AI代替不了人类？科学家发现大脑致命弱点，还不如老年机的内存大

十大品牌 2025年10月26日 03:45 0 aa

前言

人们总爱将大脑比作计算机，深入探究便会发现，这台“天然生成”的生物计算机，配置实则颇具“反套路”特征。

明明拥有百万级运算核心，却运行着比老式钟表还慢的主频；能接收千兆光纤级别的感官数据，输出时速度却堪比上世纪的拨号上网。

这些看似矛盾的“参数”，实则藏着生物进化数亿年沉淀的智慧，那如果将人体比成电脑，人会是什么配置呢？

百万核心与“龟速”主频的平衡术

若以计算机中央处理器（CPU）类比，大脑的“处理器”首先呈现出显著反常性。

计算机的晶体管如同“翘板开关”，仅能实现0与1的二元逻辑，逻辑清晰。

而大脑中负责信号传递的突触，更接近“旋钮式开关”，不仅可实现开关功能，还能调节信号强弱。

例如人们对“甜味”的感知，会因上次摄入的是糖果还是蜂蜜而产生细微差异，这便是突触在动态调整信号强度，其编码方式远比二进制灵活。

经科学经典教材中存在一个经典估算：成人大脑约包含100至500万亿个突触，这一连接规模相当于480至2400块英伟达B200图形处理器（GPU）堆叠而成的规模。

更值得关注的是，一群紧密协同工作的神经元可构成一个“运算核心”，从这一角度看，大脑无疑是一台“百万核心处理器”，其核心数量远超当前最先进的服务器。

但这台“百万核心处理器”的主频却低得超乎寻常。

根据神经能耗估算，人脑中每个神经元平均每秒仅放电0.1至2次，换算为主频即0.1至2赫兹（Hz）。

要知道，普通中央处理器（CPU）的主频早已达到3至4吉赫兹（GHz），两者频率相差20至300亿倍。

不过这一现象并非“性能不足”，而是大脑的“节能智慧”体现。

人行走在街上时，眼睛观察行人、耳朵聆听鸟鸣、鼻子感知花香，这些信息均由大脑并行处理。

视觉皮层的神经元负责识别颜色与形状，听觉皮层的神经元负责处理声音频率，百万核心同步工作，直接弥补了“低主频”的短板。

更值得关注的是，若按“一次突触放电等同于一次浮点运算”估算，大脑的等效算力介于10¹³至10¹⁵次浮点运算每秒（FLOPS）之间，这一水平处于一块RTX3060Ti显卡与2010年中国天河一号超级计算机之间。

但需注意，天河一号满负荷运行时功耗需数兆瓦，而大脑仅需20瓦功耗。

这相当于用一盏台灯的电量，驱动一台接近超算性能的“机器”，其“能效比”是当前所有人工计算机都无法企及的。

带宽与存储的反差

若说算力决定“运算速度”，带宽则决定“数据传输效率”，而大脑的带宽呈现“漏斗形设计”——上层传输能力惊人，下层却窄得超乎想象。

最顶端的感官输入端，带宽堪比千兆光纤。

2025年发布的一篇论文测算，人眼的原始输入带宽接近1.6吉比特/秒（Gbps），相当于每秒可传输200张高清图片。

但这些数据不会直接输送至大脑核心区域，需先经过视神经这一“中间总线”，此时带宽随即降至100兆比特/秒（Mbps），相当于将千兆光纤替换为百兆网线。

待大脑处理完成后，真正向外界输出的有效信息（如语言表达、文字书写），带宽仅剩余10比特/秒（bps），比56千比特/秒（Kbps）的拨号上网速度还慢5600倍。

这一现象的核心原因在于“并行处理”与“串行处理”的机制冲突。

感官系统采用高度并行模式：眼睛拥有上亿个感光细胞，耳朵拥有上万个毛细胞，可同时处理各类信息；但负责思考与决策的中央认知系统采用“串行工作”模式。

人无法同时专注进行撰写报告与接听电话两项任务，必须待前一项任务结束后才能启动后一项，这便是心理学中的“心理不应期”。

但从另一个角度看，这种“窄输出”实则是一种保护机制：它迫使人类筛选关键信息，例如开会时仅记住核心要求而非会议室吊灯颜色，反而提升了思考深度。

再看存储机制，大脑与采用“冯・诺依曼架构”的计算机不同，属于“存算一体”模式——突触既承担运算功能，也负责存储任务。

2015年的一项研究发现，突触的“信号强度调节”并非连续过程，而是划分为26个档位。

依据香农信息熵公式计算，单个突触可存储4.7比特数据。

若按100万亿个突触计算，大脑的理论存储容量可达58.75太字节（TB），但这仅是“理论上限”。

实际可用存储容量需经过两次折算：首先大脑采用“稀疏激活”模式，仅有约10%的突触真正参与记忆存储。

其次这些记忆还会进行“冗余备份”，与朋友的合照，会在视觉皮层（负责记录画面）、海马体（负责记录时间）、杏仁核（负责记录情绪）等区域同时编码，避免因某一区域受损而导致记忆丢失。

如此计算，大脑的“有效硬盘容量”约为580吉字节（GB），虽不算庞大，却足以容纳人生中的关键记忆。

此外这种“冗余存储”机制还为人工智能（AI）研究提供了启发，当前的稀疏分布式记忆模型，便是模仿大脑的抗干扰设计，以部分存储容量换取更高的可靠性。

内存的“迷你”与功耗的“极致”

谈及大脑的“内存”，情况更为有趣——其“工作记忆”（相当于计算机内存）容量小得惊人。

认知科学的主流观点认为，成年人的工作记忆容量仅为3至4个“信息块”。

例如记忆电话号码13812345678时，大脑会自动将其划分为“138”“1234”“5678”三个信息块，一旦信息块数量超过5个，便难以记住。

换算为存储容量，这一数值仅为几百字节，最多不超过1千字节（KB），大致相当于早期诺基亚手机中几条短信的容量。

但这“迷你内存”亦有其独特运作方式，大脑会通过“组块优化”提升使用效率。

例如记忆英文单词时，人们不会逐字母记忆“C-O-M-P-U-T-E-R”，而是直接记忆“computer”这一完整信息块。

更为高效的“记忆宫殿”技巧，是将需记忆的内容与熟悉场景相关联，例如将“牛奶”“面包”分别与家中的冰箱、餐桌相对应，通过调动空间记忆来扩展“内存”的使用效率。

这如同通过巧妙收纳，在狭小空间内容纳更多物品。

而这所有配置的核心约束，实则是“功耗”限制。

大脑的功耗仅为20瓦，与2020款MacBookAirM1的满载功耗基本相当，但其质量仅占人体总质量的2%，却消耗了人体约20%的基础代谢能量。

对人体而言，大脑已是当之无愧的“能耗大户”。

生物进化无法为大脑“升级电源”，只能在有限能耗范围内寻求最优解决方案：通过百万核心并行运算弥补主频不足，通过冗余存储提升可靠性，通过小内存设计节省能量，最终实现“低功耗高智能”的平衡状态。

结语

如今回顾，将大脑比作计算机，并非为比较“参数高低”，而是为了理解生物进化的智慧。

大脑无需像超级计算机那样追求极致运算速度，而是以最节省能量的方式，实现感知、思考与记忆的灵活协同。

这或许也为人工智能（AI）发展提供了启示：真正的智能并非通过堆砌算力与存储实现，而是需像大脑一样，在资源约束下找到最为巧妙的平衡。

毕竟仅用20瓦的能量便支撑人类构建起文明、艺术与科学体系，这才是大脑最为出色的“配置”。

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