На вопрос, сколько информации вмещает человеческий мозг, ответить не так просто. Хотя бы потому, что само сравнение далеко не точное. Механизмы работы памяти компьютера и мозга сильно отличаются. Тем не менее для ученых это не причина останавливаться.
Нейрологический эквивалент
Всем известно, что в информатике наименьшая единица данных — это бит, сокращение в переводе с английского означает «двоичное число». Бит может иметь одно из двух двоичных состояний: 0 или 1. 8 бит составляют байт. Комбинируя биты, человек может хранить больше информации. Например, используя 2 бита, можно сохранить 4 разных состояния: 00, 01, 10 или 11. Но ученые по-прежнему спорят, каким же может быть так называемый нейрологический эквивалент.
Поскольку бит — это самая маленькая единица хранения в компьютере, один из возможных подходов — сравнить один бит с одним синапсом в мозге. Синапс – место контакта между двумя нейронами, в котором происходит обмен информацией. Именно синапсы являются рабочим звеном памяти, наименьшей функциональной единицей, совсем как бит. И ранее предполагалось, что так же, как и биты, они имеют два состояния: включено и выключено.
Итак, в человеческом мозге примерно 250 триллионов синапсов. Если приравнивать синапс к биту, то получается, что в мозге хранится около 30 терабайт, или 30 триллионов байт данных. Однако, все намного сложнее. Сигналы от нейронов в синапсе могут различаться по размеру и силе, и это напрямую влияет на память. Вместо того чтобы просто быть включенным или выключенным, синапс несет сигнал с различной степенью силы. Различия в силе синапсов связаны с тем, насколько хороша память. Если синаптическая сила мала, человек вряд ли что-нибудь вспомнит, и наоборот.
Некоторое время считалось, что синаптический сигнал может быть только маленьким, средним или большим. С тремя возможными состояниями это сделало бы синапс эквивалентным 1-2 битам, что уже превышает ранние подсчеты.
Сколько состояний имеет один синапс?
Исследование, проведенное в 2015 году, показало, что один синапс способен иметь до 26-ти возможных состояний. Ученые измерили силу двух синапсов, исходящих от одного и того же нейрона. Они дали предварительную оценку, что у каждого будет одинаковая сила, однако, разница была в 8%. Не стоит забывать, что эти два синапса исходили от одного и того же нейрона.
Когда исследователи сократили данные, разница в 8% привела к 26-ти различным синаптическим состояниям. Такое количество потенциальных состояний увеличивает синаптическую силу, которую может демонстрировать один нейрон. Таким образом, выходит, что один синапс способен хранить почти 5 битов. Следовательно, человеческий мозг имеет около 86 миллиардов нейронов, в то время как один нейрон может иметь тысячи синапсов. Получается около 250 триллионов синапсов в мозге. Если провести перерасчет с 5-ю битами на синапс, то получится около 150 терабайт данных.
Важно отметить, что эти теоретические оценки являются лишь приблизительными. В действительности невозможно точно знать, сколько данных может хранить мозг. Кроме того, действия компьютера и мозга существенно отличаются. Но факты остаются фактами. Человеческий мозг — совершенное и сложное создание, и благодаря ему возможности человека безграничны.