы могут обойтись простой динамикой.

Вот механическое решение для работы памяти. Нам уже несколько десятилетий известно, что простое воспоминание может сохраняться и воспроизводиться активностью простой цепочки нейронов в ответ на определенные вводные данные. С их помощью запах поджаренного хлеба может вызывать в нас сложное воспоминание о визите к бабушке в далеком детстве.

А вот механическое решение для формирования прогноза. Наш мозг часто занимается прогнозированием. В этом процессе вознаграждение достаточно неопределенно: сдав отчеты вовремя, вы можете получить повышение, а можете и не получить.

Есть механическое решение для почти любой задачи, связанной с вводными данными. Например, машины с неустойчивым состоянием (особый вид нейросети) представляют собой группу смоделированных нейронов, связанных между собой случайным образом и беспрерывно посылающих друг другу импульсы.

Кроме того, нейроны в этой модели разделяются на возбуждающие и тормозящие (последние не дают первым провести сигнал). Это важный момент, поскольку итоговая нейросеть работает в должной степени беспорядочно, а значит, самое легкое изменение во вводных данных вызовет абсолютно иную активность. По большому счету это означает, что любые вводные данные могут вызвать любую операцию.

Влиятельный физик и математик Роджер Пенроуз посвятил две увесистые книги размышлениям о том, что мозг — это не компьютер. Но каким-то образом от этого простого утверждения он перешел к мысли о существовании квантового сознания, не допустив золотой середины. Ведь все может быть гораздо проще: мозг постоянно находится в движении, которое может подчиняться алгоритмам, а может и не подчиняться.

Ни одно исследование не сможет доказать, что вот эта определенная часть мозга работает по алгоритму Х. В науке так не бывает. Подтверждениями гипотезы служат многочисленные работы со всего мира, собираемые по крупицам. Так что точного ответа мы пока не знаем.

Считаю ли я мозг компьютером? Нет. Я готов оказаться неправым. Более того, я написал множество статей о том, как мозг реализует алгоритмы. Так что, как видите, я спокойно могу придерживаться двух точек зрения одновременно.

В чем уникальность мозга людей

Проблема в уникальности каждого человека. В голове нет банка памяти, а все, что требуется для функционирования, — это упорядоченные изменения в мозге под влиянием опыта. При этом нет оснований полагать, что один и тот же опыт изменяет разных людей одинаково.

Ни один человек не повторит услышанную историю одинаково, а со временем пересказы будут все больше и больше расходиться с исходником. В мозге не создается копия истории. Скорее каждый человек, услышав ее, меняется в некоторой степени и запоминает именно то, что было важным для него. Такой опыт провел Фредерик Бартлетт и описал в своей книге «Запоминание» (1932).

И это означает, что мозг человека уникален не только по своей генетической структуре, но и в том, как он меняется с течением времени. И это делает работу нейробиолога практически невыполнимой. Для любого конкретного опыта упорядоченные изменения могут затрагивать миллион нейронов или даже весь мозг, причем в каждом мозге картина изменений будет разной. Более того, как отметил нейробиолог Стивен Роуз в книге «Будущее мозга» (2005), снимок текущего состояния мозга может быть бессмысленным, если не знать всей истории жизни его владельца, в том числе и социального контекста.

Как люди объясняли интеллект в разное время

В книге «По нашему образу и подобию» (2015) эксперт по искусственному интеллекту Джордж Заркадакис описывает шесть метафор, которые люди использовали на протяжении последних 2000 лет, пытаясь объяснить человеческий интеллект.

Самое ранее представление сохранилось в Библии: люди сформированы из глины, в которую бог вселил свой дух. Этот дух и было объяснением интеллекта людей.

В III веке до н.э. изобретение гидравлики привело к другой популярной модели интеллекта — гидравлической. Ее суть в том, что движение различных жидкостей в организме («гуморов») объясняет как физическое, так и умственное функционирование человека. Эта теория просуществовала более 1600 лет, и все это время наносила ущерб медицинской практике.

К 1500-м годам появились автоматы, которые приводились в движение пружинами и шестеренками. И это побудило ведущих мыслителей, таких как Рене Декарт, к теории, что человек — сложная машина. В 1600-х годах британский философ Томас Гоббс предположил, что мышление возникает в результате небольших механических движений в мозге.

К 1700-м годам открытия в области электричества и химии привели к появлению новых теорий человеческого интеллекта.

В середине 1800-х годов немецкий физик Герман фон Гельмгольц, вдохновленный последними достижениями в области коммуникаций, сравнил мозг с телеграфом.

Все эти метафоры отражали передовое мышление той эпохи, когда они появлялись. Вполне предсказуемо, что всего через несколько лет после появления компьютерных технологий в 1940-х годах когнитивисты начали считать, что мозг работает как компьютер, причем роль физического оборудования играет сам мозг, а мысли — программное обеспечение.

Знаменательной стала публикация психолога Джорджа Миллера «Язык и коммуникация» (1951). Он предложил изучать ментальный мир, используя понятия из теории информации, вычислений и лингвистики.

Более детально этот подход расписал математик Джон фон Нейман в книге «Компьютер и мозг» (1958). Он заявил, что функции нервной системы человека «prima facie цифровые», проводя параллель между компонентами вычислительных машин того времени и компонентами человеческого мозга.

Еще один пример — книга Рэя Курцвейла «Как создать разум» (2013), в которой он рассуждает об «алгоритмах» мозга, о том, как тот обрабатывает данные, и даже о том, что по своему строению он внешне напоминает интегральные микросхемы.

Тем не менее, обработка информации человеческим мозгом как компьютером — это еще одна метафора, как в случае с Библией, гидравликой и телеграфом. В какой-то момент и эту теорию отбросят.

Как виртуальная реальность меняет мозг

Если мы сидим все время в интернете, то появляется то, что в мире признано болезнью, а именно компьютерная зависимость. Ее лечат те же специалисты, которые лечат наркоманию и алкоголизм, и вообще разные мании. И это правда настоящая зависимость, а не просто пугалка. Одна из неприятностей, возникающая при компьютерной зависимости, — лишение социального общения. У таких людей не разрабатывается то, что сейчас считается одной из последних (и то ускользающих) привилегий человека по сравнению со всеми другими соседями по планете, а именно способности строить модель психики другого человека. На русском языке нет хорошего термина для этого действия, по-английски это называется theory of mind, что часто по-идиотски переводится как «теория ума» и ничего общего с этим не имеет. Но на самом деле это означает способность посмотреть на ситуацию не своими глазами (мозгом), а глазами другого человека. Это основа коммуникации, основа обучения, основа сопереживания, эмпатии и т. д. И это настройка, которая появляется, когда человека учат этому. Это чрезвычайно важная вещь. Те люди, у которых эта настройка отсутствует полностью, — больные аутизмом и пациенты с шизофренией.

Сергей Николаевич Ениколопов, большой специалист по агрессии, говорит: ничто не заменит дружеский подзатыльник. Он глубоко прав. Компьютер покорен, его можно выключить. Когда человек уже всех «переубивал» в интернете, подумал, что надо пойти котлету съесть, выключил компьютер. Включил — а они опять живые там бегают. Такие люди лишаются навыка социального общения, они не влюбляются, они не знают, как это делать. И вообще беда с ними происходит.

Компьютер — это хранилище внешней информации. А когда появились внешние носители информации, началась человеческая культура. До сих пор идут споры: кончилась биологическая эволюция человека или нет. И, между прочим, это вопрос-то серьезный. Генетики говорят, кончилась, потому что все остальное, что в нас развивается, — это уже культура. Мое возражение генетикам такое: «А вы откуда знаете, если не секрет?» Мы сколько живем на планете? Значит, даже если забыть про культуру вообще, то люди современного типа живут 200 тысяч лет. Муравьи, например, живут 200 миллионов лет, по сравнению с ними наши 200 тысяч лет — это миллисекунда. А когда наша культура началась? Хорошо, 30 тысяч лет назад, я согласна даже на 50, на 150 тысяч, хотя этого не было. Это вообще мгновение. Давайте проживем хотя бы еще миллион лет, тогда и посмотрим.

Хранилище информации становится все более и более сложным: все эти облака, в которых висят наши данные, видеотеки, кинотеки, библиотеки, музеи растут каждую секунду. Что с этим делать, никто не знает, потому что эту информацию невозможно переработать. Количество статей, связанных с мозгом, превышает 10 миллионов — их просто нельзя прочесть. Каждый день штук десять выходит. Ну, и что мне делать теперь с этим? Доступ к этим хранилищам становится все более сложным и дорогим. Доступ — это не читательский билет в библиотеку, а образование, которое человеку дают, и представление о том, как эту информацию добыть и что с ней сделать. А образование становится все более длительным и все более дорогим

Неважно, кто платит: сам студент или государство, или спонсор — не в этом дело. Оно объективно очень дорогое

Поэтому мы избежать контакта с виртуальной средой уже не можем. Мы оказались в мире, который не просто целиком из информации состоит — это жидкий мир. Это не просто метафора, в ходу термин fluid world. Жидкий потому, что один человек может быть представленным в десяти лицах, в десяти никнеймах, при этом мы не знаем, где он находится. Более того, знать не хотим. Какая разница, в Гималаях он сидит в данный момент, в Перу или в соседней комнате, или он вообще нигде не сидит и это симуляция?

Мы оказались в мире, который стал непонятным объектом: неизвестно, кем он населен, все ли в нем живые люди или нет.

Мы считаем: как хорошо, что у нас есть возможность дистанционного обучения — это ведь доступ ко всему на свете! Вот только такое обучение требует очень тщательного отбора того, что брать, а что не брать. Вот история: я недавно купила авокадо, собираясь сделать соус гуакамоле, и забыла, как его делать. Что туда класть надо? Можно его вилкой, например, помять или блендером обязательно? Я, естественно, лезу в «Гугл», полсекунды — получаю ответ. Понятно, что это неважная информация. Если мне интересно будет узнать, какая грамматика была у шумеров, последнее место, куда я полезу, будет «Википедия». Значит, я должна знать, где искать. Вот тут-то перед нами встает вопрос, неприятный, но важный: насколько цифровые технологии меняют нас самих?

Наиболее важные отличия между компьютером и мозгом

Большинсвто изобретений сделанных человеком сделаны по методу аналогии. Настолько ли аналогичны процессы проходящие в по сути аналогичных по функционалу и уровню выполнения задач, можно ли так сказать, устройствах?

1. В компьютере происходит цифровая обработка данных, а в мозге людей, животных — аналоговая.

Нервные клетки, нейроны, как ячейки двоичной памяти, достигая определённого уровня напряжённости, в них возникает избыточная энергия. Система работы нейронов напоминает соответствие с двоичной системой представления информации «1», «0» цифровых устройств. Подобное сравнение создаёт неправильное представление о нелинейных беспрерывных процессах, непосредственно влияющих на работу, строение нейронной сети.

Например, важный механизм, служащий для передачи информации — скорость, при которой начинают активизироваться нейроны. Сети нейронов активизируются в относительной синхронизации или десинхронизации. Связь действует на мощность сигналов, получающих потоки нейронов. В них осуществляются процессы циклического обращения квазиинтеграторов, состоящих из множества ионных цепочек, изменяющихся потенциалов мембран.

2. Память мозга — ассоциативная память.

Для получения данных в компьютерах используются запросы, обращающиеся по конкретному адресу (байт-адресация)

Мозг использует иной метод извлечения информации: по содержанию, точнее, по наиболее важной части. Он напоминает подобие поисковой системы, как «Яндекс», использующей для поиска ключевые слова, по которым восстанавливается основное содержание

Похожий способ используется в компьютерах, но в меньших масштабах из-за высокой стоимости. Данные индексируется, складируются, поиск осуществляется по релевантной информации, то есть по степени соответствия и практической применимости.

3. Кратковременная память живого существа, ОЗУ компьютера — разные вещи.

Психологи нашли очевидные сходства между оперативной и кратковременной памятью, но дальнейшие исследования показали: существует множество весомых различий.

Работоспособность оперативно запоминающего устройства, кратковременной памяти обеспечивается «энергией» (активация нейронов кратковременной памяти, электрический ток для работы ОЗУ). Кратковременная память содержит только «ключи» к долговременной памяти, ОЗУ содержит информацию, имеющую сходство с информацией жёсткого диска.

Главное отличие кратковременной памяти от оперативно запоминающего устройства — безграничность памяти.

4. Обработка, хранение информации в мозге осуществляется в отличие от компьютеров одним компонентом.

Обработка информации компьютером осуществляется из памяти с помощью процессоров, после обработанные данные заносятся обратно в память. В мозге похожего разделения нет. Нейроны обрабатывают информацию, они же преобразуют синапсы, являющиеся основой памяти. Любое воссоздание воспоминания по памяти всегда сопровождается небольшими изменениями, делающим его отчётливее, но менее последовательным.

5. Мозг управляет всем организмом живого существа.

Довольно существенное отличие. Мозг в своих интересах управляет организмом. Научные эксперименты по изменению области видимости показывают: если человек взглянет, затем закроет глаза, он только интуитивно запомнит расположение предметов. Объём зрительной памяти достаточно маленький. Для оценки окружающей обстановки достаточно быстрого взгляда, поэтому мозг не сохраняет данные о расположении предметов, тем самым разгружая память.

6. Память мозга намного больше, мозг намного мощнее любого существующего в настоящее время компьютера.

Биологическая модель мозга должна содержать около 220,000,000,000,000,000 (220 квадриллионов) взаимодействий различных клеток.

Вывод

Живого человека, который дышит, чтобы выжить, называют человеком. У людей есть мозг, который помогает им принимать решения и выполнять любую работу в зависимости от окружающей среды. Людям не нужно, чтобы кто-то другой вносил свой вклад.

Они могут решить сами. У каждого свой темп для выполнения всех видов работ. Человек – единственный пользователь своего мозга. Никто другой не может использовать свой мозг для выполнения своей работы.

Им не нужна операционная система для выполнения действий. Людям нужны пища и воздух, чтобы выжить. Компьютер – это машина, которой требуется программное обеспечение для выполнения любого действия.

Для обработки требуется высокая скорость. Это серийная машина, работающая в цифровом виде. Компьютер – это многопользовательская машина. Он может реализовывать много вещей одновременно. Это позволяет им решать и дает им возможность завершить работу.

У компьютера есть определенное время для каждого действия, и он действует в пределах времени, которое зависит от цифровых часов. Компьютеры не рождаются, но их изобрели люди. Компьютеры необходимо обновить до новой версии, чтобы не повлиять на скорость.

Скорее, они не могут выполнять работу самостоятельно, это требует ввода, чтобы результат был успешным. Компьютер не может быть творческим.