大脑与电脑的区别

17 Mar 2025 | 5 分钟阅读

认知科学人工智能领域,区分大脑电脑非常有帮助,在这些领域,人脑被用来构建人工神经网络以生成专家系统。大脑和电脑之间的第一个区别是,大脑可以在没有数据的情况下运作,而电脑只需要少量数据就能运作。

大脑是一个富有创造力和想象力的器官,而电脑无法自行创造新事物;它需要一些程序或软件来实现这一点。大脑还具有常识推理和理解能力。

大脑

Difference Between Brain and Computer

人脑是一个高度复杂和抽象的系统。它包含100亿神经元,每立方厘米皮质大约有1012突触呼吸、看、说、听、走、想象、体验、学习、闻、思考、监控做决定都是我们大脑同时执行的功能。这些任务需要大量的处理能力。

人脑的记忆用于编码、保留、存储以及随后的信息和过往经验的提醒。它是所有学到的过程和事物被保留下来的地方。神经元负责整个过程。由突触组成的神经元是作为我们大脑存储单元的活细胞。

我们的大脑中有超过125万亿个突触,每个神经元连接到10000个或100000神经元。为了存储一个字节的数据,需要2000亿个神经元。然而,大脑的存储容量是无限的。

人脑不遵循任何像计算机网络那样的拓扑结构。它会改变其拓扑结构,并在一个人学习新东西时创建新的连接。另一方面,人脑中的信息检索是一个复杂的过程,它首先获取相关信息,然后以任何方式进行表示。

大脑只需要大约1800卡路里就能完成上述任务,而电脑则需要更多的电力。

电脑

Difference Between Brain and Computer

电脑是一种进行计算的电子设备。它能够在短时间内执行多项计算。然而,当我们把人脑和电脑相比时,电脑就远远落后了。因为电脑无法执行一个普通小孩的大脑可以执行的任务,例如识别手写模式、区分不同的声音、创造新事物等等。

电脑由多种电子元件组成,如逻辑门、晶体管、电容器、二极管、集成电路等。这种电子元件的组合使得处理速度极快(可在纳秒内完成)。

电脑的存储量各不相同,并且随着内存技术的进步,内存容量在增加,而内存大小在减小。另一方面,电脑内存可分为两种:主内存和辅内存。主内存用于保存需要快速访问或更新的数学运算的临时值。

当电源关闭时,这种内存内容会消失。硬盘、可移动磁盘和磁带驱动器等辅内存用于存储需要长期保存的数据,例如系统数据程序和其他文档。最小的可寻址内存单位是字节。

为了通过多种网络设备(如集线器、卫星、交换机、工作站节点)在计算机之间建立连接,使用了星型、总线型、网状环型等拓扑结构。

连接世界各地如此多的计算机需要很长时间。术语LAN(局域网)、MAN(城域网)和WAN(广域网)用于根据其覆盖范围对网络进行分类。客户端和服务器架构用于从互联网检索信息。电脑的处理速度更快,能耗在吉瓦(gigawatts)级别。

大脑与电脑的区别

Difference Between Brain and Computer
参数大脑电脑
构建它由神经元和突触组成。它由集成电路、晶体管、电容器、二极管等组成。
内存能力100 千万亿次浮点运算(每秒 100 万亿次计算)。1 亿兆字节。
内存密度107 个电路/cm31014 位/cm3
信息存储以电化学和电脉冲的形式存储。以数字和符号形式(即二进制位)存储。
备份系统内置备份系统手动构建备份系统。
能耗12 瓦功率吉瓦功率。
可靠性和易损性大脑是自组织、自维护和可靠的。计算机执行单调的工作,无法自我纠正。
结构组织自组织预编程结构
并行性大量有限
输入/输出设备感官器官键盘、摄像头、鼠标、网络等。
信息处理能力低 高
信息传输使用化学物质在神经元中触发动作电位。通过编码的电信号进行通信。
尺寸和重量大脑的体积为 1500 立方厘米,重量约为 3.3 磅。重量和尺寸可变,从几克到几吨。
内存增长每次通过连接突触链接来增加。通过添加更多内存芯片来增加。

大脑和电脑之间的主要区别

  • 大脑可以拥有100 千万亿次浮点运算的内存,密度为每立方厘米107 个电路,而计算机内存有100 亿兆字节,密度为1014 位/立方厘米。大脑中的内存通过连接突触链接瞬时发展,而对于计算机,需要额外的芯片来扩展内存。
  • 大脑是自组织的,而计算机有预定的结构。
  • 大脑同时使用电化学和电磁形式来存储信息。信息以符号和数字形式存储在 c
  • 在大脑中,信息通过化学物质传输以在神经元中触发动作电位。另一方面,在计算机中,信息以符号和数字形式存储。
  • 大脑有一个内置的备份系统,其中功能通路会替换损坏的通路。另一方面,计算机上的备份系统是手动创建的。
  • 大脑的能耗低于计算机。
  • 虽然大脑的处理能力是无限的,并且支持在线处理,但由于神经元移动缓慢,大脑处理信息的速度较慢。另一方面,由于晶体管速度快,计算机的处理能力非常可观。

结论

大脑和计算机之间最重要的区别在于,大脑默认使用数字系统运行,而计算机使用二进制语言运行,并且大脑通过经验学习使用启发式方法。另一方面,计算机学习的是内存中存储的东西(分布式学习)。


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