Den mest avancerade datorn fortfarande ingen match för den mänskliga hjärnan
(Foto: Shutterstock)


Det gör en ödmjuk att i denna era av avancerad vetenskap inse att den mänskliga hjärnan fortfarande är en gåta.

Vi spenderar stora pengar på att utveckla enorma superdatorer och använder enorma mängder energi (med icke förnybara bränslen) för att driva vår utrustning, samtidigt som den jämförelsevis lilla, effektiva och billiga människohjärnan konkurrerar ut de bästa datorerna på många sätt.

Det krävs 82 944 processorer och tar 40 minuter för en superdator att simulera en enda sekunds aktivitet i människohjärnan.

Förra året användes superdatorn K av forskare på Okinawa Institute of Technology Graduate University i Japan och Forschungszentrum Jülich i Tyskland i ett försök att simulera en enda sekund av aktivitet i människohjärnan.

Datorn kunde hantera en nätverksmodell med 1,73 miljarder neuroner (nervceller). Människohjärnan har emellertid omkring 100 miljarder neuroner. För att ge ett perspektiv på det så har människohjärnan ungefär lika många neuroner som det finns stjärnor i Vintergatan.

Datorn lyckades simulera en sekunds hjärnaktivitet, men det tog 40 minuter.


En anställd på Korea Institute of Science and Technology Information kontrollerar superdatorerna på forskningsinstitutet i Daejeon, Sydkorea, den 5 november 2004. (Foto: Chung Sung-Jun/Getty Images)

En anställd på Korea Institute of Science and Technology Information kontrollerar superdatorerna på forskningsinstitutet i Daejeon, Sydkorea, den 5 november 2004. (Foto: Chung Sung-Jun/Getty Images)

Superdatorn K var den snabbaste datorn i världen 2011. Den kan processa 10,51 petaflops per sekund (petaflop/s), det vill säga ungefär 10,51 biljarder (en miljon miljarder) beräkningar per sekund. Eftersom den tekniska utvecklingen går fort behöver vi sätta det i ett perspektiv för 2014. Superdatorn K är för närvarande den fjärde snabbaste datorn, med Tianhe-2 på första plats med 33,86 petaflops/sekund (33,86 biljarder beräkningar per sekund). Vi har alltså tredubblat processorkraften i våra mest avancerade datorer på tre år.

För att ta ner det till en skala som de flesta människor kan relatera till så klarar grafikprocessorerna i en iPhone 5s ungefär 0,0000768 petaflops/s. Den snabbaste datorn i världen är ungefär 440 000 gånger snabbare än grafikprocessorerna i iPhone 5s, men långsammare än människohjärnan.

I en studie ledd av Martin Hilbert på Anneberg School of Communication på University of Southern California och som publicerades i tidskriften Science 2011, gjordes en uppskattning av världens förmåga att bearbeta information. Hilbert formulerade det så här: ”För att ge perspektiv på våra upptäckter så är de 6,4*1018 instruktioner per sekund som människan kan utföra på sina datorer för allmän användning 2007 i samma härad som det maximala antalet nervimpulser som utförs av en enda människohjärna per sekund.”

Din hjärna är gratis

Bortsett från födelsedefekter så föds vi alla med hjärnor, och de passar precis i våra huvuden! Thianhe2 kostade omkring 390 miljoner dollar att bygga, enligt Forbes. Vid maximal drift kräver den mer effekt än 17,6 megawatt, och datorkomplexet upptar en yta på ungefär 720 kvadratmeter. En del andra superdatorer, som bedöms vara energieffektiva, drar ungefär 8 megawatt.

För att ge ett perspektiv på det så är en megawatt lika med en miljon watt. En glödlampa på 100 watt drar 100 watt när den sätts på, eftersom ”watt” är den energi som används per tidsenhet. Den snabbaste datorn i världen drar alltså ungefär lika mycket energi som 176 000 glödlampor.


(Foto: Monkey Business Images/Monkey Business/Thinkstock)

(Foto: Monkey Business Images/Monkey Business/Thinkstock)

Jeff Layton, teknolog på företaget Dell, skrev i ett blogginlägg: ”De här systemen är fruktansvärt stora, dyra och energislukande.”

Naturligtvis behöver också hjärnan energi. Energin kommer från mat, som med våra moderna jordbrukssystem förbränner bränsle.

Den är också mycket behändig. De datorer vi använder i det dagliga livet kan vara ganska användbara, men vissa experter har uttryckt tveksamhet över användbarheten för superdatorer.

South China Morning Post rapporterade i en artikel om Tianhe-2, som finns i Kina: ”Till skillnad från hemdatorer som kan hantera olika uppgifter, från ordbehandling till spel och nätsurfande, byggs superdatorerna för väldigt specifika syften. För att utnyttja deras fulla beräkningskapacitet måste forskarna lägga månader, om inte år, för att skriva eller skriva om mjukvarukoderna för att träna maskinerna att göra ett effektivt jobb.”

En erfaren forskare på Beijing Computing Centre, som tidningen inte namngav, sade: ”Superdatorbubblan är värre än fastighetsbubblan. En byggnad står i decennier efter att den byggs men en dator, oavsett hur snabb den är idag, kommer att vara skräp inom fem år.”

Hjärnans ”bandbredd”

Hur är din hjärnas bandbredd i jämförelse med ett modem? Många forskare har försökt hitta en avgränsning för ett mått för processhastigheten som det mänskliga sinnet har. De siffror de har kommit fram till har varierat, beroende på tillvägagångssättet. Att jämföra bandbredden för ett modem med ”bandbredden” hos hjärnan är ingen exakt vetenskap.

Först ska vi titta på hur många bitar per sekund (bps) som din hjärna kan processa. Sedan ska vi titta på hur många bps ett genomsnittligt modem kan processa. Man kan göra den här jämförelsen baserat på hur lång tid det tar att ladda upp en bild via Internet och hur lång tid det tar att bearbeta det man ser framför sina ögon.


(Foto: RealCG Animation Studio/iStock/Thinkstock)

(Foto: RealCG Animation Studio/iStock/Thinkstock)

Tor Nørretranders, adjungerad professor i vetenskapsteori på Copenhagen Business School, har skrivit en bok med titeln ” The User Illusion: Cutting Consciousness Down to Size”, i vilken han konstaterat att det vakna medvetandet bearbetar runt 40 bps, medan det undermedvetna sinnet bearbetar 11 miljoner bps.


(Foto: Scyther5/iStock/Thinkstock)

(Foto: Scyther5/iStock/Thinkstock)

Den österrikiske teoretiske fysikern Herbert W. Franke menar att det mänskliga sinnet medvetet kan absorbera 16 bps och kan medvetet hålla i sinnet runt 160 bps vid ett givet tillfälle. Intressant nog konstaterar han att sinnet således kan reducera komplexiteten i vilken situation som helst till 160 bitar.

Fermin Moscoso del Prado Martin, kognitiv psykolog på Université de Provence i Frankrike, kom fram till att människohjärnan kan bearbeta omkring 60 bps. I en kommentar om sitt arbete i en artikel i Technology Review påpekade han att han inte bestämt en övre gräns, vilket innebär att han inte med säkerhet kan säga att hjärnan är oförmögen att processa mer än 60 bps.


(Foto: Vladru/iStock/Thinkstock)

(Foto: Vladru/iStock/Thinkstock)

Låt oss nu titta på hur snabbt ett modem i hemmet är. En megabit per sekund (Mbps) är lika med en miljon bps. Hemmodem kan ha en kapacitet från 50 Mbps till flera hundra Mbps. Det är flera miljoner gånger snabbare än det medvetna sinnet, och åtminstone fem gånger snabbare än det undermedvetna. Ett noll till datorerna här – i detta avseende presterar de bättre än hjärnan. Vi vet dock så lite om det omedvetna att dessa siffror är långt ifrån säkra.

Och även om vi är relativt långsamma på att tillägna oss data, så är sättet vi bearbetar det på fantastiskt.

Vi lär oss, vi uppfinner

Artificiell intelligens (AI) gör framsteg i utvecklingen av kreativa datorer. Den mest avancerade artificiella intelligensen ligger dock långt bakom människohjärnan, även som den var för många tusen år sedan.

I en artikel skriven för MakeUseOf.com gav Ryan Dube, elingenjör och frilansskribent, en kommentar till följande uttalande av författaren Gary Marcus: ”Den fundamentala skillnaden mellan datorer och det mänskliga sinnet ligger i den grundläggande organisationen hos minnet.”


(Foto: Vladislav Ociacia/iStock/Thinkstock)

(Foto: Vladislav Ociacia/iStock/Thinkstock)

Dube skrev: ”För att hämta data använder datorn logiska lagringsplatser. En människohjärna, å andra sidan, kommer ihåg var informationen är lagrad baserat på signaler. Dessa signaler är andra bitar av minnen eller minnen kopplade till den information man behöver få fram.”

“Det här betyder att det mänskliga sinnet kan koppla ett nästan obegränsat antal koncept på en mängd olika sätt, och kopplar sedan ibland bort eller återskapar kopplingar baserat på ny information. Det här gör det möjligt för människan att gå utanför gränserna för det som redan har lärts in – vilket leder till ny konst och nya uppfinningar som är kännetecknande för den mänskliga rasen.”

Det finns fortfarande ringa förståelse kring hjärnan, och det kan ännu finnas outgrundliga fördelar att upptäcka.

National Geographic har illustrerat hur storslagen uppgiften att kartlägga människohjärnan med precision är. Man rapporterade i sin utgåva i februari 2014, med titeln ”The New Science of the Brain”, att forskarna har skapat en 3D-modell av en del av en mushjärna, stor som ett saltkorn. För att kartlägga denna lilla del av musens hjärna med precision använde de ett elektronmikroskop för att göra bilder av den i 200 sektioner, var och en lika tjock som ett människohår. ”En människohjärna som visualiserats på den här detaljnivån skulle kräva en datamängd lika stor som allt skrivet material i alla biblioteken i världen”, skrev National Geographic.

2005 upptäckte forskare på Caltech och UCLA att bara några få av hjärnans 100 miljoner neuroner används för att lagra information om en given person, plats eller koncept. Till exempel fann de att när försökspersoner visades bilder av skådespelerskan Jennifer Aniston, så svarade en viss neuron i hjärnan. En annan neuron tillägnades skådespelerskan Halle Berry.

Översatt från engelska