Вечный sapiens

«Если принять, что на одной бумажной странице размещается 6 Килобайт информации, а 1000 страниц составляют один том (книгу), то емкость мозга человека (300 терабайт) составляет приблизительно пятьдесят миллионов (50 000 000) таких тысячестраничных томов! Если мысленно поставить все эти тома, каждый толщиной порядка 3 см, на полку, то длина этой воображаемой книжной полки составит 1500 км! Если бы человек прочитывал каждый день по одной такой книге, то за год он прочитал бы 365 томов примерно с 10 метров, так что за 100 лет были бы прочитаны книги примерно с 1 км этой воображаемой книжной полки. Конечно же, человек воспринимает информацию с гораздо большей скоростью, чем 1000 страниц в день».

Как человек, всю жизнь занимающийся архитектурой компьютеров, автор, разумеется, не мог не задаться вопросом и о том, можно ли смоделировать мозг на другой элементной базе. Его выводы, как и выводы Савельева, оптимизма не вселяют:

«Мы увидели, что человеческая личность материализована на огромном количестве связей между нейронами. Можно ли каким-либо образом составить таблицу этих 5×10¹⁴ связей? Практически такое количество связей невозможно отсканировать или вычислить каким-либо образом за сколько-нибудь приемлемое время никакими фантастическими техническими средствами. Для статического случая, т. е. для неизменной конфигурации связей с постоянными характеристиками, задача определения всех связей между элементами мозга и вычисления их весов по откликам выходов на комбинации входных сигналов, в принципе, еще может быть решена, но с неприемлемо большими затратами времени. Однако для живого мозга, с его динамичными порогами возбуждения для каждого нейрона и быстро изменяющимися по ходу жизни связями, такое вычисление невозможно в принципе».

Он даже пытается подсчитать необходимые для этого ресурсы:

«Возможно ли моделирование работы нашего человеческого мозга на компьютере? Принципиальных препятствий, за исключением уверенности в правильности нашей модели, как будто нет. Но хватит ли вычислительных ресурсов нынешних компьютеров для моделирования работы человеческого мозга в реальном времени?

Ответ на этот вопрос почти однозначный – нет! Информационная емкость мозга порядка 5×10¹⁴ байт. Так что нашему моделирующему компьютеру понадобится, как минимум, память такой емкости. Мозг представляет собой 15 миллиардов синхронных логических элементов, каждый из которых имеет быстродействие порядка 10–100 переключений в секунду. Возможность переключения определяется сигналами на входах нейрона. А входов у каждого нейрона до 10 000. Причем входы эти скорее аналоговые (мы пока условно приняли разрешение аналоговых сигналов в 2¹²=4096 уровней, то есть 12 бит).

Так что для определения того, возбудится нейрон в какой-то момент времени или нет, нужно провести суммирование сигналов на всех его входах с учетом их весов – электрических сопротивлений и сравнить полученную сумму с пороговым значением уровня возбуждения для данного нейрона в данный момент. Порог этот может меняться с течением времени. Он определяется тем, насколько «отдохнул», зарядился данный нейрон, насколько он разрядился, текущей физиологической (химической) обстановкой на данном участке мозга. Так что нам в процессе моделирования в реальном времени придется не менее 10 раз в секунду просматривать и суммировать все 1,5×10¹⁴ связей для определения состояния возбужденности каждого из множества нейронов на следующем шаге.

Для каждой связи нужно иметь не менее 28 бит, а именно:

а) 16 бит – адрес нейрона, возбуждающий выход которого связан с данным входом,

б) 12 бит – функция возраста входа-связи, однозначно связанная с уменьшающимся со временем весом, проводимостью данной связи, представляемой 12 битами.

При этом нужно учитывать топологию (географию) возможных связей каждого нейрона. То есть, надо учитывать, с какими нейронами может соединяться на данном отрезке времени рассматриваемый нейрон при своем возбуждении.

Даже если мы сможем на одном процессоре полномасштабно моделировать работу 1000 нейронов со скоростью порядка 100 000 000 арифметических операций в секунду, то для моделирования в реальном времени всего мозга человека понадобится 15 000 000 таких процессоров. Пока что такая задача при решении ее «в лоб» непосильна даже для самых могучих на сегодня компьютеров».

Заметьте, автор допускает возможность на одном кристаллическом процессоре моделировать работу аж тысячи (!) нейронов. Савельев, знакомый с работой мозга немного лучше киевского физика, утверждает, что на каждый нейрон понадобится отдельный процессор, то есть количество процессоров возрастет на три порядка. Правда, и его оценка может оказаться чересчур оптимистической, если углубиться в литературу: