为什么要研究类脑芯片
姓名：贺文琪
学号：19021210758
【嵌牛导读】一个三岁小女孩在自然历史博物馆中看到一个长腿的动物模型时说“骆驼”，事实上她只是三个月前在一本图画书中首次看到了骆驼的卡通形象。这件她一瞬间完成的事情如果用计算机来做的话，却需要有巨量的数据、复杂的算法和强大的硬件支持。
【嵌牛鼻子】计算机与人脑
【嵌牛提问】我们研究类脑芯片有什么意义？
【嵌牛正文】
当前如日中天的“人工智能”和“深度学习”（如围棋对弈、语音识别、同步翻译等），大多数不是在用户终端（如手机）完成的，而是在云端的巨型服务器完成的（人脑干同样的事情，却不需要这个）。今天称之为“电脑”的计算机，其实与人脑有相当大的差距，无论在功能上还 是在性能上都是如此，原因是计算机的体系架构和运作原理都与人脑差距甚远。即使在不久的将来，计算机的信息处理速率逼近了人脑，其所消耗的功率和占用的体积仍然比人脑至少大1万倍。
计算机与人脑的比较：
1、相同之处：
构成计算机的集成电路芯片内部元件的特征尺寸已与人脑神经元的尺度相当，而集成电路的规模及复杂度也已接近人脑神经网络的规模及复杂度。到2020年，全球最快的超级计算机的运算速度可达到人脑级别的下限 ，但要完整实现人脑神经网络的运算功能仍然有很长的路要走。
2、不同之处：
能耗体积：人脑神经组织的能耗约为人体总能耗（～100W）的20%（～20W），而目前最快的超级计算机的能耗已经大于2000万瓦。人脑神经组织的重量约为1.3公斤，大约是目前最快的超级计算机的重量的万分之一，体积也是如此。人脑单位能耗的运算速度不如手机处理器（每秒1000亿次运算，能耗为几瓦），但信息的综合处理速度远高于后者。
学习能力：人脑可以进行快速、连续和累积的学习，而计算机不行。动态重构：神经元每天有40%的突触会被新生成的突触所代替，形成神经元之间新的互连关系，并构造新的记忆内容，而且这种更新不会影响原有记忆。模糊表达：计算机采用0和1来表达信息，改变1bit或改变一个字母（如fire改为fare）意义就完全变了。人脑采用神经元集合中的少数神经元来表达信息，如表达“猫”只需1万个神经元中的100个活动神经元。每个活动神经元表达的是不同的特征（如宠物、毛皮、爪子等），少数神经元的更新并不会改变整体印象，因此人脑的健壮性（容错及抗干扰能力）远优于计算机。
实现机制：计算机处理数据总体上是串行的，而人脑是并行的。人脑由近千亿个神经元和近百万亿个突触互连点构成，同一时刻会有数百万个神经元被激活，每个神经元以并行方式与另外数千个神经元发生联系。计算机的处理器与存储器有明确的分工，人脑的神经元对信息的处理与存储是一体化完成的。计算机对信息的表达和处理结构是唯一确定的，而人脑对于信息的表达是模糊的，处理结果是多元化的。
大脑的最外一层称为大脑皮质。大脑皮质有许多沟（向下凹陷）和回（向上突起），这就大大增加了皮质的表面积。
**大脑皮质的表面积约1/4平方米，神经细胞数约100多亿。每一个神经细胞又与数以千记的神经细胞发生联系，形成极为复杂的网络。
神经网络是各种心理活动的生理基础。 大脑皮质的活动有它的规律，了解其中的一些规律对开发智力有很大帮助。
1、 优势原则：人们学习和工作的效率与有关的大脑皮质区域是否处于"优势兴奋”状态有关。
2、 镶嵌活动原则：脑是人体的"司令部”，在司令部里有着十分细致的分工。当人在从事某一项活动时，
只有相应区域的 大脑皮质在工作（兴奋），与这项活动有无关的区域处于休息（抑制）状态。随着工作性质的转换，
大脑皮质的工作区与休息区不断轮换，好比镶嵌在一块板上的许多小灯泡，忽亮、忽灭，闪闪发光。这种"镶嵌”式活动方式，
使大脑皮质的神经细胞能有劳有逸，以逸待劳，维持高效率。就语言中枢来说，分为四区，分别与读、写、听、说有关。
3、动力定型：若一系列的刺激，总是按照一定的时间、一定的顺序，先后出现，当多次重复后，这种顺序和时间就在大脑皮质上"固定”下来，
有了规律。每到一定时间，大脑就"知道”某种活动该干什么，提前做了准备。这种大脑皮质活动的特性就叫"动力定型”
4、 睡眠：睡眠是大脑皮质的抑制过程。有规律的、充足的睡眠是生理上的需求。睡眠可使人的精神和体力得到恢
想象它是一种特殊的思维形式。是人在头脑里对已储存的表象进行加工改造形成新形象的心理过程。
想象与思维有着密切的联系，都属于高级的认知过程，它们都产生于问题的情景，由个体的需要所推动，并能预见未来。
你有没有听说过有人有意念移物的特意功能？
听说过就对了，这不是宣扬迷信，而是的的确确存在的一种现象。
就像很多人不相信气功一样。
为什么他们不相信，就是因为电视剧里面把功夫弄的悬而又悬，夸张的太厉害。
其实气功是真实存在的。
因为我是学中医出身的，所以对这方面也了解一点。
有些老师就是会气功。
也许别人会拿他们开玩笑，但那都是外行。
举个最实际的例子。
看过正大综艺的用肚皮吸碗拉火车，吊飞机吧？那不会气功行吗？
说到这回归你的正题。
气究竟是什么东西？
也许就是你所说的磁场。
以人类现在的科技水平，还没有把人体的一切，还别说一切，也许只是几万分之一甚至几亿分之一研究透彻。
所以，别说解释不了的就是不可能。
只能说这样的人愚昧。
首次证明人脑细胞在体外也有智力，写《人类简史》的赫拉利看了会怎么说？关于“体外智力”的研究有了新进展，一项来自哈佛大学医学院、波士顿儿童医院和阿肯色州大学联合开展的研究发现，即使在体外培养的人脑细胞也能完成思考。这是第一次通过体外培养的人脑细胞也能思考，并与脑细胞的神经元有关联。这项研究引起了很多人的关注和兴趣。
这项研究显示，人脑的神经元在体外也能参与思维。研究人员认为，通过开发人脑神经元来识别特定的认知任务，以及评估其产生、加工和学习能力，将有助于开发人类认知治疗方法。研究人员表示，这项研究将有助于人们开发用于控制认知能力的技术以及开发针对特定认知任务的工具。该项研究是第一次通过体外培养的人脑神经元来实现认知功能，而之前，认知功能主要是由由人体神经元所产生。
这一实验主要通过实验设计来测试人是否能在体外培养的细胞也能有相应的认知能力。研究人员把培养皿中的人脑细胞分为三组：实验组和对照组，每个实验组都从一个健康捐赠者身体中提取了一种健康的细胞，并将它们植入到实验组和对照类之间。经过2个月后，他们在实验组和对照类的老鼠大脑中提取一种新的器官，名为“脑脊液”(brain cells)。为了让人脑细胞能思考，实验人员在其中使用了一种特殊设计(permanent stimulator)的培养皿，将这种培养皿固定在老鼠大脑中。
科学家们发现，在体外培养的人脑细胞在某些特定条件下可以和小鼠的神经元进行交流，产生一种信号，从而表达到小鼠大脑的细胞中，导致小鼠出现记忆受损，学习能力降低。虽然目前无法直接证明这些研究结果，但还是可以从动物实验中得出结论。因此哈佛大学的研究人员计划通过基因编辑技术，将动物培养成人脑细胞，让它去“学习”，让动物能够更好地理解外界环境和反应。我们在人类身上就发现了很多有关大脑运转、思考以及记忆方面的研究。
人脑掌管记忆的是大脑海马结构和大脑内部的化学成分变化。
海马结构：海马结构系大脑半球皮质内侧缘的部分，属于古老皮质。此结构包括胼胝体上回、束状回、齿状回、海马、下脚、海马回沟的一部分。
由于新皮质极度发展，把此部皮质推向半球的内侧面，它在海马裂和脉络裂之间，随颞叶的发展弯向下，再转向前，自室间孔到侧脑室下角的尖端，构成弓形灰质区，但各部发展不均匀。
扩展资料记忆种类
按保存时间
1、瞬时记忆
瞬时记忆又叫感觉记忆，这种记忆是指作用于人们的剌激停止后，剌激信息在感觉通道内的短暂保留。信息的保存时间很短，一般在0、25～2秒之间。瞬时记忆的内容只有经过注意才能被意识到，进入短时记忆 。
2、短时记忆
短时记忆是保持时间大约在1分钟之内的记忆。据L·R·彼得逊和M·J·彼得逊的实验研究，在没有复述的情况下，18秒后回忆的正确率就下降到10%左右。
如不经复述大约在1分钟之内就会衰退或消失。有人认为，短时记忆也是工作记忆，是一种为当前动作而服务的记忆，即人在工作状态下所需记忆内容的短暂提取与保留
参考资料来源：百度百科—海马结构
参考资料来源：百度百科—记忆 （人类思维中信息内容的储备与使用过程）
