Сколько информации вмещает мозг человека

Вы знаете возможности своего мозга? Большинство нейробиологов, как правило, оценивает человеческий потенциал где-то между 10 терабайтами и 100 терабайтами, хотя полный спектр предположений варьирует от 1 терабайта до 2,5 петабайт. При этом один терабайт равен 1000 гигабайтам или 1 миллиону мегабайтам, а петабайт – это 1000 терабайтов.

Расчет этих выводов довольно прост. Мозг человека содержит около 100 миллиардов нейронов. Каждый нейрон способен создавать около 1000 связей, представляя собой около 1000 потенциальных синапсов, которые в основном и хранят данные. Умножьте каждый из этих 100 миллиардов нейронов на 1000 связей, которые они могут создавать и у вас получится около 100 триллиона пунктов данных или 100 терабайт информации.

Однако сами же ученые признают, что такие расчеты очень упрощены. Во-первых, при этом предполагается, что каждый синапс хранит около 1 байта информации, но эта оценка может быть гораздо выше или ниже. Кроме того, синапсы не являются полностью независимыми. Иногда требуется несколько синапсов, чтобы передать одну часть информации. Также некоторые синапсы используются для обработки информации, а не хранения, и также существуют клетки, поддерживающие хранение информации.

Даже если принять тот факт, что емкость мозга составляет где-то между 10-ю и 100 терабайтами, оценить, сколько из этого объема используется, а сколько остается свободным очень сложно. Мозг гораздо сложнее, чем внешний жесткий диск. Не только некоторые части вовлечены в различные виды памяти одновременно, но и данные которые хранятся, часто повреждаются и становятся утерянными.

Одно известно: представление, будто люди используют только 10 процентов своего мозга, является мифом. Информация может храниться в любой части мозга.

А на сколько мегагерцах работает мозг? Лучше сказать, что мозг — гораздо боле мощная машина, сделанная из более медленных процессоров. У каждого нейрона есть «тактовая частота» порядка килогерца, что в миллион раз медленнее, чем гигагерц. Для сравнения скорость процессора смартфона составляет около 1 гигагерца. Потому компьютеры гораздо быстрее решают специализированные задачи, хотя и не могут передать все разнообразие функций человеческого мозга.

Читайте также:  Сердце и мозг стикеры

В то время, как некоторые футуристы считают, что компьютеры становятся в два раза мощнее каждые два года и мы сможем разработать компьютер мощнее человеческого мозга через несколько десятилетий, пока неясно, будут ли такие компьютеры пригодны для продажи.

Мозг является на удивление энергоэффективным, работая на 12 ваттах. Для того, чтобы работал компьютер такой же мощности, что и мозг человека, потребовался бы гигаватт энергии, что очень непрактично.

Задавались ли вы когда-нибудь таким вопросом? И вообще, реально ли провести этот подсчет? Оказалось, что вполне, но результаты будут приблизительным, т.к. мозг устроен иначе, нежели жесткий диск или флеш накопитель.

Грубый подсчет ученные провели давно. Мозг содержит около 100 миллиардов нейронов. Каждый из нейронов в свою очередь создает 1000 связей — синапсов. Синапс является точкой контакта двух нейронов. Из синаптических связей и состоит наша память. Умножив количество связей на количество нейронов, мы получим 100 трлн. единиц данных или 100 терабайт информации.

Однако эти подсчеты опровергли ученные из Института биологических исследований Дж. Солка (США). По их утверждениям, мозг человека способен вместить в себя объем информации, равный нескольким Петабайтам данных (1 петабайт = 1 024 терабайта = 1 048 576 гигабайт). Для сравнения, в современном компьютере средний объем постоянной памяти равен 1 терабайту, а оперативной памяти — 16 гигабайтам. Помимо наличия такого внушительного объема хранилища, мозг выполняет и вычислительные функции, работая 24 часа в сутки. При этом он потребляет всего 12 ватт мощности. Сегодня аналогичный компьютер потребовал бы гигаватты мощности для своей работы.

Человеческий мозг состоит приблизительно из 100 млрд нейронов, каждый из которых вступает в тысячи связей с другими. В конечном в головном мозге формируются около 100 трлн связей. Передача информации осуществляется за счет синапса — точки специализированного контакта нейронов. Когда два взаимодействующих участка нейронов одновременно активизируются, синапс становится более прочным. Выступающее образование на дендритах (ветвящийся отросток нейрона, необходимый для получения информации) — дендритный шипик — также увеличивается в размерах. Шипик обеспечивает контакт с другими клетками, а увеличивается для восприятия большего количества поступающих сигналов.

Читайте также:  Упражнения для работы мозга и ума

Шипики разного размера раньше сравнивались учеными с битами компьютерного кода, только вместо цифр 1 и 0 исследователи пользовались описательными характеристиками их размера.

Любопытное наблюдение заставило исследовательскую группу из Института биологических исследований Дж. Солка (Калифорния) пересмотреть существующие измерения. С полным описанием эксперимента и с текстом научной статьи можно ознакомиться в журнале eLife.

Исследователи решили измерить объекты, формирующие синаптические связи. В результате оказалось, что шипики, воспринимающие информацию от одного аксона, различаются в размерах примерно на 8%. Всего ученые зафиксировали 26 вариантов величины шипика.

На основе этих данных исследователи заявили, что человеческая память может хранить информацию объемом около одного квадриллиона байт.

Квадриллион (1 000 000 000 000 000) байт без малого соответствует одному миллиону гигабайт. Для сравнения: средняя оперативная память компьютера составляет всего 8 Гб. В то же время каждому из нас прекрасно известно, что использовать память на 100% мы не можем: люди регулярно забывают о датах дней рождения своих друзей, школьники часами пытаются выучить наизусть стихотворение или запомнить параграф из учебника по истории.

ему удавалось хранить до 98% всей полученной информации.

Среди друзей Пик имел прозвище Kim-puter. В 2005 году в журнале Scientific American была опубликована статья, посвященная Киму Пику. Ученые предполагают, что феномен был вызван отсутствием мозолистого тела, соединяющего полушария мозга: нестандартные соединения нейронов в этом участке спровоцировали повышенные возможности использования памяти.

Если сейчас известно, насколько велики возможности нашей памяти, почему важные понятия и события продолжают из нее ускользать? На этот вопрос пытается ответить Пауль Ребер, исследователь проблем механизмов памяти в Северо-Западном университете (Эванстон, штат Иллинойс, США). Ученый не принимал участия в экспериментах исследовательской группы Института Солка.

Читайте также:  Связывают мозжечок с продолговатым и спинным мозгом

По мнению Ребера, окончательно практически невозможно подсчитать количество информации, способной храниться в человеческом мозге. Проблема заключается в том, что информации в разы больше, чем мы можем себе представить. В памяти каждый человек хранит не только факты, лица и важные навыки, но и основные функции, такие как говорение и движение, чувственное восприятие и выражение эмоций. Ученый уверен, что сейчас еще достаточно сложно перейти от вычисления силы синапсических связей до комплексного описания всех сложнейших мелких процессов между нейронами.

Полученные результаты уже можно использовать при создании энергосберегающих компьютеров, способных имитировать стратегии работы человеческого мозга при передаче данных. Результаты проведенного эксперимента помогут и в клинических исследованиях заболеваний головного мозга, вызванных нарушением нормального синапса.

Вообще, исследованиями памяти ученые занимаются довольно давно, и иногда такие исследования дают весьма интересные результаты. Например, в 2011 году Элизабет Мартин из Миссурийского университета (Колумбия) смогла установить, что пребывание в хорошем настроении прямо влияет на нашу забывчивость. Полное описание эксперимента приводится в журнале Cognition and Emotion. Участники исследования были поделены на две группы: одни смотрели комедийное шоу, другие — инструкцию по установке настила.

Результаты теста на запоминание комбинации цифр после просмотров видео показали, что с ним хуже справились те, кто смотрел развлекательную передачу.

Мартин уверена, что именно хорошее настроение заставляет нас забыть о важном звонке после веселой вечеринки.

Читайте также:
Adblock
detector