大腦儲存記憶容量有多少
大腦儲存記憶容量有多少
在人的一生中，大腦儲藏了大量的數(shù)據(jù)，那么大腦的容量相當于多大硬盤呢?大腦是如何儲存記憶的呢?接下來，學習啦小編跟你分享有關(guān)大腦記憶儲存的相關(guān)知識。
大腦儲存記憶容量
索爾克生物學研究所研究團隊利用實驗鼠的海馬體組織建立起一個三維模型，他們注意到一些不尋常的現(xiàn)象。
在某些情況下，一個神經(jīng)元的獨立軸突可以形成兩個突觸伸向另一個神經(jīng)元的一個獨立樹突。這表明，第一個神經(jīng)元似乎向接收神經(jīng)元發(fā)送了一個復制信息。
美國索爾克生物學研究所科學家近日對人類大腦突觸的存儲容量進行測量發(fā)現(xiàn)，平均一個突觸能夠存儲大約4.7比特的信息數(shù)據(jù)。這就意味著人類大腦的信息存儲容量至少為1帕字節(jié)，即1千萬億字節(jié)，這一容量比此前想象認為的人類大腦信息存儲容量要大10倍。
人類大腦突觸主要負責記憶存儲。如果說人類大腦信息存儲容量達到1帕字節(jié)，那么如此龐大的信息相當于大約兩千萬個四抽檔案柜所能夠存放的文字信息，或者相當于13.3年時長的高清電視錄像?？茖W家們此次研究成果發(fā)表于生命科學頂級期刊《eLife》之上，該成果同時解決了一系列長久以來的難題，如人類大腦為什么如此精力充沛?為什么能夠幫助工程師們制造如此強大的電腦?
該項研究負責人之一、美國索爾克生物學研究所科學家特里-塞吉諾維茨基表示，“這在神經(jīng)科學領(lǐng)域算是一顆真正的重磅炸彈。我們發(fā)現(xiàn)了解密海馬體神經(jīng)元是如何以較低能量實現(xiàn)高效計算的設(shè)計原理。通過對大腦記憶存儲容量的測量，保守估計這一容量應提高10倍，即達到1帕字節(jié)。”
大腦儲存記憶的方法
人類的記憶和思想是大腦中電波和化學活動的結(jié)果。這些活動的一個關(guān)鍵部分發(fā)生于神經(jīng)元的分支(好比電線的線路)相互作用于某些特定結(jié)點(即突觸)。一個神經(jīng)元的“輸出線路”(即軸突)與另一個神經(jīng)元的“輸入線路”(即樹突)相連接，信號以一種被稱為“神經(jīng)遞質(zhì)”的化學物質(zhì)沿著突觸傳遞，并告訴接收神經(jīng)元是否將電信號傳遞給下一個神經(jīng)元。每一個神經(jīng)元可以通過數(shù)千個這樣的突觸與數(shù)千個其它的神經(jīng)元聯(lián)系。盡管科學家已經(jīng)知道突觸的機能障礙可導致許多神經(jīng)方面的疾病，但突觸的真正工作機制仍然是個謎。較大的突觸相對比較強大，比中等或小型突觸更可能激活周圍的神經(jīng)元。
索爾克生物學研究所研究團隊利用實驗鼠的海馬體組織建立起一個三維模型，他們注意到一些不尋常的現(xiàn)象。在某些情況下，一個神經(jīng)元的獨立軸突可以形成兩個突觸伸向另一個神經(jīng)元的一個獨立樹突。這表明，第一個神經(jīng)元似乎向接收神經(jīng)元發(fā)送了一個復制信息。最初，研究人員并未在意這個復制品，因為在海馬體中發(fā)生這種現(xiàn)象的概率只有十分之一。但是，研究團隊成員湯姆-巴托爾意識到，如果他們能夠測量出兩種相似突觸之間的差異，就可能了解突觸的大小。“我們吃驚地發(fā)現(xiàn)，每一對突觸的大小差異非常小。平均說來，突觸的大小差異只有大約8%。此前沒有人去關(guān)注這么小的差異。”
由于神經(jīng)元的記憶存儲容量依賴于突觸的大小，那么這8%的差異就成了一個關(guān)鍵的因素。研究人員將這種差異列入他們的算法模型。巴托爾介紹說，“我們的數(shù)據(jù)表明，突觸的規(guī)模要比此前研究得出的結(jié)論大10倍以上。”在電腦術(shù)語中，平均一個突觸的信息存儲量約為4.7比特。塞吉諾維茨基認為，“這比此前任何人所想像的數(shù)據(jù)要高出大約一個數(shù)量級。”
這一發(fā)現(xiàn)成果也對大腦的驚人效率給出了一個合理的解釋。意識清醒的成人大腦可以產(chǎn)生大約20瓦持續(xù)功率，相當于一個昏暗的電燈泡。研究人員的發(fā)現(xiàn)成果還可以幫助計算機科學家研制超精確又極節(jié)能的計算機，尤其是那些采用“深度學習”或“人工神經(jīng)網(wǎng)絡”技術(shù)的計算機。塞吉諾維茨基表示，“大腦的這一技能完全可以為未來更先進計算機的設(shè)計指明方向。”
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