Ученые: человеческий мозг способен вместить весь интернет

Американские нейрофизиологи пришли к выводу, что объем памяти человеческого мозга в десять раз больше, чем считалось ранее. Это означает, что он способен вместить весь текущий контент интернета, сообщает журнал eLife.

Емкость человеческого мозга - не менее петабайта данных, что сопоставимо с сегодняшним объемом информации в интернете. Такой вывод ученые смогли сделать, как только пришли к пониманию механизма работы нейронов гиппокампа, центра памяти. Исследователи не скрывают, что оценки предварительные, и в будущем они могут быть пересмотрены в сторону повышения.

Физика и химия

Автор исследования Терри Седжновски из Института Салка в Ла-Хойе подчеркивает, что информация в гиппокампе хранится в виде электрических импульсов, которые передаются между нейронами, и в виде химических сигналов - ими нейроны также обмениваются друг с другом. Нервные клетки здесь сочетают высокую производительность и низкий уровень энергопотребления.

Математика

Чтобы определить объем памяти человеческого мозга, ученые создали полноценную трехмерную компьютерную модель участка гиппокампа размером с одну кровеносную клетку. Колоссальное число соединений между нервными клетками определило высокую вычислительную сложность задачи, однако работа всё же была завершена.

Модель показала, что некоторые нервные клетки соединяются с соседними нейронами несколькими синапсами примерно одинакового объема и размера и передают по ним копии одного и того же сигнала. При этом синапсы, которые связывают тот же нейрон с другими нервными клетками, имеют другие размеры и объем.

Дублирование необходимо, так как в каждом сеансе передачи данных вероятность успеха составляет около 60%. За счет встроенной в мозг системы «автоматической калибровки» синапсов их размеры увеличиваются или уменьшаются каждые две минуты в зависимости от получаемых сигналов и запросов из других частей мозга.

Информатика

Специалисты подсчитали типичное число синапсов разных размеров, соединенных с каждым нейроном гиппокампа. Это позволило им определить емкость единичного нейрона, а затем - и всей человеческой памяти.

Итак, каждый нейрон соединяется с соседними клетками синапсами 26 разных типов, причем каждый из них отличается от синапсов, расположенных рядом, на 8,3%. Таким образом, один нейрон гиппокампа может хранить 4,7 бита данных (26 - это примерно 2 в степени 4,7).

Ученые подчеркивают, что человеческий мозг является наиболее эффективным вычислительным устройством в мире. Он потребляет всего 20 Вт энергии, оперируя массивами данных, которые недоступны даже для суперкомпьютеров.

Практическая польза исследования вполне очевидна. Раскрыв модель работы синапсов, ученые попытаются воспроизвести свойства гиппокампа в современных вычислительных системах.

Комментарии: