Jak se liší mozek a procesor: Rakouský vědec, který stvořil ARM, to vysvětlil

Jak se liší mozek a procesor: Rakouský vědec, který stvořil ARM, to vysvětlil

Lze vůbec srovnávat křemíkový procesor s lidským mozkem? A jak z tohoto srovnání každá z těchto entit vyjde? O odpověď se na vídeňské konferenci We Are Developers pokusil Hermann Hauser, který má k čipům co říci, v roce 1978 totiž spoluzakládal Acorn Computers.

Pokud vám to nic neříká, jen připomenu, že se jednalo o cambridgeského výrobce počítačů, který se svého času těšil přezdívce „britský Apple.“ Ještě podstatnější je však to, že jeho první počítač, Acorn Archimedes, používal vlastní procesor Acorn RISC Machine, jehož zkratka dala později název dceřiné společnosti Advanced RISC Machines Ltd., kterou dnes známe pod názvem ARM Holdings. Ano, je to přesně to inženýrské studio, kde armáda hardwarových designérů vyvíjí a licencuje procesorovou architekturu ARM.

Neuron vs. tranzistor

Tak, po malém představení zpět k mozku a křemíku. Lze je tedy porovnat? Podle Hausera s notnou dávkou opatrnosti ano. Mozek a digitální čip sice fungují naprosto odlišné, ale některé základní aspekty zůstávají stejné. Podívejme se tedy na první slajd Hauserovy přednášky.

Klepněte pro větší obrázek
Neuron vs. tranzistor

Hauser v něm srovnává základní stavební jednotky obou entit: neuron a tranzistor. Oba vykonávají základní procesy. Jak vidno, křemíkový tranzistor je mnohem menší než neuron. Je maličký, až tisíckrát menší, člověk tedy (jen zdánlivě) zvládá miniaturizaci lépe než příroda. Informace v tranzistorech se také může pohybovat mnohem rychleji než v lidském mozku. Zatímco ten dosahuje taktu okolo 1 kHz, informace v tranzistorech se může měnit rychlostí až jednotek GHz.

Tím však ale nadvláda křemíku končí. Ve všech ostatních a naprosto rozhodujících faktorech totiž mozek vítězí. Tak především, mozek má mnohem více neuronů než procesor tranzistorů a neuron je mnohem složitější struktura než kus polovodče. Podstatnější je však to, že je mozek dokonalý paralelní počítač, kdy je každý neuron napojený na tisíce dalších neuronů a těchto spojení, synapsí, může být u dospělého člověka mezi 100-500 biliony.

Mozek vs. počítač

Dobrá, co další slajd? V otázce paměti opět vítězí naše technika. Zatímco my dokážeme vyrobit úložiště s kapacitou až 500 TB, mozek dokáže dle odhadů uložit 10-100 TB dat. To je docela málo, avšak problém spočívá v tom, že lidská paměť funguje diametrálně odlišně než vaše SSD a adresář C:/.

Naše paměť si totiž nemusí pamatovat vzpomínku v její celistvosti, ale mozek ji dopočítá. Představte si, že byste tímto způsobem uložili třeba fotografii JPEG. Nejednalo by se o přesnou matici pixelů, ale spíše o soubor záchytných bodů, na základě kterých by softwarová fotografie zrekonstruovala celou scénu.

Klepněte pro větší obrázek
Mozek vs. procesor/GPU

Mnohé počítačové experimentální neuronové sítě to už dnes umí a my se jejím nepřesným výsledkům usmíváme, ale srovnejte tento syntetizovaný obrázek třeba s vlastní vzpomínkou na scénu z loňských Vánoc. Vaše představa bude ještě mnohem hrubší.

Mozek nepotřebuje ukládat každý bit informace, aniž by o ni přišel, protože disponuje díky synapsím ohromným výkonem, pomocí které chybějící data dopočítá = odhadne. Vědci se podle Hausera shodují, že bychom jej mohli analogicky vyjádřit 10 petaflopsy až 1 exaflopsem.

Nejrychlejší superpočítačový cluster dosahuje změřeného výkonu 93 petaflopsů (biliard výpočtů za sekundu), ovšem férovější je mozek srovnávat s jednotlivým procesorem. Ty nejvýkonnější grafické karty dosahují jen 10 teraflopsů. Mozek je v tomto směru naprostý vítěz a to i s ohledem na energetickou efektivitu.

Zatímco petaflopsový sálový počítač si řekne i o megawatty elektrické energie, mozku stačí naprosto směšných 20 wattů! To je optikou lidských strojů poháněných elektřinou naprosté science fiction. A to i s ohledem na to, že se zdravý lidský mozek při práci zahřeje jen na oněch 36 stupňů Celsia.

Oko vs. kamera

Na závěr ještě jeden slajd Hauserovy přednášky: náš klíčový smysl, tedy zrak. Zde už lidská schránka trošku selhává. Jistě, naše oko hravě strčí do kapsy každou běžnou kameru a fotoaparát, nikoliv však ty specializované, které mohou zachytit nejen mnohem širší záběr vlnových délek, ale mají také vyšší obnovovací frekvenci a rozlišení.

Klepněte pro větší obrázek
Lidské oko vs. kamera
Diskuze (21) Další článek: Procesory Zen 2 přijdou začátkem příštího roku a vyrobíme je 7nm technologií, slibuje AMD

Témata článku: Apple, Počítače, SSD, Čipy, Procesory, Neuronová síť, Mozek, ARM, JPEG, Arm Holdings, Dceřiná společnost, Křemíkový tranzistor, Notná dávka, Vlnová délka, Lidská schránka, Celá scéna, Záchytný bod, Neurony, Loňské vánoce, Široký záběr, Tranzistor, Acorn RISC Machine, Ohromný výkon, Základní proces, Základní aspekt

Určitě si přečtěte