电脑与人脑比较

第六节　电脑与人脑比较

今天机器中起主要所用的应该说是电脑，因为电脑能有自动控制与调节各种机器系统的功能。为什么称为电脑，因为它在某些功能方面类似于人脑的功能，可以代替人脑完成机械性的劳动，例如记忆、运算、画图、设计、经济决策、商情预测等等。

为了模拟人脑，今天的电脑向小容积进化，在一平方英寸的面积上可以组装10万个晶体管。人脑大约有1千亿脑细胞，相当于1千亿个晶体管。要组装这样多的晶体管，需要很大的空间，即使能组装成这样大的电脑系统，各个晶体管之间如何连通也是一个很复杂的问题，而且，诺贝尔奖金获得者剑桥大学的克里克认为，人脑思维的功能不是按照线路的脉冲传递，可能是另外一种途径。看来这些问题的解决恐怕需要相当长的时间。

不管怎样，今后电脑的工作在某些方面将会更多地代替人脑的功能。今天电脑起主要作用的机械系统有以下特征：

（1）机器的生态效率超过人的生态效率

人的体重平均为65公斤左右，其中约有70%是水分，少量的氮等元素，主要是12公斤左右的碳；每个人平均每天大约需要2400千卡的热量，故其生态效率大致为

T人＝12÷2400＝0．005公斤·天／千卡

美国在1970年平均每4个人有一辆汽车，大城市差不多每两个人有一辆小轿车。每辆汽车平均重量约为1500公斤，其中约有84%多的铁，余下的主要是250公斤的碳；每辆汽车每年大约消耗600加仑的汽油，每加仑汽油的热量为3×10⁴千卡／加仑，故每辆汽车平均每天大约消耗5000千卡的热量（3×10⁴×600÷360），故其生态效率为

T车＝250÷5000＝0．005公斤·天／千卡

以上二式表明：人与汽车的生态效率相等，这是以碳量为基数的一个偶合。二者的比较只是为了说明下列问题：从整个情况来看，机器的生态效率在增加。当前美国汽车的总质量大约是全部机器的千分之十，美国人的总质量只是机器的千分之二。显然汽车的质量是人的五倍，而机器的质量是人的500倍。看来人类所制造出来的机器已代替人类占据了很大的生态环境。

（2）电脑正向优质化方向进化

更远的情况不好讨论，从北京猿人开始知道取火、用火，人脑到现在已进化了40万年，具体说来脑量已由800毫升进化到1600毫升，这也许是脑细胞翻了一倍；更重要的恐怕是单个细胞的功能及其整体性学习效率有惊人的进化，关于这一类的问题，很多脑科学家现正在研究之中。人脑是否继续向前增大，其可能性很小，因为整个地球的自然生态条件已经定型了，今天的人脑是自然选择最佳的产物。是否如此，还可以讨论。

另外，从纽科门的机器雏形开始进化到现在大约是300年，今天的电脑似乎也象当初的人脑那样，向最佳效能进化，具体说来就是向思维过程方面进化。为了问题的比较，下面简单介绍韦斯利等人模拟人脑思维的初步设想：

（A）输入系统

（a）按外界物理刺激，设计反应装置，

（b）把反应的信息与信号换成数据输入，

（c）让有关数据的相互影响，自动派生综合集成的感性认识。

（B）中心控制系统

（a）通过模式识别的感性认识换算，给出概念，上升到理论分析，

（b）自动选择最短过程与最佳程序，决定问题，

（c）由数学逻辑以及几何构象进行加工，给出答案。

（C）输出系统

（a）把答案变成物理行为所需要的概念，

（b）完成物理行为，

（c）给出物理行为所需要的结果。

当然这些设想是粗糙的，因为人脑为什么会思维的机制目前还不清楚，很多脑神经科学家正在努力研究。

人眼有10⁸个圆柱细胞和圆锥细胞，每1／15秒记录图象一次，因此人的两眼每秒能接收大约10⁹个信息单位。再考虑人脑内的另一种感觉细胞，每秒能接收大约10¹⁰信息单位。这个容量远远超过目前任何计算机或多道分析器等设备的容量。仿造人脑的视觉成像及其思维过程，很多电脑科学家正在设法让计算机每秒能处理10⁷个信息单位，以便趋近人脑的识别能力。

在图象识别这方面，人脑当然是优胜者，是得天独厚的；而目前的计算机在识别能力方面正在加强。有些计算机文献报道：电子显微镜在接收光的位置与强度方面，其功能有很大的提高，它的视野形象能够数字化；这些数字信息编制的程序能识别红血球与白血球成核的情况。电子计算机能识别大气云层的实际形状，从而经过运算，能够比较准确地预报天气变化情况。

上面是从形象思维的图象识别方面，初步介绍了人脑与电脑的一点情况，下面再从逻辑思维的逐步推理方面把二者的功能大致比较以下，可以看出人脑更是地球上独一无二的优胜者。电脑在这个优胜者的控制下，也在向前进化。

逻辑思维过程或逐步推理过程，根据脑科学家的初步分析，需要全部脑细胞（约10¹⁰个）的协同作用，这个复杂的巨系统含有10¹³个突触。人脑的推理、论证、演绎、归纳、构思的物理化学机制很不清楚，而要设计一个能象人脑这样会推理的电脑，看来为时尚早。但埃姆宾德（Eimbimder）认为利用真空技术与集成电路的微型化，设计一个相当10¹⁰个元件的计算机不是不可能的。

上面就形象思维与逻辑思维，从进化方向上把人脑与电脑进行简单的对比，最后再从人脑潜在的创造性智能，来推想未来的电脑。在这里创造二字意味不断推陈出新。当然创造性与时间性并非线性关系，也不是必然关系；但是根据中国、印度、希腊等国古代文化中的其人其事，可以想到：人脑确实有潜在的正智与大智；否则人类的文化怎能从过去发展的现在，也不会从现在进化到未来。尽管地球文化不会无穷地进化下去，但一直到遥远的未来，还是要进化的；我们没有理由说：人类的科学技术在今天已到顶点。从太阳能的利用来说，目前远远未达极限。当然未来进化的面目是怎样的，现在很难估计。

既然我们不能排除人脑潜在有创造性的智能以及正智与大智，那么未来的电脑自己内部是否也潜在有这种智能，需要认真讨论电脑在人脑智能的开发下是一代一代的推陈出新的，当它的元件达到甚至超过大脑的细胞总量时，它是否也象人脑那样有潜在的智能，并离开人脑而自行开发“这种智能”。我们的答案是否定的。只要人脑存在一天，电脑的自动性是由人脑控制的。一旦地球上的好奇人脑死光了，电脑也就寿终正寝。这似乎涉及到人脑与电脑的神话了。