和超級計算機相比，我們的大腦真的很弱嗎？

縱觀人類的發展史，電子計算機（也稱電腦）絕對是一個劃時代的產物，憑藉著強大、精準的計算能力，電子計算機一舉將人類從繁複、枯燥的工作中解脫出來，使科現代科技的發展程序得到了極大的提升。時至今日，大到探索宇宙，小到我們的衣食住行，人類社會的各個領域已經和電子計算機密不可分。

電子計算機的計算能力有多厲害？可以這麼說，隨便拿一臺現在的普通電腦，它的計算速度都是以每秒種多少億次來計算的。看到這裡，也許有人會奇怪電腦這麼強的計算能力，到底用到了什麼地方了？這裡舉個例子來說明。

就拿我們平常愛玩的電腦遊戲來講，我們在電腦螢幕上看到的遊戲畫面，其實是由很多極小的點組成，這些點就被稱之為畫素。電腦螢幕上每一個固定的遊戲畫面，叫做一幀，通常每一幀都是由上百萬個畫素組成。我們之所以看到遊戲畫面是動態的，就是電腦在一幀一幀的播放這些畫面，這個道理和以前的動畫片一樣。一般來講，電腦需要每秒鐘播放至少30幀，我們才可以看到流暢的畫面。

我們可以看到，當我們在玩電腦遊戲的時候，電腦在每一秒鐘都需要處理數量以千萬計的畫素，除此之外電腦在處理影象的同時，還要處理其他的很多資料，比如聲音、遊戲裡的邏輯運算以及與作業系統的協調等等。如此龐大的計算量，也只有現代的電子計算機能夠勝任。

而將電腦的計算能力用於單純的計算，那就顯得很恐怖了，比如說一些科研領域需要的複雜計算，如果用人工計算的話，可能需要幾年甚至幾十年，但是對於電腦來說，也就是分分鐘的事。

注意，以上所講的只是普通的電腦，而超級計算機的運算速度是普通電腦的上百萬倍！根據相關資料，目前世界上最強的超級計算機“頂點”，它由4608臺頂級電腦伺服器組成，其浮點運算速度高達每秒鐘20億億次！

而在日常生活中，我們的大腦要進行一些簡單的加減乘除都考慮半天，如果數字多了，或者是數字的位數多了，我們還很容易出錯。不要說和超級計算機相比，就算是比超級計算機弱百萬倍的普通的電腦，我們的大腦也無法與之相比。這似乎說明了，我們的大腦比超級計算機要弱很多，但是事實真的是這樣嗎？我們接著再來講。

先看看我們的大腦的結構，大腦由大約1000億個腦細胞組成，每一個腦細胞大概有幾百條腦神經，每一條腦神經上又有幾百個突觸，而每一個突觸上面，又有幾百上千個可以用來交換資訊的蛋白質。如果以每一個突觸與一個電腦的電晶體相比的話，我們的電腦至少集成了幾千億的電晶體，而目前高檔的電腦CPU（中央處理器），也僅僅是集成了幾十億的電晶體。

再來看看計算速度，根據研究，人腦的所有突觸上的蛋白質都可以同時運動，這也就意味著我們的大腦是一套平行計算系統。因為突觸上的蛋白質之間平均距離僅有幾奈米，所以在這個距離上，生物電可以在一秒鐘之內執行幾千億次之多。因此，理論上來講，我們大腦的計算速度至少為每秒鐘 1 x 10^27 次，直觀一點，是

每秒鐘 1，000，000，000，000，000，000，000，000，000 次！

怎麼樣，被我們的大腦震撼了吧？然而這還沒完！我們知道，電腦的電路狀態只有“開”和“關”這兩種狀態，也就是說目前的電腦其實只認識 0 和 1 的，從本質上說，電腦就是透過對0 和 1 這兩個數字的組合進行計算的，比如我們要電腦執行一條簡單的指令，就必須把這和指令翻譯成很多的 0 和 1組成的機器語言，才能得到電腦的執行，反之亦然。

電腦的這種特性，大大的降低了電腦計算的效率，而我們大腦裡的“電路狀態”就不一樣了，組成蛋白質的氨基酸，會在大腦裡形成很多種狀態，這無疑使我們的大腦的計算效率有了本質上的不同。美國加州大學的物理學家馬修。菲舍爾（Matthew Fisher），曾在他發表在《物理學年鑑》的論文中指出，我們的大腦其本質就是一臺非常強大的量子計算機。

量子計算機機有多強，大家肯定是知道的，雖然我們的科學家們在這方面做了很多的努力，但是到現在為止，並沒有任何真正意義上的量子計算機問世。事實上，很多科學家都估計，當人類製造出量子計算機後，人類的文明必將出現一個飛躍。

那麼問題來了，既然我們的大腦這麼厲害，為什麼我們感覺不到呢？

其實我們的主觀意識並不是大腦完全的主人，在很多時候，大腦都是在自發的工作。它控制著我們身體的每一個組成部分，例如呼吸、心跳、內分泌、視覺、聽覺等各種感官……等等，實際上，我們的一舉一動都是由大腦經過大量計算生成的結果。

你現在要拿起一個杯子喝水，我們只需要一個簡單的念頭，而剩下的事情，比如說如何調動各個肌肉纖維、如何計算地球重力、如何保持運動中的穩定、如果精準的控制手的力量使水杯準確地送到嘴邊……等等，它們都由大腦自發的完成，不需要我們費神。在我們的平常生活中，我們會做出更多、更復雜的運作，也就是說，我們的大腦隨時都在進行著大量的計算。

需要知道的是，組成我們身體的細胞的數量至少是40萬億個，而這些細胞絕大部分都是在大腦的調控下互相協作。在這個過程中如果出了什麼錯漏，我們的身體就會生病甚至死亡，而現實卻是絕大部分人都是健健康康的活著，由此可以想象大腦的準確率有多高，也可以知道它的計算量有多大！

不相信？你讓超級計算機來控制一個機器人打一場羽毛球看看？如果超級計算機可以說話的話，它肯定會問你很多問題，比如“你必須告訴我每一次擊球的細節，我應該站在什麼地方，在什麼時候，用多少力量，怎麼揮動球拍，什麼角度……”等等一大堆的問題。這些細節要是出了一丁點的差錯，這個機器人就打不到球了，就更不要說應付球場上瞬息萬變的情況了。

綜上所述，我們的大腦和超級計算機相比，可以說是完勝！

好了，今天我們就先講到這裡，歡迎大家

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