Informácie

Aká je kapacita úložiska informácií v ľudskom mozgu?

Aká je kapacita úložiska informácií v ľudskom mozgu?



We are searching data for your request:

Forums and discussions:
Manuals and reference books:
Data from registers:
Wait the end of the search in all databases.
Upon completion, a link will appear to access the found materials.

Súvisiace/bonusové body: Zdá sa, že si pamätám čítanie o nejakej rovnici, ktorá uvádza množstvo informácií, ktoré môže udržať neurónová sieť s n neurónmi v nej usporiadaných do l vrstiev, alebo niečo nejasné (n a l pravdepodobne neboli dokonca aj písmená v ňom.) Pomôže mi niekto spomenúť si, na čo myslím?

(Mozog je veľmi veľká neurónová sieť. Ak teda máme rovnicu pre neurónové siete, mali by sme byť schopní získať odhad informácií obsiahnutých v neurónovej sieti ľudského mozgu.)


Zrieknutie sa zodpovednosti: Kvantifikácia kapacity ľudského mozgu je tichý komplex, ako by ste si mohli predstavovať. A hoci v kognitívnej neurovede často porovnávame mozog s počítačom, toto nie je presné porovnanie, v mnohých ohľadoch je mozog oveľa komplikovanejší a kóduje informácie úplne iným spôsobom ako porovnanie procesorov CPU a pevných diskov. Krátka odpoveď je, že chápeme kapacitu v konkrétnych situáciách týkajúcich sa STM, ale kapacita LTM je väčšinou založená na odhadoch.

TL; DR: Odhady sa pohybujú od 10^13 do 10^18 bajtov (10 terabajtov - 1 exabajt) a aj tento rozsah by ste pravdepodobne mali brať s rezervou.

Dlhá verzia:

Kognitívni psychológovia často rozdeľujú pamäť v mozgu do niekoľkých rôznych modulov, ako je napríklad model ukladania pamäte, ktorý navrhli atkinson a shiffrin; pozornosť-> krátkodobé (STM)-> dlhodobé (LTM).

Obr.

Tento model je do značnej miery nepresný, pretože mozog kóduje informácie vzhľadom na typ prijatých informáciínapríklad sluchové vstupy budú najskôr spracované nervovými oblasťami spojenými so sluchovým spracovaním. Navyše, spracovanie pozornosti, na rozdiel od tohto modelu, závisí od precognitívneho spracovania, napr. ak ste hladní, budete sa viac stravovať. To znamená, že stále používame STM a LTM na rozlíšenie medzi používanou pamäťou a uloženou pamäťou.

Kapacita krátkodobej pamäte

Pomerne brilantní vedci Baddley a Hitch vyvinuli pravdepodobne najpresvedčivejšie modely na spracovanie krátkodobej pamäte. Model pracovnej pamäte (pozri obr. 1) vysvetľuje rozdiely v typoch informácií a v tom, ako sa uchovávajú v spracovateľských centrách mozgu.

Obr.

Metaanalýza 400 štúdií ukázala dobrú podporu troch hlavných modulov kognitívnej pamäte. Všeobecne možno povedať, že centrálny výkonný orgán môže byť považovaný za procesor, zatiaľ čo epizodickou vyrovnávacou pamäťou, fonologickou slučkou a návštevno-priestorovým skicárom môže byť modulárna pamäť RAM, ktorá obsahuje informácie na spracovanie.

Podľa Baddleyho môže fonologická slučka pojať asi 2 sekundy sluchových informácií. Toto by bol zoznam nesúvisiacich slov s úlohou obmedziť precvičovanie a kódovanie informácií. Ak však tieto informácie súviseli, povedzte „Náš lektor nám povedal, aby sme si prečítali kapitolu 3 pracovnej pamäte“, mohli by sme pojať viac informácií ako súvisiacich a môžu byť skombinované. „Chunking“ je funkcia pamäte, ktorá kombinuje podobné informácie dohromady. Zaznamenaná kapacita vo všeobecnosti závisí od mnohých faktorov, ako je typ úlohy, čas medzi učením a pripomenutím a dôležitosť informácií. Okrem toho môžeme tiež pridať vek a kontext (interný a externý) ako faktory ovplyvňujúce vybavovanie si pamäte. Celkovo nemôžeme určiť presnú kapacitu pracovnej pamäte kvôli zložitosti spracovania informácií, čo môžeme povedať je, že pracovná pamäť sa zaoberá malým množstvom informačných pľuvadiel v rôznych moduloch a týka sa to LTM. Aj keď toto malé množstvo informácií je pravdepodobne oveľa viac, ako váš priemerný super počítač dokáže spracovať, ako naznačuje tento príspevok.

Dlhodobá kapacita

Rovnako ako pre STM, LTM je v každom prípade modulárny. Celková kapacita však do určitej miery súvisí aj s neurónmi, pričom 86-100 miliónov neurónov a 1 000 gliových buniek znamená, že ľudský mozog má veľkú kapacitu na ukladanie informácií. Ako však už bolo spomenuté, tieto neuróny sa týkajú konkrétnych typov informácií. Podľa projektu modrého mozgu je ľudský mozog odhadovaný na [10 až 17] 11 flopov za sekundu. Ďalší nedávny odhad uvádza, že kapacita spracovania mozgu je 10^28 flopov.

Obr. 3. Porovnanie nedávnych predpovedí kapacity nervového spracovania a súčasného najrýchlejšieho super CPU

Grace a Christiano navrhli inú mieru výpočtu kapacity spracovania, ktorá uviedla nasledovné ...

Traversed Edges Per Second (TEPS) môžeme použiť na meranie schopnosti počítača interne komunikovať informácie. Môžeme tiež odhadnúť komunikačný výkon ľudského mozgu pomocou TEPS a použiť ho na zmysluplné porovnanie mozgov s počítačmi. Odhadujeme, že ľudský mozog pracuje okolo 0,18 - 6,4 * 1014 TEPS. To je rádovo viac ako existujúce superpočítače. TEPS = synapsické hroty/s v mozgu

= Počet synapsií v mozgu * Priemerné skoky za sekundu v synapsiách

= Počet synapsií v mozgu * Priemerné skoky za sekundu v neurónoch

= 1,8-3,2 x 10^14 * 0,1-2

= 0.18 - 6.4 * 10^14

Mozog teda pracuje s približne 18-640 biliónmi TEPS, pričom najbližší superpočítač je 2,3 * 10^13 TEPS (23 biliónov TEPS).

Ako sa tu uvádza, pamäť bola vypočítaná na približne 2,5 petabajtov (2,5 x 10^15 bajtov) (zdá sa, že je založená na špekuláciách profesora P Rebera). Ďalší odhad má kapacitu neurálnej pamäte 8 × 10^19 bitov-to je viac ako 8 kvintiliónov (10^18) bajtov. Niektorí vedci z Berkeley navrhli relatívne malých 10-100 terabajtov (10^13 až 10^14 bajtov). Všetky tieto odhady sú založené na odchýlkach vo výpočtoch vzhľadom na hustotu neurónov a synapsické spojenia v celom mozgu. Väčšie odhady berú navyše do úvahy ďalšie faktory zahrnuté v nervovej komunikácii. Ale celkovú kritiku, ktorú mám, je, že nemôžeme jednoducho povedať, že jedna synapsia je 1 bajt alebo 200 výpočtov za sekundu.

Termín odhad je tu veľkorysý; odhad odhadov by bol oveľa presnejší. Jednotlivé neuróny sú dostatočne komplikované; prechod na distribuované a prepojené siete v mozgu je len ďalšou úrovňou. Neuróny nevykonávajú výpočty nezávisle; spoliehajú sa na kontext a informačné typy. Môžeme teda povedať, že spracovanie mozgu je modulárne, v skutočnosti už vieme, že to platí pre počiatočné senzorické spracovanie. Neexistuje ani jasne zrejmé oddelenie pamäte od spracovania, aj keď napríklad v motivácii vieme, že určité oblasti sa aktivujú (takzvaný „systém odmien“) pri hodnotení motivačných predmetov. Nepovieme, že je to pamäť, ale spolieha sa na to predchádzajúce asociácie v pamäti. Niektoré oblasti mozgu sa teda používajú skôr na hodnotenie než na vyvolanie si, ale aktivujú sa spoločne. Ide o to, že nemôžeme spojiť všetky neuróny dohromady na výpočet pamäte alebo spracovania. Len nevieme, čo obrovské množstvo neurónov práve robí.

Dôrazne odporúčam tento článok, kde nájdete ďalšie informácie a referencie týkajúce sa výpočtových a pamäťových odhadov.


Ak by bol vašim mozgom počítač, koľko by mal úložného priestoru?

Porovnanie medzi ľudským mozgom a počítačom nie je dokonalé, ale ponúka niekoľko zaujímavých spôsobov skúmania. Napríklad: aká je úložná kapacita vášho mozgu?

Je načase prekonať myšlienku, že náš mozog je ako počítač?

Od čias Alana Turinga neurovedci stále častejšie porovnávajú ...

Odpoveď na prvú otázku - koľko úložného priestoru je v priemernej ľudskej hlave? - sa značne líši v závislosti od toho, koho sa pýtate. Niektoré odhady dosahujú až 1 terabajt alebo približne 1 000 gigabajtov. V dnešnej dobe si môžete kúpiť menej ako sto dolárov externý pevný disk s dvojnásobnou kapacitou.

Ďalší bežne uvádzaný odhad uvádza, že toto číslo je bližšie k 100 terabajtom úložného priestoru. Slate 's Forrest Wickman vysvetľuje dôvody tohto čísla:

Ľudský mozog obsahuje zhruba 100 miliárd neurónov [Ed. poznámka: v skutočnosti je to bližšie k 86 miliardám, ale teraz sme len hákliví]. Zdá sa, že každý z týchto neurónov je schopný vytvoriť asi 1 000 spojení, čo predstavuje asi 1 000 potenciálnych synapsií, ktoré do značnej miery slúžia na ukladanie údajov. Každý z týchto 100 miliárd neurónov vynásobte približne 1 000 spojeniami, ktoré dokáže vytvoriť, a získate 100 biliónov dátových bodov alebo asi 100 terabajtov informácií.

4 najväčšie mýty o ľudskom mozgu

Čím je ľudský mozog taký výnimočný? Iste je veľký#27, ale nie je ani zďaleka najväčší…

Zdôvodnenie odhadu 100 terabajtov má svoje chyby. Predpokladá napríklad, že každá synapsia uchováva 1 bajt informácií. V skutočnosti by si každý mohol predstaviť viac alebo menej. Zoberme si napríklad, že synapsia môže existovať vo viacerých stavoch, či už zapnutých alebo vypnutých. Ako sme už vysvetlili vyššie:

Počítačový čip, ktorý napodobňuje ľudský mozog - a jedného dňa ho môže nahradiť

Váš mozog je domovom asi 100 miliárd neurónov, z ktorých sa všetky neustále zakladajú a ...

Vaša základná synapsia je spojenie medzi dvoma neurónmi: presynaptickým neurónom a postsynaptickým neurónom. Presynaptické neuróny uvoľňujú neurotransmitery, ktoré sa spájajú s receptormi na postsynaptickom neuróne a aktivujú takzvané iónové kanály v membráne postsynaptických buniek.

Iónové kanály sú ako strážcovia neurónov a umožňujú preniknúť do bunky a von z nej nabitými atómami, ako je sodík, draslík a vápnik, a predpokladá sa, že hrajú dôležitú úlohu pri regulácii synaptickej plasticity, tj. Posilnení alebo oslabení neuronálnych spojení. časom.

To všetko znamená, že keď neuróny navzájom hovoria, ich komunikácia je regulovanejšia než jednoduchý vypínač/vypínač.

Väčšina počítačových čipov, ktoré používame na modelovanie mozgovej aktivity, funguje týmto binárnym spôsobom - ale mozog týmto spôsobom pravdepodobne nefunguje.

Berte tiež do úvahy, že synapsie sú často na sebe závislé a budú jeden druhému poskytovať jednu informáciu. Je logické predpokladať, že rozsiahle neurónové siete mozgu výrazne zlepšujú rýchlosť jeho spracovania (pred niekoľkými rokmi vedci píšuci Veda dospel k záveru, že počet nervových impulzov vykonaných jedným ľudským mozgom za sekundu je „na rovnakom ihrisku [ako] 6,4*10 18 pokynov za sekundu, ktoré by ľudský druh mohol v roku 2007 vykonávať na svojich počítačoch na všeobecné účely,“ x27s je tiež možné, že to robia na úkor úložnej kapacity. Psychológ Paul Reber z Northwestern University opäť tvrdí pravý opak - a jeho aproximácia skladovacej kapacity vyhodí z vody naše predchádzajúce odhady:

„Neurosynaptické“ čipy IBM sú zatiaľ najbližšie k syntetickému mozgu

Porovnanie medzi počítačom a ľudským mozgom je porovnateľné už viac ako…

. neuróny sa kombinujú tak, že každý jeden pomáha s mnohými spomienkami súčasne, pričom sa exponenciálne zvyšuje kapacita pamäte mozgu je niečo bližšie k približne 2,5 petabajtom [1 petabajt ≈ 1 000 terabajtov]. Na porovnanie, ak by váš mozog fungoval ako digitálny videorekordér v televízii, 2,5 petabajtov by stačilo na tri milióny hodín televíznych relácií. Aby ste využili všetok ukladací priestor, museli by ste nechať televízor bežať nepretržite viac ako 300 rokov.

Tak čo to je? Jeden terabajt? 100 terabajtov? 2,5 tisíc terabajtov? Alebo dokážete zmestiť celé ľudské vedomie do iba 300 megabajtov (približne 60 3-minútových MP3), ako sa navrhuje v epizóde Caprica? Možno sú tieto otázky irelevantné. Ako hovorí samotný Reber: & quotkeby váš mozog fungoval ako digitálny videorekordér, 2,5 petabajtov by stačilo na tri milióny hodín televíznych relácií. & quot; Už sme zistili, že náš mozog nie 't fungujú ako DVR, alebo drvivá väčšina počítačov, a tak, a tak kráčame dierou: koľko mozgového priestoru zaberá pamäť? Zaberie podrobnejšia pamäť viac miesta ako hmlistá? Boli vymazané zabudnuté spomienky alebo boli zaradené do zabudnutej podpriečinka v zaprášených kútoch vášho vedomia? Zaberá hlboko zakorenená podvedomá zaujatosť viac miesta ako prechodný sen? Je každý kódovaný v inom formáte súboru? A zatiaľ čo skúmame metaforu mozog/počítač/veľkosť súboru/typ súboru: čo je to vlastne kognitívny ekvivalent GIF?

Skript Caprica odhaľuje, koľko mozgov môžete uložiť do zariadenia iPod

Chcete zálohovať svoj mozog a nahrať ho do cylonského tela, rovnako ako v Battlestare ...


Pamäťová kapacita mozgu je 10 -krát väčšia, ako sa pôvodne predpokladalo

Údaje zo Salk Institute ukazujú, že kapacita pamäte mozgu je v rozsahu petabajtov, rovnako ako celý web

LA JOLLA - Salkoví vedci a spolupracovníci dosiahli kritický pohľad na veľkosť nervových spojení, vďaka čomu je pamäťová kapacita mozgu oveľa vyššia, ako sa bežne odhaduje. Nová práca tiež odpovedá na dlhotrvajúcu otázku, ako je mozog tak energeticky efektívny a mohla by pomôcť inžinierom postaviť počítače, ktoré sú neuveriteľne výkonné, ale zároveň šetria energiou.

"Toto je skutočná bomba v oblasti neurovedy," hovorí Terry Sejnowski, profesor Salk a spoluautor článku, ktorý bol uverejnený v r. eLife. "Objavili sme kľúč k uvoľneniu princípu návrhu, ako fungujú hippocampálne neuróny s nízkou energiou, ale s veľkým výpočtovým výkonom." Naše nové merania kapacity pamäte mozgu zvyšujú konzervatívne odhady o faktor 10 najmenej na petabajt na rovnakom mieste ako World Wide Web. “

Naše spomienky a myšlienky sú výsledkom vzorcov elektrickej a chemickej aktivity v mozgu. Kľúčová časť aktivity sa stáva vtedy, keď vetvy neurónov, podobne ako elektrický drôt, interagujú v určitých križovatkách, známych ako synapsie. Výstupný „drôt“ (axón) z jedného neurónu sa pripája k vstupnému „drôtu“ (dendrit) druhého neurónu. Signály cestujú po synapsii ako chemikálie nazývané neurotransmitery a informujú prijímajúci neurón, či má prenášať elektrický signál iným neurónom. Každý neurón môže mať tisíce týchto synapsií s tisíckami ďalších neurónov.

"Keď sme prvýkrát rekonštruovali každý dendrit, axón, gliový proces a synapsiu z objemu hippocampu veľkosti jednej červenej krvinky, boli sme trochu zmätení komplexnosťou a rozmanitosťou synapsií," hovorí Kristen Harris, spoluzakladateľka. autor práce a profesor neurovedy na University of Texas, Austin. "Aj keď som dúfal, že sa z týchto podrobných rekonštrukcií dozviem základné princípy organizácie mozgu, bol som skutočne ohromený presnosťou získanou pri analýzach tejto správy."

Synapsie sú stále záhadou, aj keď ich dysfunkcia môže spôsobiť množstvo neurologických chorôb. Väčšie synapsie - s väčším povrchom a vezikulami neurotransmiterov - sú silnejšie, takže je väčšia pravdepodobnosť, že aktivujú svoje okolité neuróny ako stredné alebo malé synapsie.

Tím Salk pri budovaní 3D rekonštrukcie tkaniva potkana hippocampu (pamäťové centrum mozgu) si všimol niečo neobvyklé. V niektorých prípadoch jeden axón z jedného neurónu vytvoril dve synapsie siahajúce k jednému dendritu druhého neurónu, čo znamenalo, že prvý neurón zrejme odosielal duplicitnú správu prijímajúcemu neurónu.

Vedci najskôr nemysleli na túto duplicitu, ktorá sa vyskytuje asi 10 percent času v hippocampuse. Ale Tom Bartol, vedec zo Salkovho tímu, mal nápad: ak by mohli zmerať rozdiel medzi dvoma veľmi podobnými synapsami, ako sú tieto, mohli by získať prehľad o synaptických veľkostiach, ktoré boli doteraz v tejto oblasti klasifikované iba ako malé a stredné. a veľký.

Pri výpočtovej rekonštrukcii mozgového tkaniva v hippocampuse vedci Salk a vedci z UT-Austin zistili neobvyklý výskyt dvoch synapsií z axónu jedného neurónu (priesvitný čierny pás), ktoré sa formovali na dvoch tŕňoch na rovnakom dendrite druhého neurónu (žltý ). Oddelené terminály z jedného neurónu a axónu sú zobrazené v synaptickom kontakte s dvoma tŕňmi (šípkami) na rovnakom dendrite druhého neurónu v hippocampuse. Objemy hlavy chrbtice, synaptické kontaktné oblasti (červená), priemery krku (sivé) a počet presynaptických vezikúl (biele gule) týchto dvoch synapsií sú takmer identické.

Kliknutím sem zobrazíte obrázok vo vysokom rozlíšení.

Na tento účel vedci použili pokročilú mikroskopiu a počítačové algoritmy, ktoré vyvinuli, na zobrazenie mozgu potkanov a rekonštrukciu konektivity, tvarov, objemov a povrchu mozgového tkaniva až na nanomolekulárnu úroveň.

Vedci očakávali, že synapsie budú zhruba podobné veľkosti, ale boli prekvapení, keď zistili, že synapsie sú takmer identické.

"Boli sme ohromení, keď sme zistili, že rozdiel vo veľkostiach párov synapsií bol veľmi malý, v priemere len asi osem percent rozdielnych veľkostí." Nikto si nemyslel, že to bude taký malý rozdiel. Toto bola krivka prírody, “hovorí Bartol.

Pretože kapacita pamäte neurónov závisí od veľkosti synapsie, ukázalo sa, že tento osempercentný rozdiel je kľúčovým číslom, ktoré by tím mohol potom zapojiť do svojich algoritmických modelov mozgu, aby zmeral, koľko informácií je potenciálne možné uložiť do synaptických spojení.

Predtým bolo známe, že rozsah veľkostí medzi najmenšou a najväčšou synapsiou bol faktor 60 a že väčšina z nich je malá.

Ale vyzbrojení vedomím, že synapsie všetkých veľkostí sa môžu líšiť v prírastkoch len o osem percent medzi veľkosťami s faktorom 60, tím zistil, že môže existovať asi 26 kategórií veľkostí synapsií, a nie iba niekoľko.

"Naše údaje naznačujú, že existuje 10 krát viac diskrétnych veľkostí synapsií, ako sa pôvodne predpokladalo," hovorí Bartol. V počítačovom zmysle 26 veľkostí synapsií zodpovedá približne 4,7 „bitom“ informácií. Predtým sa predpokladalo, že mozog je schopný iba jedného až dvoch bitov na uloženie krátkej a dlhej pamäte v hippocampuse.

"Je to zhruba o stupeň presnosti viac, ako si ktokoľvek kedy predstavoval," hovorí Sejnowski.

Táto presnosť je záhadná v tom, že hippocampálne synapsie sú notoricky nespoľahlivé. Keď signál putuje z jedného neurónu do druhého, zvyčajne aktivuje tento druhý neurón iba 10 až 20 percent času.

"Často sme sa čudovali, ako môže pozoruhodná presnosť mozgu pochádzať z takýchto nespoľahlivých synapsií," hovorí Bartol. Jedna odpoveď, zdá sa, je v neustálom prispôsobovaní synapsií, pričom sa priemeruje ich úspešnosť a neúspech v priebehu času. Tím použil svoje nové údaje a štatistický model na zistenie, koľko signálov by potrebovalo pár synapsií na dosiahnutie tohto osempercentného rozdielu.

Vedci vypočítali, že v prípade najmenších synapsií spôsobuje zmenu ich veľkosti/schopnosti (20 minút) asi 1 500 udalostí a v prípade najväčších synapsií zmenu spôsobuje iba niekoľko stoviek signalizačných udalostí (1 až 2 minúty).

"To znamená, že každé 2 alebo 20 minút sa vaše synapsie zvyšujú alebo znižujú na ďalšiu veľkosť." Synapsie sa upravujú podľa signálov, ktoré dostávajú, “hovorí Bartol.

Zľava: Terry Sejnowski, Cailey Bromer a Tom Bartol

Kliknutím sem zobrazíte obrázok vo vysokom rozlíšení.

"Naša predchádzajúca práca naznačovala možnosť, že tŕne a axóny, ktoré majú spolu synapsiu, budú mať podobnú veľkosť, ale realita presnosti je skutočne pozoruhodná a vytvára základ pre úplne nové spôsoby uvažovania o mozgu a počítačoch," hovorí Harris. "Práca vyplývajúca z tejto spolupráce otvorila novú kapitolu v hľadaní mechanizmov učenia a pamäte." Harris dodáva, že zistenia naznačujú viac otázok na preskúmanie, napríklad ak podobné pravidlá platia pre synapsie v iných oblastiach mozgu a ako sa tieto pravidlá líšia počas vývoja a tak, ako sa synapsie menia v počiatočných fázach učenia.

"Dôsledky toho, čo sme zistili, sú ďalekosiahle," dodáva Sejnowski. "Skrytý pod zdanlivým chaosom a neporiadkom mozgu je základnou presnosťou veľkosti a tvarov synapsií, ktoré boli pred nami skryté."

Zistenia tiež ponúkajú cenné vysvetlenie prekvapivej účinnosti mozgu. Prebúdzajúci sa mozog dospelých vytvára nepretržitý výkon iba asi 20 wattov - toľko ako veľmi slabá žiarovka. Salkov objav by mohol pomôcť počítačovým vedcom vybudovať ultrapresné, ale energeticky účinné počítače, najmä tie, ktoré používajú „hlboké učenie“ a umelé nervové siete-techniky schopné sofistikovaného učenia a analýzy, ako je reč, rozpoznávanie predmetov a preklad.

"Tento trik mozgu absolútne ukazuje na spôsob, ako navrhnúť lepšie počítače," hovorí Sejnowski. "Používanie pravdepodobnostného prenosu je rovnako presné a vyžaduje oveľa menej energie pre počítače aj pre mozog."

Ďalšími autormi tohto príspevku boli Cailey Bromer zo Salkovho inštitútu Justin Kinney z McGovern Institute for Brain Research a Michael A. Chirillo a Jennifer N. Bourne z University of Texas, Austin.

Prácu podporili NIH a Lekársky ústav Howarda Hughesa.


Váš mozog potrebuje 1,5 MB úložného priestoru na zvládnutie vášho rodného jazyka

V jednom momente sme všetci bľabotali deti, náš mozog produkoval zvuky nie komplikovanejšie ako rozkošné „ahs“ a „coos“. Ale počas nášho raného skúmania sme začali internalizovať slová a čoskoro začali mať význam.

Nová štúdia teraz naznačuje, že naučiť sa jazyk medzi narodením a 18. rokom nie je také jednoduché, ako by sa mohlo zdať. Priemerný anglicky hovoriaci dospelý sa pravdepodobne dozvie asi 12,5 milióna kúskov informácií týkajúcich sa jazyka, uviedla skupina vedcov 27. marca v časopise Royal Society Open Science.

„Bity“ označujú informácie uložené v 0 a 1, čo je typický formát používaný v digitálnych zariadeniach, ako sú počítače. Ľudský mozog kóduje informácie v inom formáte, ale na porovnanie je možné použiť bity. Odhady vedcov sú založené na množstve výpočtov a výpočtových modelov.

„Môže sa to zdať prekvapujúce, ale pokiaľ ide o ukladanie digitálnych médií, naše znalosti jazyka sa takmer kompaktne hodia na disketu,“ píšu autori v štúdii. V tomto prípade by to bola disketa, ktorá pojme asi 1,5 megabajtov informácií, alebo ekvivalent asi minútovej skladby ako súboru MP3. [3D obrázky: Prieskum ľudského mozgu]

Vedci odhadujú, že v najlepšom prípade si za jediný deň dospelý človek zapamätá 1 000 až 2 000 bitov svojho rodného jazyka. V najhoršom prípade si pamätáme približne 120 bitov denne.

(Dolný odhad sa rovná množstvu informácií uložených v tomto poradí: 0110100001101001011001000110010001100101011011100110000101100011

Väčšina z týchto 12,5 milióna bitov jazykových informácií uložených v mozgu nesúvisí s gramatikou a syntaxou, ale podľa štúdie ide skôr o význam slov.

„Veľa výskumov v oblasti jazykového vzdelávania sa zameriava na syntax, napríklad na poradie slov,“ uviedol spoluautor Steven Piantadosi, odborný asistent psychológie na UC Berkeley. "Naša štúdia však ukazuje, že syntax predstavuje len malý kúsok jazykového vzdelávania a že hlavným problémom je naučiť sa, čo toľko slov znamená."

To je tiež to, čo odlišuje ľudí od robotov, dodal. „Stroje vedia, aké slová spolu idú a kam sa vo vetách uberajú, ale o význame slov vedia veľmi málo.“

Pretože významy slov môžu byť v rôznych jazykoch veľmi podobné, Piantadosi dodal, že dvojjazyční ľudia pravdepodobne nemusia ukladať dvakrát toľko bitov informácií.


Senzorická pamäť

V modeli Atkinson-Shiffrin sú podnety z prostredia spracované najskôr v zmyslovej pamäti: ukladanie krátkych zmyslových udalostí, ako sú pamiatky, zvuky a chute. Je to veľmi krátke úložisko - až na niekoľko sekúnd. Sme neustále bombardovaní zmyslovými informáciami. Nemôžeme absorbovať všetko, alebo dokonca väčšinu. A väčšina z nich nemá žiadny vplyv na náš život. Čo mal napríklad váš profesor oblečené v poslednom vyučovacom období? Pokiaľ bol profesor vhodne oblečený, nezáleží na tom, čo mali na sebe. Senzorické informácie o pamiatkach, zvukoch, pachoch a dokonca aj textúrach, ktoré nepovažujeme za hodnotné informácie, zahodíme. Ak sa na niečo pozeráme ako na cenné, informácie sa presunú do nášho systému krátkodobej pamäte.


Kódovanie, ukladanie a získavanie pamäte:

Psychológovia definujú pamäť ako mentálny proces kódovania, ukladania a získavania rôznych druhov informácií. Tieto tiež predstavujú tri hlavné etapy spojené s vytváraním a vyvolávaním pamäte. V prvej fáze, známej ako kódovanie alebo registrácia, sú informácie prijaté a spracované. Vaše telo používa určité fyzické a chemické podnety na vnímanie informácií zo sveta okolo vás. Druhá fáza, nazývaná ukladanie, zahŕňa vytvorenie trvalého záznamu o údajoch, ktoré boli prijaté a spracované alebo internalizované skôr. Fáza získavania sa označuje aj ako spomínanie alebo vyvolávanie. V tomto mieste sa zaznamenané údaje zavolajú späť na použitie v činnosti alebo procese. Niekedy je možné informácie získať celkom jednoducho a rýchlo, inokedy to môže byť veľmi náročná úloha. Môže sa tiež vyskytnúť strata pamäti, stav známy ako zábudlivosť.


Ukladanie informácií v mozgu

Podľa Forresta Wickmana počítačoví neurovedci vo všeobecnosti veria, že mozog uchováva 10 až 100 terabajtov údajov. 1 Navrhuje, aby sa tieto odhady vytvárali za predpokladu, že informácie sú do značnej miery uložené v synapsách a že každá synapsia ukladá okolo 1 bajtu. Počet bajtov je potom jednoducho počet synapsií.

Tieto predpoklady sú zjednodušujúce (ako zdôrazňuje). Najmä:

  • synapsie môžu v priemere uložiť viac alebo menej ako jeden bajt informácií
  • niektoré informácie môžu byť uložené mimo synapsií
  • Zdá sa, že nie všetky synapsie uchovávajú informácie
  • synapsie sa nezdajú byť úplne nezávislé

Odhadujeme, že v ľudskom mozgu je 1,8-3,2 x 10¹⁴ synapsií, takže podľa postupu Wickmana to naznačuje, že mozog ukladá okolo 180-320 TB dát. Z jeho článku nie je jasné, či sú rozdiely v názore počítačových neurovedcov spôsobené rôznymi názormi na vyššie uvedené predpoklady alebo na počet synapsií v mozgu. To spôsobuje, že je ťažké dobre prispôsobiť náš odhad, takže zatiaľ je naším najlepším odhadom, že mozog dokáže uložiť okolo 10-100 TB údajov, na základe čoho je počítačový neurovedec spoločným názorom.

    “ … Väčšina počítačových neurovedcov má tendenciu odhadovať ľudskú úložnú kapacitu niekde medzi 10 terabajtmi a 100 terabajtmi, aj keď celé spektrum odhadov sa pohybuje od 1 terabajtu do 2,5 petabajtu. (Jeden terabajt sa rovná približne 1 000 gigabajtom alebo približne 1 miliónu megabajtov za petabajt predstavuje približne 1 000 terabajtov.)

Matematika za týmito odhadmi je pomerne jednoduchá. Ľudský mozog obsahuje zhruba 100 miliárd neurónov. Zdá sa, že každý z týchto neurónov je schopný vytvoriť asi 1 000 spojení, čo predstavuje asi 1 000 potenciálnych synapsií, ktoré do značnej miery slúžia na ukladanie údajov. Každý z týchto 100 miliárd neurónov vynásobte približne 1 000 spojeniami, ktoré dokáže vytvoriť, a získate 100 biliónov dátových bodov alebo asi 100 terabajtov informácií.

Neurovedci rýchlo priznávajú, že tieto výpočty sú veľmi zjednodušujúce. Po prvé, táto matematika predpokladá, že každá synapsia ukladá asi 1 bajt informácií, ale tento odhad môže byť príliš vysoký alebo príliš nízky … ”

Vítame návrhy na túto stránku alebo čokoľvek na tomto webe prostredníctvom našej stránky pole spätnej väzby, hoci sa nebude týkať všetkých.

Súvisiace články

Historické trendy ekonomického rastu

Analýza historického rastu podporuje možnosť radikálneho zvýšenia tempa rastu. Naivná extrapolácia dlhodobých trendov by naznačovala masívne zvýšenie tempa rastu v nasledujúcom storočí, hoci rast za posledné obdobie

AI na ľudskej úrovni

‘ AI na úrovni ľudí ’ sa týka AI, ktorá dokáže reprodukovať približne všetko, čo môže človek urobiť. Niekoľko variantov tohto konceptu stojí za to rozlišovať. Obsah Podrobnosti Variácie v zmysle AI na ľudskej úrovni ’ Kľúčové problémy Na úrovni človeka za každú cenu vs. na úrovni človeka na

Možné empirické vyšetrovania

V priebehu našej práce sme si všimli množstvo empirických otázok, ktoré sa týkajú našich predpovedí a ktorých riešenie môže byť (relatívne) lacné. Dúfame, že v budúcnosti sa budeme venovať niektorým z nich

4 komentáre

keď sa presunieme k decentralizovanému/online úložnému modelu, stane sa to menej etcixujúce. Správne, okrem toho, že nie sme. Ľudia vytvárajú svoj vlastný multimediálny obsah, predávajú sa im nadupanejšie operačné systémy a aplikácie, sťahujú filmy vo vysokom rozlíšení a hrajú hry. Na disku priemerného používateľa sa ukladá viac ako kedykoľvek predtým a akýkoľvek nárast trhu s online úložiskom je: 1) stále príliš nevýznamný na to, aby sa znížilo nároky na tradičné potreby úložiska, 2) stále je potrebné niekde použiť úložisko, ktoré by ho udržalo. údaje, ktoré vyžadujú, aby si niekto kúpil tento pevný disk, 3) nereálne pri súčasných a blízkych rýchlostiach širokopásmového pripojenia, najmä v Kanade. Distribuované úložisko rastie, ale spravidla v rámci domácnosti alebo kancelárie medzi niekoľkými počítačmi, službami, hernými konzolami, mediálnymi centrami, atď., Všetky zariadenia, ktoré používajú (a vyžadujú) väčšie a rýchlejšie úložisko. Oznámenie sa netýka aj z iných dôvodov, konkrétne za niekoľko stoviek dolárov.

Nemám rád tieto druhy odhadov. Mozog neukladá informácie rovnakým spôsobom ako moderný počítač s modelovou adresou r. Počítač ukladá informácie ako sériu booleovských hodnôt, takže akákoľvek jednotka úložiska (v počítačoch je to slovo, dvojslovo alebo štvoradword s veľkosťou 2, 4 alebo 8 bajtov) je definovaná ako schopná uložiť 2^ (počet bitov) možné hodnoty. Jeden bajt s 8 bitmi môže teda existovať v jednom z 2^8 alebo 256 stavov. Keďže sa používa boolean, môžete s istotou povedať, že 8 -bitová hodnota môže predstavovať celé čísla presne od 0 do 255, 16 -bitová hodnota môže predstavovať celé čísla presne od 0 do 65535 atď. Povedanie synapsie môže uložiť jeden bajt predpokladá niekoľko vecí:

1) Že synapsia môže existovať v 256 možných stavoch. Toto je problematický predpoklad, pretože na rozdiel od bajtu, kde má každá možná hodnota rovnakú váhu, synapsia môže “referue ” byť v danom stave. Synaptické uľahčenie alebo zväčšenie je oveľa jednoduchšie a rýchlejšie ako synaptické engramovanie. V hre môžu byť aj ďalšie faktory, ktoré ovplyvňujú počet stavov, v ktorých sa synapsia môže nachádzať.

2) Že synapsia uchováva jednu nezávislú jednotku, ak sú informácie, to znamená, že dve synapsie ukladajú presne dvojnásobok jednej synapsie. Vyplýva to priamo z našich skúseností s počítačmi, ale keď sa spýtate informatika, často to nemôže byť ďalej pre pravdu. Mozog pravdepodobne ukladá informácie vo forme vzťahov. Je to ako super komplikovaná verzia stromu radix (kľúčový algoritmus zahrnutia členstva). Ak jedna synapsia funguje ako jeden uzol v radixovom strome, “množstvo ” informácií, ktoré ukladá, je priamo závislá od každej ďalšej synapsie, s ktorou súvisí.

3) Že každá synapsia, alebo dokonca veľký počet synapsií, ukladá informácie (problém, na ktorý ste už poukázali). Mnoho synapsií nie je schopných uchovávať informácie dlhší čas, alebo nemôže ukladať informácie vôbec.

4) Že synapsie sú atómové jednotky úložiska, pričom počet synapsií je jediným faktorom určujúcim ukladanie informácií, pričom faktory ako stav neurónu a blízkosť jednej synapsie k druhej sa zľavňujú. To znamená, že existuje predpoklad, že jeden neurón so 100 000 synapsami môže existovať v rovnakom počte možných stavov ako desať neurónov s 10 000 synapsami. Činnosť na jednej synapsii ovplyvní ostatné synapsie v okolí a kolektívne akcie na mnohých synapsiách môžu zmeniť správanie celého neurónu.

5) Že neuróny sú jediným zdrojom ukladania informácií. V skutočnosti gliálne bunky silne ovplyvňujú excitabilitu neurónu. Podpora astrocytov môže zmeniť správanie neurónov, a tým aj kapacitu#8221.

6) Že všetky informácie majú rovnakú hodnotu. Na kvantifikáciu úložnej kapacity sa žiadny jednotlivý bit nelíši od akéhokoľvek iného bitu. Sektor 1234 na pevnom disku nie je dôležitejší ako sektor 4321 a ktorýkoľvek z nich je možné použiť na ukladanie akýchkoľvek požadovaných informácií. V mozgu môže daná synapsia existovať v 256 možných stavoch, ale môže kódovať iba informácie potrebné na kalibráciu jej vlastnej reakcie, aby nebola nadmerne aktívna. Tento neurón nemožno použiť na uloženie ďalšej číslice pí, ktorú sa pokúšate spomenúť. Najbližšou analógiou v oblasti informatiky je model vykonávania harvardu, kde sú pokyny a údaje o stroji uložené v rôznych oblastiach. Mozog je taký, ale na steroidoch. Nie všetky údaje sú rovnaké.

Nakoniec, aplikácia teórie informácií o neurónoch vyžaduje vedieť, koľko bitov každý jednotlivý faktor pridá k danému neurónu. Povedať, že jedna synapsia môže existovať v 256 možných stavoch (alebo skôr, ako postsynaptický neurón môže len presne určiť aktivitu s 1/256. Zrnitosťou), a teda poskytuje bajt informácie, je tak zjednodušený, že je nesprávny.

Jedinou podobnosťou mozgu a počítača je, že sú obaja schopní úplného popravy.


Nový odhad 10-násobne zvyšuje kapacitu pamäte ľudského mozgu

Vedci zo Salkovho inštitútu pre biologické štúdie minulý týždeň uviedli, že kapacita pamäte ľudského mozgu a rsquosu je rádovo väčšia, ako sa pôvodne predpokladalo. Zistenia, nedávno podrobne popísané v eLife, sú dôležité nielen tým, čo hovoria o úložnom priestore, ale čo je dôležitejšie, pretože nás nútia lepšie porozumieť tomu, ako sú informácie presne zakódované v našom mozgu.

Otázka, koľko informácií náš mozog pojme, je dlhodobá. Vieme, že ľudský mozog sa skladá z približne 100 miliárd neurónov a že každý z nich vytvára 1 000 alebo viac spojení s inými neurónmi, čo predstavuje spolu asi 100 biliónov. Tiež vieme, že silné stránky týchto spojení alebo synapsií sú regulované skúsenosťami. Keď sú súčasne aktívne dva neuróny na oboch stranách synapsie, táto synapsia sa stane robustnejšou, dendritická chrbtica (anténa na prijímajúcom neuróne) sa tiež zväčší, aby sa podporila zvýšená sila signálu. Verí sa, že tieto zmeny sily a veľkosti sú molekulárnymi korelátmi pamäte. Rôzne veľkosti antén sa často porovnávajú s bitmi počítačového kódu, ale namiesto 1 s a 0 s môžu nadobúdať rozsah hodnôt. Až do minulého týždňa vedci netušili, koľko hodnôt presne. Na základe hrubých meraní identifikovali iba tri: malé, stredné a veľké.

Kuriózne pozorovanie však viedlo k tomu, že Salkov tím tieto merania spresnil. Pri rekonštrukcii potkaního hippocampu, oblasti mozgu cicavcov, ktorá sa podieľa na ukladaní pamäte, si všimli, že niektoré neuróny vytvoria navzájom dve spojenia: axón (alebo vysielací kábel) jedného neurónu sa spojí s dvoma dendritickými tŕňmi (alebo prijímacie antény) na rovnakom susednom neuróne, čo naznačuje, že sa odosielali duplicitné správy od odosielateľa k príjemcovi. Pretože obaja dendriti dostávali identické informácie, vedci predpokladali, že budú podobní veľkosťou a silou. Uvedomili si však tiež, že ak medzi nimi existujú významné rozdiely, môže to poukazovať na úplne novú vrstvu zložitosti. Ak by tŕne mali iný tvar alebo veľkosť, usúdili, správa, ktorou prešli, by bola tiež mierne odlišná, aj keď táto správa pochádza z rovnakého axónu.

Preto sa rozhodli zmerať páry synapsií. A určite našli 8 -percentný rozdiel vo veľkosti medzi dendritickými tŕňmi spojenými s rovnakým axónom signalizačného neurónu. Tento rozdiel sa môže zdať malý, ale keď zapojili hodnotu do svojich algoritmov, vypočítali celkom 26 jedinečných veľkostí synapsií. Väčší počet veľkostí synapsií znamená väčšiu kapacitu pre ukladanie informácií, čo sa v tomto prípade premietlo do 10-násobne väčšej úložnej kapacity v hippocampuse ako celku, ako naznačoval predchádzajúci model troch veľkostí. & ldquoJe to & rsquos rádovo väčšia kapacita, ako sme vedeli, že tam je, & rdquo hovorí Tom Bartol, vedecký pracovník Salk Institute a vedúci štúdie & rsquos.

Ale ak je naša pamäť taká veľká, prečo na veci zabúdame? Pretože kapacita nie je v skutočnosti problémom, hovorí Paul Reber, výskumník pamäte na Northwestern University, ktorý sa do štúdie nezapojil, & ldquoKaždá analýza počtu neurónov povedie k pocitu ohromnej kapacity ľudského mozgu. Na tom ale nezáleží, pretože náš proces ukladania je pomalší ako naše skúsenosti so svetom. Predstavte si iPod s nekonečnou úložnou kapacitou. Aj keď si môžete uložiť každú skladbu, ktorá bola kedy napísaná, stále si musíte kúpiť a nahrať všetku túto hudbu a potom jednotlivé skladby vytiahnuť, keď ich chcete hrať. & Rdquo

Reber hovorí, že je takmer nemožné kvantifikovať množstvo informácií v ľudskom mozgu, čiastočne preto, že obsahuje oveľa viac informácií, ako si vedome uvedomujeme: nielen fakty a tváre a merateľné schopnosti, ale aj základné funkcie, ako je rozprávanie a hýbte sa a tí vyšších rád radi cítia a vyjadrujú emócie. & ldquoPrijímame zo sveta oveľa viac informácií ako & lsquow, čo si zo včerajška pamätám? & rsquo & rdquo hovorí Reber. A my stále nevieme, ako sa rozšíriť od výpočtovej synaptickej sily po zmapovanie týchto zložitých procesov. & rdquo

Salkova štúdia nás však trochu približuje. & ldquoI & rsquove urobili úžasnú rekonštrukciu, & rdquo Reber hovorí. A to výrazne prispieva k nášmu chápaniu nielen kapacity pamäte, ale čo je dôležitejšie, ako komplexné je pamäťové úložisko v skutočnosti. & rdquo Zistenia môžu nakoniec vydláždiť cestu ku všetkým druhom pokroku: energeticky účinnejšie počítače, ktoré napodobňujú ľudský mozog a prenos údajov rsquos napríklad stratégie alebo lepšie pochopenie chorôb mozgu, ktoré zahŕňajú dysfunkčné synapsie.

Najprv však vedci budú musieť zistiť, či vzorce nájdené v hippocampuse platia aj pre iné oblasti mozgu. Tím Bartol & rsquos už pracuje na zodpovedaní tejto otázky. Dúfajú, že zmapujú chemikálie, ktoré prechádzajú z neurónu na neurón, ktoré majú ešte väčšiu kapacitu na ukladanie a prenos informácií ako variabilné synapsie. Pokiaľ ide o presné meranie kapacity celého mozgu, & ldquowe sú ešte ďaleko, & rdquo Bartol hovorí. & ldquoMozog stále skrýva mnoho a mnoho ďalších tajomstiev, ktoré môžeme objaviť. & rdquo


Viac z: Mozog

702 Zdieľa komentáre k 10 skutočným príbehom o tom, ako poškodenie mozgu zmenilo ľudí

10 skutočných príbehov o tom, ako poškodenie mozgu zmenilo ľudí

858 Zdieľa komentáre vypnuté Snívate o vypadávaní zubov? Tu je#8217s, čo to znamená!

Snívate o vypadávaní zubov? Tu je#8217s, čo to znamená!

858 Zdieľa komentáre k 10 menej známym zázrakom, ktoré otriasli svetom s ich géniusom

10 menej známych zázrakov, ktorí svojim géniom otriasli svetom

858 Zdieľa komentáre o 16 podivných fóbiách vo svete, o ktorých len zriedka počujeme

16 podivných fóbií vo svete, o ktorých len zriedka počujeme

936 Zdieľa komentáre vypnuté pre 10 psychologických javov, ktoré sme mohli zažiť, ale nikdy sme o nich skutočne nepočuli

10 psychologických javov, ktoré sme mohli zažiť, ale nikdy sme o nich nikdy nepočuli

1,2 tis Zdieľa komentáre o Neilovi Harbissonovi, prvom kyborgovi na svete, ktorý bol legálne identifikovaný britskou vládou


Ľudské mozgy majú takmer neobmedzené úložisko

Keď sa dozvedáme nové skutočnosti, nie sme nútení „vymazať“ tie staré. Je to preto, že náš mozog nefunguje ako pevný disk alebo polička. V skutočnosti je pamäťový priestor v našich nogginoch taký veľký, že nemôžeme dúfať, že ho naplníme počas nášho života. Je to prakticky neobmedzené. Mozog tiež nie je taký široký úložný priestor ako pevný disk, pretože má rôzne spôsoby ukladania spomienok, ktoré pomáhajú určiť prioritu toho, čo je dôležité a čo nie (a nedokáže veci ľubovoľne odstraňovať).

Celý Bushel

” ‘Zdá sa, že si užasnutý, ’ povedal a usmial sa na môj výraz prekvapenia. ‘ Teraz, keď to viem, urobím všetko pre to, aby som na to zabudol. ’ ”

Je to možno jedna z najznámejších interakcií v rámci série Sherlock Holmes: Dr. John Watson, ktorý práve vysvetlil Holmesovi, že Zem sa točí okolo Slnka, je Holmesom odmietnutý a vyhlasuje, že to nie je dôležité.

Uvádzané v Štúdia v ScarletSir Arthur Conan Doyle, Holmes vyhlasuje, že ľudský mozog má obmedzený priestor, ako napríklad podkrovie, a nemal by byť preplnený nepraktickými faktami. Je to zaujímavý nápad, ale je to úplne nepravdivé.

Ľudský mozog sa veľmi líši od podkrovia alebo poličky na knihy, alebo, modernejšie povedané, od pevného disku. Spomienky nie sú uložené na jednom mieste, ale sú rekonštruované z rôznych oblastí mozgu. To umožňuje mozgu viac -menej ukladať neobmedzené množstvo informácií na neurčitý čas. V priebehu jedného života by bolo nemožné zaplniť pamäťový priestor ľudského mozgu. Niektorí odhadovali, že mozog je niekde blízko milióna gigabajtov.

Medzi rôzne typy pamäte patrí senzorická pamäť, krátkodobá pamäť a dlhodobá pamäť. Keď sa niečo presunie do dlhodobej pamäte, váš mozog si to bude efektívnejšie pamätať. Očividne by ste napríklad dokázali lepšie recitovať báseň, ktorú ste si zapamätali, namiesto tej, ktorú ste práve čítali.

Čo davy nepraktických faktov? Mozog má automatické mechanizmy na uprednostňovanie toho, čo je dôležité a čo nie. Odpoveď na matematickú otázku, ktorú ste vyriešili v tretí deň ôsmej triedy, by sa asi príliš ľahko nespamätala. Váš prvý bozk si, naopak, pravdepodobne môžete okamžite zapamätať.

Nie je možné ľubovoľne vymazať pamäť, ale niekedy sa na spomienky dá úplne zabudnúť. Úplná fotografická pamäť je trochu mýtus, hoci existujú ľudia s extrémnymi schopnosťami zapamätania. Váš mozog však uprednostňuje veci z nejakého dôvodu: Ľudia s eidetickou pamäťou môžu mať ťažkosti s prežitím celého dňa kvôli všetkým informáciám, ktoré musia preosiať.


Senzorická pamäť

V modeli Atkinson-Shiffrin sú podnety z prostredia spracované najskôr v zmyslovej pamäti: ukladanie krátkych zmyslových udalostí, ako sú pamiatky, zvuky a chute. Je to veľmi krátke úložisko - až na niekoľko sekúnd. Sme neustále bombardovaní zmyslovými informáciami. Nemôžeme absorbovať všetko, alebo dokonca väčšinu. A väčšina z nich nemá žiadny vplyv na náš život. Čo mal napríklad váš profesor oblečené v poslednom vyučovacom období? Pokiaľ bol profesor vhodne oblečený, nezáleží na tom, čo mali na sebe. Senzorické informácie o pamiatkach, zvukoch, pachoch a dokonca aj textúrach, ktoré nepovažujeme za hodnotné informácie, zahodíme. Ak sa na niečo pozeráme ako na cenné, informácie sa presunú do nášho systému krátkodobej pamäte.


Ľudské mozgy majú takmer neobmedzené úložisko

Keď sa dozvedáme nové skutočnosti, nie sme nútení „vymazať“ tie staré. Je to preto, že náš mozog nefunguje ako pevný disk alebo polička. V skutočnosti je pamäťový priestor v našich nogginoch taký veľký, že nemôžeme dúfať, že ho naplníme počas nášho života. Je to prakticky neobmedzené. Mozog tiež nie je taký široký úložný priestor ako pevný disk, pretože má rôzne spôsoby ukladania spomienok, ktoré pomáhajú určiť prioritu toho, čo je dôležité a čo nie (a nedokáže veci ľubovoľne odstraňovať).

Celý Bushel

” ‘Zdá sa, že si užasnutý, ’ povedal a usmial sa na môj výraz prekvapenia. ‘ Teraz, keď to viem, urobím všetko pre to, aby som na to zabudol. ’ ”

Je to možno jedna z najznámejších interakcií v rámci série Sherlock Holmes: Dr. John Watson, ktorý práve vysvetlil Holmesovi, že Zem sa točí okolo Slnka, je Holmesom odmietnutý a vyhlasuje, že to nie je dôležité.

Uvádzané v Štúdia v ScarletSir Arthur Conan Doyle, Holmes vyhlasuje, že ľudský mozog má obmedzený priestor, ako napríklad podkrovie, a nemal by byť preplnený nepraktickými faktami. Je to zaujímavý nápad, ale je to úplne nepravdivé.

Ľudský mozog sa veľmi líši od podkrovia alebo poličky na knihy, alebo, modernejšie povedané, od pevného disku. Spomienky nie sú uložené na jednom mieste, ale sú rekonštruované z rôznych oblastí mozgu. To umožňuje mozgu viac -menej ukladať neobmedzené množstvo informácií na neurčitý čas. V priebehu jedného života by bolo nemožné zaplniť pamäťový priestor ľudského mozgu. Niektorí odhadovali, že mozog je niekde blízko milióna gigabajtov.

Rôzne typy pamäte zahŕňajú senzorickú, krátkodobú a dlhodobú pamäť. Keď sa niečo presunie do dlhodobej pamäte, váš mozog si to bude efektívnejšie pamätať. Očividne by ste napríklad dokázali lepšie recitovať báseň, ktorú ste si zapamätali, namiesto tej, ktorú ste práve čítali.

Čo davy nepraktických faktov? Mozog má automatické mechanizmy na uprednostňovanie toho, čo je dôležité a čo nie. Odpoveď na matematickú otázku, ktorú ste vyriešili v tretí deň ôsmej triedy, by sa asi príliš ľahko nespamätala. Váš prvý bozk si, naopak, pravdepodobne môžete okamžite zapamätať.

Nie je možné ľubovoľne vymazať pamäť, ale niekedy sa na spomienky dá úplne zabudnúť. Úplná fotografická pamäť je trochu mýtus, hoci existujú ľudia s extrémnymi schopnosťami zapamätania. Váš mozog však uprednostňuje veci z nejakého dôvodu: Ľudia s eidetickou pamäťou môžu mať problémy s prežitím celého dňa kvôli všetkým informáciám, ktoré musia preosiať.


Ak by bol vašim mozgom počítač, koľko by mal úložného priestoru?

Porovnanie medzi ľudským mozgom a počítačom nie je dokonalé, ale ponúka niekoľko zaujímavých spôsobov skúmania. Napríklad: aká je úložná kapacita vášho mozgu?

Je načase prekonať myšlienku, že náš mozog je ako počítač?

Od čias Alana Turinga neurovedci stále častejšie porovnávajú ...

Odpoveď na prvú otázku - koľko úložného priestoru je v priemernej ľudskej hlave? - sa značne líši v závislosti od toho, koho sa pýtate. Niektoré odhady dosahujú až 1 terabajt alebo približne 1 000 gigabajtov. V dnešnej dobe si môžete kúpiť menej ako sto dolárov externý pevný disk s dvojnásobnou kapacitou.

Ďalší bežne uvádzaný odhad uvádza, že toto číslo je bližšie k 100 terabajtom úložného priestoru. Slate 's Forrest Wickman vysvetľuje dôvody tohto čísla:

Ľudský mozog obsahuje zhruba 100 miliárd neurónov [Ed. poznámka: v skutočnosti je to bližšie k 86 miliardám, ale teraz sme len hákliví]. Zdá sa, že každý z týchto neurónov je schopný vytvoriť asi 1 000 spojení, čo predstavuje asi 1 000 potenciálnych synapsií, ktoré do značnej miery slúžia na ukladanie údajov. Každý z týchto 100 miliárd neurónov vynásobte približne 1 000 spojeniami, ktoré dokáže vytvoriť, a získate 100 biliónov dátových bodov alebo asi 100 terabajtov informácií.

4 najväčšie mýty o ľudskom mozgu

Čím je ľudský mozog taký výnimočný? Iste je veľký#27, ale nie je ani zďaleka najväčší…

Zdôvodnenie odhadu 100 terabajtov má svoje chyby. Predpokladá napríklad, že každá synapsia uchováva 1 bajt informácií. V skutočnosti by si každý mohol predstaviť viac alebo menej. Zoberme si napríklad, že synapsia môže existovať vo viacerých stavoch, či už zapnutých alebo vypnutých. Ako sme už vysvetlili vyššie:

Počítačový čip, ktorý napodobňuje ľudský mozog - a jedného dňa ho môže nahradiť

Váš mozog je domovom asi 100 miliárd neurónov, z ktorých sa všetky neustále zakladajú a ...

Vaša základná synapsia je spojenie medzi dvoma neurónmi: presynaptickým neurónom a postsynaptickým neurónom. Presynaptické neuróny uvoľňujú neurotransmitery, ktoré sa spájajú s receptormi na postsynaptickom neuróne a aktivujú takzvané iónové kanály v membráne postsynaptických buniek.

Iónové kanály sú ako strážcovia neurónov a umožňujú preniknúť do bunky a von z nej nabitými atómami, ako je sodík, draslík a vápnik, a predpokladá sa, že hrajú dôležitú úlohu pri regulácii synaptickej plasticity, tj. Posilnení alebo oslabení neuronálnych spojení. časom.

To všetko znamená, že keď neuróny navzájom hovoria, ich komunikácia je regulovanejšia než jednoduchý vypínač/vypínač.

Väčšina počítačových čipov, ktoré používame na modelovanie mozgovej aktivity, funguje týmto binárnym spôsobom - ale mozog týmto spôsobom pravdepodobne nefunguje.

Berte tiež do úvahy, že synapsie sú často na sebe závislé a budú jeden druhému poskytovať jednu informáciu. Je logické predpokladať, že rozsiahle neurónové siete mozgu výrazne zlepšujú rýchlosť jeho spracovania (pred niekoľkými rokmi vedci píšuci Veda dospel k záveru, že počet nervových impulzov vykonaných jedným ľudským mozgom za sekundu je „na rovnakom ihrisku [ako] 6,4*10 18 pokynov za sekundu, ktoré by ľudský druh mohol v roku 2007 vykonávať na svojich počítačoch na všeobecné účely,“ x27s je tiež možné, že to robia na úkor úložnej kapacity. Psychológ Paul Reber z Northwestern University opäť tvrdí pravý opak - a jeho aproximácia skladovacej kapacity vyhodí z vody naše predchádzajúce odhady:

„Neurosynaptické“ čipy IBM sú zatiaľ najbližšie k syntetickému mozgu

Porovnanie medzi počítačom a ľudským mozgom je porovnateľné už viac ako…

. neuróny sa kombinujú tak, že každý jeden pomáha s mnohými spomienkami súčasne, pričom sa exponenciálne zvyšuje kapacita pamäte mozgu je niečo bližšie k približne 2,5 petabajtom [1 petabajt ≈ 1 000 terabajtov]. Na porovnanie, ak by váš mozog fungoval ako digitálny videorekordér v televízii, 2,5 petabajtov by stačilo na tri milióny hodín televíznych relácií. Aby ste využili všetok ukladací priestor, museli by ste nechať televízor bežať nepretržite viac ako 300 rokov.

Tak čo to je? Jeden terabajt? 100 terabajtov? 2,5 tisíc terabajtov? Alebo dokážete zmestiť celé ľudské vedomie do iba 300 megabajtov (približne 60 3-minútových MP3), ako sa navrhuje v epizóde Caprica? Možno sú tieto otázky irelevantné. Ako hovorí samotný Reber: & quotkeby váš mozog fungoval ako digitálny videorekordér, 2,5 petabajtov by stačilo na tri milióny hodín televíznych relácií. & quot; Už sme zistili, že náš mozog nie 't fungujú ako DVR, alebo drvivá väčšina počítačov, a tak, a tak kráčame dierou: koľko mozgového priestoru zaberá pamäť? Zaberie podrobnejšia pamäť viac miesta ako hmlistá? Boli vymazané zabudnuté spomienky alebo boli zaradené do zabudnutej podpriečinka v zaprášených kútoch vášho vedomia? Zaberá hlboko zakorenená podvedomá zaujatosť viac miesta ako prechodný sen? Je každý kódovaný v inom formáte súboru? A zatiaľ čo skúmame metaforu mozog/počítač/veľkosť súboru/typ súboru: čo je to vlastne kognitívny ekvivalent GIF?

Skript Caprica odhaľuje, koľko mozgov môžete uložiť do zariadenia iPod

Chcete zálohovať svoj mozog a nahrať ho do cylonského tela, rovnako ako v Battlestare ...


Nový odhad 10-násobne zvyšuje kapacitu pamäte ľudského mozgu

Vedci zo Salkovho inštitútu pre biologické štúdie minulý týždeň uviedli, že kapacita pamäte ľudského mozgu a rsquosu je rádovo väčšia, ako sa pôvodne predpokladalo. Zistenia, nedávno podrobne popísané v eLife, sú dôležité nielen tým, čo hovoria o úložnom priestore, ale čo je dôležitejšie, pretože nás nútia lepšie porozumieť tomu, ako sú informácie presne zakódované v našom mozgu.

Otázka, koľko informácií náš mozog pojme, je dlhodobá. Vieme, že ľudský mozog sa skladá z približne 100 miliárd neurónov a že každý z nich vytvára 1 000 alebo viac spojení s inými neurónmi, čo predstavuje spolu asi 100 biliónov. Tiež vieme, že silné stránky týchto spojení alebo synapsií sú regulované skúsenosťami. Keď sú súčasne aktívne dva neuróny na oboch stranách synapsie, táto synapsia sa stane robustnejšou, dendritická chrbtica (anténa na prijímajúcom neuróne) sa tiež zväčší, aby sa podporila zvýšená sila signálu. Verí sa, že tieto zmeny sily a veľkosti sú molekulárnymi korelátmi pamäte. Rôzne veľkosti antén sa často porovnávajú s bitmi počítačového kódu, ale namiesto 1 s a 0 s môžu nadobúdať rozsah hodnôt. Až do minulého týždňa vedci netušili, koľko hodnôt presne. Na základe hrubých meraní identifikovali iba tri: malé, stredné a veľké.

Kuriózne pozorovanie však viedlo k tomu, že Salkov tím tieto merania spresnil. Pri rekonštrukcii potkaního hippocampu, oblasti mozgu cicavcov, ktorá sa podieľa na ukladaní pamäte, si všimli, že niektoré neuróny vytvoria navzájom dve spojenia: axón (alebo vysielací kábel) jedného neurónu sa spojí s dvoma dendritickými tŕňmi (alebo prijímacie antény) na rovnakom susednom neuróne, čo naznačuje, že sa odosielali duplicitné správy od odosielateľa k príjemcovi. Pretože obaja dendriti dostávali identické informácie, vedci predpokladali, že budú podobní veľkosťou a silou. Uvedomili si však tiež, že ak medzi nimi existujú významné rozdiely, môže to poukazovať na úplne novú vrstvu zložitosti. Ak by tŕne mali iný tvar alebo veľkosť, usúdili, správa, ktorou prešli, by bola tiež mierne odlišná, aj keď táto správa pochádza z rovnakého axónu.

Preto sa rozhodli zmerať páry synapsií. A určite našli 8 -percentný rozdiel vo veľkosti medzi dendritickými tŕňmi spojenými s rovnakým axónom signalizačného neurónu. Tento rozdiel sa môže zdať malý, ale keď zapojili hodnotu do svojich algoritmov, vypočítali celkom 26 jedinečných veľkostí synapsií. Väčší počet veľkostí synapsií znamená väčšiu kapacitu pre ukladanie informácií, čo sa v tomto prípade premietlo do 10-násobne väčšej úložnej kapacity v hippocampuse ako celku, ako naznačoval predchádzajúci model troch veľkostí. & ldquoJe to & rsquos rádovo väčšia kapacita, ako sme vedeli, že tam je, & rdquo hovorí Tom Bartol, vedecký pracovník Salk Institute a vedúci štúdie & rsquos.

Ale ak je naša pamäť taká veľká, prečo na veci zabúdame? Pretože kapacita nie je v skutočnosti problémom, hovorí Paul Reber, výskumník pamäte na Northwestern University, ktorý sa do štúdie nezapojil, & ldquoKaždá analýza počtu neurónov povedie k pocitu ohromnej kapacity ľudského mozgu. Na tom ale nezáleží, pretože náš proces ukladania je pomalší ako naše skúsenosti so svetom. Predstavte si iPod s nekonečnou úložnou kapacitou. Aj keď si môžete uložiť každú skladbu, ktorá bola kedy napísaná, stále si musíte kúpiť a nahrať všetku túto hudbu a potom jednotlivé skladby vytiahnuť, keď ich chcete hrať. & Rdquo

Reber hovorí, že je takmer nemožné kvantifikovať množstvo informácií v ľudskom mozgu, čiastočne preto, že obsahuje oveľa viac informácií, ako si vedome uvedomujeme: nielen fakty a tváre a merateľné schopnosti, ale aj základné funkcie, ako hovoriť a hýbte sa a tí vyššieho rádu radi cítia a vyjadrujú emócie. & ldquoPrijímame zo sveta oveľa viac informácií ako & lsquow, čo si zo včerajška pamätám? & rsquo & rdquo hovorí Reber. A my stále nevieme, ako sa rozšíriť od výpočtovej synaptickej sily po zmapovanie týchto zložitých procesov. & rdquo

Salkova štúdia nás však trochu približuje. & ldquoI & rsquove urobili úžasnú rekonštrukciu, & rdquo Reber hovorí. A to výrazne prispieva k nášmu chápaniu nielen kapacity pamäte, ale čo je dôležitejšie, ako komplexné je pamäťové úložisko v skutočnosti. & rdquo Zistenia môžu nakoniec vydláždiť cestu ku všetkým druhom pokroku: energeticky účinnejšie počítače, ktoré napodobňujú ľudský mozog a prenos údajov rsquos napríklad stratégie alebo lepšie pochopenie chorôb mozgu, ktoré zahŕňajú dysfunkčné synapsie.

Najprv však vedci budú musieť zistiť, či vzorce nájdené v hippocampuse platia aj pre iné oblasti mozgu. Tím Bartol & rsquos už pracuje na zodpovedaní tejto otázky. Dúfajú, že zmapujú chemikálie, ktoré prechádzajú z neurónu na neurón, ktoré majú ešte väčšiu kapacitu na ukladanie a prenos informácií ako variabilné synapsie. Pokiaľ ide o presné meranie kapacity celého mozgu, & ldquowe sú ešte ďaleko, & rdquo Bartol hovorí. & ldquoMozog stále skrýva mnoho a mnoho ďalších tajomstiev, ktoré môžeme objaviť. & rdquo


Ukladanie informácií v mozgu

Podľa Forresta Wickmana počítačoví neurovedci vo všeobecnosti veria, že mozog uchováva 10 až 100 terabajtov údajov. 1 Navrhuje, aby sa tieto odhady vytvárali za predpokladu, že informácie sú do značnej miery uložené v synapsách a že každá synapsia ukladá okolo 1 bajtu. Počet bajtov je potom jednoducho počet synapsií.

Tieto predpoklady sú zjednodušujúce (ako zdôrazňuje). Najmä:

  • synapsie môžu v priemere uložiť viac alebo menej ako jeden bajt informácií
  • niektoré informácie môžu byť uložené mimo synapsií
  • Zdá sa, že nie všetky synapsie uchovávajú informácie
  • synapsie sa nezdajú byť úplne nezávislé

Odhadujeme, že v ľudskom mozgu je 1,8-3,2 x 10¹⁴ synapsií, takže podľa postupu Wickmana to naznačuje, že mozog ukladá okolo 180-320 TB dát. Z jeho článku nie je jasné, či sú rozdiely v názore počítačových neurovedcov spôsobené rôznymi názormi na vyššie uvedené predpoklady alebo na počet synapsií v mozgu. To spôsobuje, že je ťažké dobre prispôsobiť náš odhad, takže zatiaľ je naším najlepším odhadom, že mozog dokáže uložiť okolo 10-100 TB údajov, na základe čoho je počítačový neurovedec spoločným názorom.

    “ … Väčšina počítačových neurovedcov má tendenciu odhadovať ľudskú úložnú kapacitu niekde medzi 10 terabajtmi a 100 terabajtmi, aj keď celé spektrum odhadov sa pohybuje od 1 terabajtu do 2,5 petabajtu. (Jeden terabajt sa rovná približne 1 000 gigabajtom alebo približne 1 miliónu megabajtov za petabajt predstavuje približne 1 000 terabajtov.)

Matematika za týmito odhadmi je pomerne jednoduchá. Ľudský mozog obsahuje zhruba 100 miliárd neurónov. Zdá sa, že každý z týchto neurónov je schopný vytvoriť asi 1 000 spojení, čo predstavuje asi 1 000 potenciálnych synapsií, ktoré do značnej miery slúžia na ukladanie údajov. Každý z týchto 100 miliárd neurónov vynásobte približne 1 000 spojeniami, ktoré dokáže vytvoriť, a získate 100 biliónov dátových bodov alebo asi 100 terabajtov informácií.

Neurovedci rýchlo priznávajú, že tieto výpočty sú veľmi zjednodušujúce. Po prvé, táto matematika predpokladá, že každá synapsia ukladá asi 1 bajt informácií, ale tento odhad môže byť príliš vysoký alebo príliš nízky … ”

Vítame návrhy na túto stránku alebo čokoľvek na tomto webe prostredníctvom našej stránky pole spätnej väzby, hoci sa nebude týkať všetkých.

Súvisiace články

Historické trendy ekonomického rastu

Analýza historického rastu podporuje možnosť radikálneho zvýšenia tempa rastu. Naivná extrapolácia dlhodobých trendov by naznačovala masívne zvýšenie tempa rastu v nasledujúcom storočí, hoci rast za posledné obdobie

AI na ľudskej úrovni

‘ AI na úrovni ľudí ’ sa týka AI, ktorá dokáže reprodukovať približne všetko, čo môže človek urobiť. Niekoľko variantov tohto konceptu stojí za to rozlišovať. Obsah Podrobnosti Variácie v zmysle AI na ľudskej úrovni ’ Kľúčové problémy Na úrovni človeka za každú cenu vs. na úrovni človeka na

Možné empirické vyšetrovania

V priebehu našej práce sme si všimli množstvo empirických otázok, ktoré sa týkajú našich predpovedí a ktorých riešenie môže byť (relatívne) lacné. Dúfame, že v budúcnosti sa budeme venovať niektorým z nich

4 komentáre

keď sa presunieme k decentralizovanému/online úložnému modelu, stane sa to menej etcixujúce. Správne, okrem toho, že nie sme. Ľudia vytvárajú svoj vlastný multimediálny obsah, predávajú sa im nadupanejšie operačné systémy a aplikácie, sťahujú filmy vo vysokom rozlíšení a hrajú hry. Na disku priemerného používateľa sa ukladá viac ako kedykoľvek predtým a akýkoľvek nárast trhu s online úložiskom je: 1) stále príliš nevýznamný na to, aby sa znížilo nároky na tradičné potreby úložiska, 2) stále je potrebné niekde použiť úložisko, ktoré by ho udržalo. údaje, ktoré vyžadujú, aby si niekto kúpil tento pevný disk, 3) nereálne pri súčasných a blízkych rýchlostiach širokopásmového pripojenia, najmä v Kanade. Distribuované úložisko rastie, ale spravidla v rámci domácnosti alebo kancelárie medzi niekoľkými počítačmi, službami, hernými konzolami, mediálnymi centrami, atď., Všetky zariadenia, ktoré používajú (a vyžadujú) väčšie a rýchlejšie úložisko. Oznámenie sa netýka aj z iných dôvodov, konkrétne za niekoľko stoviek dolárov.

Nemám rád tieto druhy odhadov. Mozog neukladá informácie rovnakým spôsobom ako moderný počítač s modelovou adresou r. Počítač ukladá informácie ako sériu booleovských hodnôt, takže akákoľvek jednotka úložiska (v počítačoch je to slovo, dvojslovo alebo štvoradword s veľkosťou 2, 4 alebo 8 bajtov) je definovaná ako schopná uložiť 2^ (počet bitov) možné hodnoty. Jeden bajt s 8 bitmi môže teda existovať v jednom z 2^8 alebo 256 stavov. Keďže sa používa boolean, môžete s istotou povedať, že 8 -bitová hodnota môže predstavovať celé čísla presne od 0 do 255, 16 -bitová hodnota môže predstavovať celé čísla presne od 0 do 65535 atď. Povedanie synapsie môže uložiť jeden bajt predpokladá niekoľko vecí:

1) Že synapsia môže existovať v 256 možných stavoch. Toto je problematický predpoklad, pretože na rozdiel od bajtu, kde má každá možná hodnota rovnakú váhu, synapsia môže “referue ” byť v danom stave. Synaptické uľahčenie alebo zväčšenie je oveľa jednoduchšie a rýchlejšie ako synaptické engramovanie. V hre môžu byť aj ďalšie faktory, ktoré ovplyvňujú počet stavov, v ktorých sa synapsia môže nachádzať.

2) Že synapsia uchováva jednu nezávislú jednotku, ak sú informácie, to znamená, že dve synapsie ukladajú presne dvojnásobok jednej synapsie. Vyplýva to priamo z našich skúseností s počítačmi, ale keď sa spýtate informatika, často to nemôže byť ďalej pre pravdu. Mozog pravdepodobne ukladá informácie vo forme vzťahov. Je to ako super komplikovaná verzia stromu radix (kľúčový algoritmus zahrnutia členstva). Ak jedna synapsia funguje ako jeden uzol v radixovom strome, “množstvo ” informácií, ktoré ukladá, je priamo závislá od každej ďalšej synapsie, s ktorou súvisí.

3) Že každá synapsia, alebo dokonca veľký počet synapsií, ukladá informácie (problém, na ktorý ste už poukázali). Mnoho synapsií nie je schopných uchovávať informácie dlhší čas, alebo nemôže ukladať informácie vôbec.

4) Že synapsie sú atómové jednotky úložiska, pričom počet synapsií je jediným faktorom určujúcim ukladanie informácií, pričom faktory ako stav neurónu a blízkosť jednej synapsie k druhej sa zľavňujú. To znamená, že existuje predpoklad, že jeden neurón so 100 000 synapsami môže existovať v rovnakom počte možných stavov ako desať neurónov s 10 000 synapsami. Činnosť na jednej synapsii ovplyvní ostatné synapsie v okolí a kolektívne akcie na mnohých synapsiách môžu zmeniť správanie celého neurónu.

5) Že neuróny sú jediným zdrojom ukladania informácií. V skutočnosti gliálne bunky silne ovplyvňujú excitabilitu neurónu. Podpora astrocytov môže zmeniť správanie neurónov, a tým aj kapacitu#8221.

6) Že všetky informácie majú rovnakú hodnotu. Na kvantifikáciu úložnej kapacity sa žiadny jednotlivý bit nelíši od akéhokoľvek iného bitu. Sektor 1234 na pevnom disku nie je dôležitejší ako sektor 4321 a ktorýkoľvek z nich je možné použiť na ukladanie akýchkoľvek požadovaných informácií. V mozgu môže daná synapsia existovať v 256 možných stavoch, ale môže kódovať iba informácie potrebné na kalibráciu jej vlastnej reakcie, aby nebola nadmerne aktívna. Tento neurón nemožno použiť na uloženie ďalšej číslice pí, ktorú sa pokúšate spomenúť. Najbližšou analógiou v oblasti informatiky je model vykonávania harvardu, kde sú pokyny a údaje o stroji uložené v rôznych oblastiach. Mozog je taký, ale na steroidoch. Nie všetky údaje sú rovnaké.

Nakoniec, aplikácia teórie informácií o neurónoch vyžaduje vedieť, koľko bitov každý jednotlivý faktor pridá k danému neurónu. Povedať, že jedna synapsia môže existovať v 256 možných stavoch (alebo skôr, ako postsynaptický neurón môže len presne určiť aktivitu s 1/256. Zrnitosťou), a teda poskytuje bajt informácie, je tak zjednodušený, že je nesprávny.

Jedinou podobnosťou mozgu a počítača je, že sú obaja schopní úplného popravy.


Kódovanie, ukladanie a získavanie pamäte:

Psychológovia definujú pamäť ako mentálny proces kódovania, ukladania a získavania rôznych druhov informácií. Tieto tiež predstavujú tri hlavné etapy spojené s vytváraním a vyvolávaním pamäte. V prvej fáze, známej ako kódovanie alebo registrácia, sú informácie prijaté a spracované. Vaše telo používa určité fyzické a chemické podnety na vnímanie informácií zo sveta okolo vás. Druhá fáza, nazývaná ukladanie, zahŕňa vytvorenie trvalého záznamu o údajoch, ktoré boli prijaté a spracované alebo internalizované skôr. Fáza získavania sa označuje aj ako spomínanie alebo vyvolávanie. V tomto mieste sa zaznamenané údaje zavolajú späť na použitie v činnosti alebo procese. Niekedy je možné informácie získať celkom jednoducho a rýchlo, inokedy to môže byť veľmi náročná úloha. Môže sa tiež vyskytnúť strata pamäti, stav známy ako zábudlivosť.


Pamäťová kapacita mozgu je 10 -krát väčšia, ako sa pôvodne predpokladalo

Údaje zo Salk Institute ukazujú, že kapacita pamäte mozgu je v rozsahu petabajtov, rovnako ako celý web

LA JOLLA - Salkoví vedci a spolupracovníci dosiahli kritický pohľad na veľkosť nervových spojení, vďaka čomu je pamäťová kapacita mozgu oveľa vyššia, ako sa bežne odhaduje. Nová práca tiež odpovedá na dlhotrvajúcu otázku, ako je mozog tak energeticky efektívny a mohla by pomôcť inžinierom postaviť počítače, ktoré sú neuveriteľne výkonné, ale zároveň šetria energiou.

"Toto je skutočná bomba v oblasti neurovedy," hovorí Terry Sejnowski, profesor Salk a spoluautor článku, ktorý bol uverejnený v r. eLife. "Objavili sme kľúč k uvoľneniu princípu návrhu, ako fungujú hippocampálne neuróny s nízkou energiou, ale s veľkým výpočtovým výkonom." Naše nové merania kapacity pamäte mozgu zvyšujú konzervatívne odhady o faktor 10 najmenej na petabajt na rovnakom mieste ako World Wide Web. “

Naše spomienky a myšlienky sú výsledkom vzorcov elektrickej a chemickej aktivity v mozgu. Kľúčová časť aktivity sa stáva vtedy, keď vetvy neurónov, podobne ako elektrický drôt, interagujú v určitých križovatkách, známych ako synapsie. Výstupný „drôt“ (axón) z jedného neurónu sa pripája k vstupnému „drôtu“ (dendrit) druhého neurónu. Signály cestujú po synapsii ako chemikálie nazývané neurotransmitery a informujú prijímajúci neurón, či má prenášať elektrický signál iným neurónom. Každý neurón môže mať tisíce týchto synapsií s tisíckami ďalších neurónov.

"Keď sme prvýkrát rekonštruovali každý dendrit, axón, gliový proces a synapsiu z objemu hippocampu veľkosti jednej červenej krvinky, boli sme trochu zmätení komplexnosťou a rozmanitosťou synapsií," hovorí Kristen Harris, spoluzakladateľka. autor práce a profesor neurovedy na University of Texas, Austin. "Aj keď som dúfal, že sa z týchto podrobných rekonštrukcií dozviem základné princípy organizácie mozgu, bol som skutočne ohromený presnosťou získanou pri analýzach tejto správy."

Synapsie sú stále záhadou, aj keď ich dysfunkcia môže spôsobiť množstvo neurologických chorôb. Väčšie synapsie - s väčším povrchom a vezikulami neurotransmiterov - sú silnejšie, takže je väčšia pravdepodobnosť, že aktivujú svoje okolité neuróny ako stredné alebo malé synapsie.

Tím Salk pri budovaní 3D rekonštrukcie tkaniva potkana hippocampu (pamäťové centrum mozgu) si všimol niečo neobvyklé. V niektorých prípadoch jeden axón z jedného neurónu vytvoril dve synapsie siahajúce k jednému dendritu druhého neurónu, čo znamenalo, že prvý neurón zrejme odosielal duplicitnú správu prijímajúcemu neurónu.

Vedci najskôr nemysleli na túto duplicitu, ktorá sa vyskytuje asi 10 percent času v hippocampuse. Ale Tom Bartol, vedec zo Salkovho tímu, mal nápad: ak by mohli zmerať rozdiel medzi dvoma veľmi podobnými synapsami, ako sú tieto, mohli by získať prehľad o synaptických veľkostiach, ktoré boli doteraz v tejto oblasti klasifikované iba ako malé a stredné. a veľký.

Pri výpočtovej rekonštrukcii mozgového tkaniva v hippocampuse vedci Salk a vedci z UT-Austin zistili neobvyklý výskyt dvoch synapsií z axónu jedného neurónu (priesvitný čierny pás), ktoré sa formovali na dvoch tŕňoch na rovnakom dendrite druhého neurónu (žltý ). Oddelené terminály z jedného neurónu a axónu sú zobrazené v synaptickom kontakte s dvoma tŕňmi (šípkami) na rovnakom dendrite druhého neurónu v hippocampuse. Objemy hlavy chrbtice, synaptické kontaktné oblasti (červená), priemery krku (sivé) a počet presynaptických vezikúl (biele gule) týchto dvoch synapsií sú takmer identické.

Kliknutím sem zobrazíte obrázok vo vysokom rozlíšení.

Na tento účel vedci použili pokročilú mikroskopiu a počítačové algoritmy, ktoré vyvinuli, na zobrazenie mozgu potkanov a rekonštrukciu konektivity, tvarov, objemov a povrchu mozgového tkaniva až na nanomolekulárnu úroveň.

Vedci očakávali, že synapsie budú zhruba podobné veľkosti, ale boli prekvapení, keď zistili, že synapsie sú takmer identické.

"Boli sme ohromení, keď sme zistili, že rozdiel vo veľkostiach párov synapsií bol veľmi malý, v priemere len asi osem percent rozdielnych veľkostí." Nikto si nemyslel, že to bude taký malý rozdiel. Toto bola krivka prírody, “hovorí Bartol.

Pretože kapacita pamäte neurónov závisí od veľkosti synapsie, ukázalo sa, že tento osempercentný rozdiel je kľúčovým číslom, ktoré by tím mohol potom zapojiť do svojich algoritmických modelov mozgu, aby zmeral, koľko informácií je potenciálne možné uložiť do synaptických spojení.

Predtým bolo známe, že rozsah veľkostí medzi najmenšou a najväčšou synapsiou bol faktor 60 a že väčšina z nich je malá.

Ale vyzbrojení vedomím, že synapsie všetkých veľkostí sa môžu líšiť v prírastkoch len o osem percent medzi veľkosťami s faktorom 60, tím zistil, že môže existovať asi 26 kategórií veľkostí synapsií, a nie iba niekoľko.

"Naše údaje naznačujú, že existuje 10 krát viac diskrétnych veľkostí synapsií, ako sa pôvodne predpokladalo," hovorí Bartol. V počítačovom zmysle 26 veľkostí synapsií zodpovedá približne 4,7 „bitom“ informácií. Predtým sa predpokladalo, že mozog je schopný iba jedného až dvoch bitov na uloženie krátkej a dlhej pamäte v hippocampuse.

"Je to zhruba o stupeň presnosti viac, ako si ktokoľvek kedy predstavoval," hovorí Sejnowski.

Táto presnosť je záhadná v tom, že hippocampálne synapsie sú notoricky nespoľahlivé. Keď signál putuje z jedného neurónu do druhého, zvyčajne aktivuje tento druhý neurón iba 10 až 20 percent času.

"Často sme sa čudovali, ako môže pozoruhodná presnosť mozgu pochádzať z takýchto nespoľahlivých synapsií," hovorí Bartol. Jedna odpoveď, zdá sa, je v neustálom prispôsobovaní synapsií, pričom sa priemeruje ich úspešnosť a neúspech v priebehu času. Tím použil svoje nové údaje a štatistický model na zistenie, koľko signálov by potrebovalo pár synapsií na dosiahnutie tohto osempercentného rozdielu.

Vedci vypočítali, že v prípade najmenších synapsií spôsobuje zmenu ich veľkosti/schopnosti (20 minút) asi 1 500 udalostí a v prípade najväčších synapsií zmenu spôsobuje iba niekoľko stoviek signalizačných udalostí (1 až 2 minúty).

"To znamená, že každé 2 alebo 20 minút sa vaše synapsie zvyšujú alebo znižujú na ďalšiu veľkosť." Synapsie sa upravujú podľa signálov, ktoré dostávajú, “hovorí Bartol.

Zľava: Terry Sejnowski, Cailey Bromer a Tom Bartol

Kliknutím sem zobrazíte obrázok vo vysokom rozlíšení.

"Naša predchádzajúca práca naznačovala možnosť, že tŕne a axóny, ktoré majú spolu synapsiu, budú mať podobnú veľkosť, ale realita presnosti je skutočne pozoruhodná a vytvára základ pre úplne nové spôsoby uvažovania o mozgu a počítačoch," hovorí Harris. "Práca vyplývajúca z tejto spolupráce otvorila novú kapitolu v hľadaní mechanizmov učenia a pamäte." Harris dodáva, že zistenia naznačujú viac otázok na preskúmanie, napríklad ak podobné pravidlá platia pre synapsie v iných oblastiach mozgu a ako sa tieto pravidlá líšia počas vývoja a tak, ako sa synapsie menia v počiatočných fázach učenia.

"Dôsledky toho, čo sme zistili, sú ďalekosiahle," dodáva Sejnowski. "Skrytý pod zdanlivým chaosom a neporiadkom mozgu je základnou presnosťou veľkosti a tvarov synapsií, ktoré boli pred nami skryté."

Zistenia tiež ponúkajú cenné vysvetlenie prekvapivej účinnosti mozgu. Prebúdzajúci sa mozog dospelých vytvára nepretržitý výkon iba asi 20 wattov - toľko ako veľmi slabá žiarovka. Salkov objav by mohol pomôcť počítačovým vedcom vybudovať ultrapresné, ale energeticky účinné počítače, najmä tie, ktoré používajú „hlboké učenie“ a umelé nervové siete-techniky schopné sofistikovaného učenia a analýzy, ako je reč, rozpoznávanie predmetov a preklad.

"Tento trik mozgu absolútne ukazuje na spôsob, ako navrhnúť lepšie počítače," hovorí Sejnowski. "Používanie pravdepodobnostného prenosu je rovnako presné a vyžaduje oveľa menej energie pre počítače aj pre mozog."

Ďalšími autormi tohto príspevku boli Cailey Bromer zo Salkovho inštitútu Justin Kinney z McGovern Institute for Brain Research a Michael A. Chirillo a Jennifer N. Bourne z University of Texas, Austin.

Prácu podporili NIH a Lekársky ústav Howarda Hughesa.


Váš mozog potrebuje 1,5 MB úložného priestoru na zvládnutie vášho rodného jazyka

V jednom momente sme všetci bľabotali deti, náš mozog produkoval zvuky nie komplikovanejšie ako rozkošné „ahs“ a „coos“. Ale počas nášho raného skúmania sme začali internalizovať slová a čoskoro začali mať význam.

Nová štúdia teraz naznačuje, že naučiť sa jazyk medzi narodením a 18. rokom nie je také jednoduché, ako by sa mohlo zdať. Priemerný anglicky hovoriaci dospelý sa pravdepodobne dozvie asi 12,5 milióna kúskov informácií týkajúcich sa jazyka, uviedla skupina vedcov 27. marca v časopise Royal Society Open Science.

„Bity“ označujú informácie uložené v 0 a 1, čo je typický formát používaný v digitálnych zariadeniach, ako sú počítače. Ľudský mozog kóduje informácie v inom formáte, ale na porovnanie je možné použiť bity. Odhady vedcov sú založené na množstve výpočtov a výpočtových modelov.

„Môže sa to zdať prekvapujúce, ale pokiaľ ide o ukladanie digitálnych médií, naše znalosti jazyka sa takmer kompaktne hodia na disketu,“ píšu autori v štúdii. V tomto prípade by to bola disketa, ktorá pojme asi 1,5 megabajtov informácií, alebo ekvivalent asi minútovej skladby ako súboru MP3. [3D obrázky: Prieskum ľudského mozgu]

Vedci odhadujú, že v najlepšom prípade si za jediný deň dospelý človek zapamätá 1 000 až 2 000 bitov svojho rodného jazyka. V najhoršom prípade si pamätáme približne 120 bitov denne.

(Dolný odhad sa rovná množstvu informácií uložených v tomto poradí: 0110100001101001011001000110010001100101011011100110000101100011

Väčšina z týchto 12,5 milióna bitov jazykových informácií uložených v mozgu nesúvisí s gramatikou a syntaxou, ale podľa štúdie ide skôr o význam slov.

„Veľa výskumov v oblasti jazykového vzdelávania sa zameriava na syntax, napríklad na poradie slov,“ uviedol spoluautor Steven Piantadosi, odborný asistent psychológie na UC Berkeley. "Naša štúdia však ukazuje, že syntax predstavuje len malý kúsok jazykového vzdelávania a že hlavným problémom je naučiť sa, čo toľko slov znamená."

To je tiež to, čo odlišuje ľudí od robotov, dodal. „Stroje vedia, aké slová spolu idú a kam sa vo vetách uberajú, ale o význame slov vedia veľmi málo.“

Pretože významy slov môžu byť v rôznych jazykoch veľmi podobné, Piantadosi dodal, že dvojjazyční ľudia pravdepodobne nemusia ukladať dvakrát toľko bitov informácií.


Viac z: Mozog

702 Zdieľa komentáre k 10 skutočným príbehom o tom, ako poškodenie mozgu zmenilo ľudí

10 skutočných príbehov o tom, ako poškodenie mozgu zmenilo ľudí

858 Zdieľa komentáre vypnuté Snívate o vypadávaní zubov? Tu je#8217s, čo to znamená!

Snívate o vypadávaní zubov? Tu je#8217s, čo to znamená!

858 Zdieľa komentáre k 10 menej známym zázrakom, ktoré otriasli svetom s ich géniusom

10 menej známych zázrakov, ktorí svojim géniom otriasli svetom

858 Zdieľa komentáre o 16 podivných fóbiách vo svete, o ktorých len zriedka počujeme

16 podivných fóbií vo svete, o ktorých len zriedka počujeme

936 Zdieľa komentáre vypnuté pre 10 psychologických javov, ktoré sme mohli zažiť, ale nikdy sme o nich skutočne nepočuli

10 psychologických javov, ktoré sme mohli zažiť, ale nikdy sme o nich nikdy nepočuli

1,2 tis Zdieľa komentáre o Neilovi Harbissonovi, prvom kyborgovi na svete, ktorý bol legálne identifikovaný britskou vládou


Pozri si video: Ako si zapojiť 2 Hard disky (August 2022).