Сколько возможных состояний имеет мозг?

Предположим, у меня есть коробка, внутри которой находится свет, который может быть либо включен, либо выключен: он имеет ровно два состояния.
Предположим, я хотел сделать некий «моментальный снимок» состояния этого устройства и сохранить всю информацию о нем, чтобы, если бы у меня в какой-то момент появилось другое устройство с достаточно идентичным оборудованием + окружением и способом записи всего состояния на этот устройство, я мог бы воссоздать состояние этого ящика. Существует n = два возможных состояния (поэтому для хранения состояния потребуется log2 (n) = 1 бит).

Теперь предположим, что моя коробка — это мозг. Сколько с точностью до порядка величины возможных состояний имеет мозг?

Предположение, что это мозг взрослого человека, может быть наиболее полезным ответом на этот вопрос, но если у вас есть более веские ответы для мозга других животных, пока мы ждем ответа для людей, не стесняйтесь публиковать ответ, в котором излагается это предположение.

Я предполагаю, что то, как вы определяете состояние мозга, зависит от вашего уровня анализа (молекулярного, химического, одиночной клетки, клеточной популяции, колебаний, регионов, сетей и т. д.).
@mrt, определяющий этот уровень, является частью проблемы вопроса. Однако это определенно больше, чем одна клетка.
Что ж, я не уверен, что мы действительно можем уменьшить мозг до определенного уровня, поэтому вам, вероятно, придется рассмотреть их все (каждый из которых имеет разную информацию). Но даже тогда не совсем ясно, что такое «состояние» и является ли идея «состояний мозга» вообще теоретически последовательной. Но я недостаточно знаю математику или теорию, чтобы что-то утверждать с уверенностью. ;)

Ответы (1)

2 2 752 000 000 000 000 000 000 штатов

Отказ от ответственности: очевидно, что это очень грубая и неточная оценка (фактически, для простоты игнорируются некоторые очевидные параметры). Как выразился Скотт Э. Пейдж: «Даже далекие от точности модели могут нас чему-то научить.

Если рассмотреть конструкцию будущего искусственного мозга, можно сделать следующие грубые предположения:

  • 32-битного представления с плавающей запятой должно быть достаточно, чтобы зафиксировать эластичность синапса.
  • В мозгу около 86 миллиардов нейронов . Связность которых может быть представлена ​​квадратной матрицей размера 86*10 18 (86*10 9 в степени 2). Каждое соединение является взвешенным, 32-битным с плавающей запятой.

В результате получается 86 * 10 18 * 32 бита =

2752000000000000000000 бит (2,75 секстиллиона).

Эти многие биты приводят к этим многим состояниям:

2 2752000000000000000000

или:

Скриншот Wolfarm Alpa не может показать целое число

Очевидно, это очень грубая оценка — вы не учитываете, например, мембранный потенциал, хотя можете утверждать, что отбрасывания мембранного потенциала при сохранении нейронной связи и синаптической силы должно быть достаточно, чтобы «воспламенить» замороженный мозг.

Возможно, более важно то, что сетевая структура может быть представлена ​​матрицей, но чаще представлена ​​разреженной матрицей — ни один нейрон не связан со всеми другими нейронами, я считаю, что 1000 — это среднее значение, а некоторые источники утверждают, что существует около 1000 триллионов синаптических связей. связи.

Простите мое невежество (о теории информации, вычислительной нейронауке), но эквивалентно ли состояние биту?
@mrt Я не уверен, что понял вопрос. Конечно, в представлении состояния бит имеет свое место?
Хм, ясно, что я не в своей тарелке, лол. Это логика, что если есть X битов, и каждый бит может принимать значение 0 или 1, то есть 2 Икс состояния? О, подождите… неважно. Мне тоже не хватает всего расчета подключения.
@mrt, возможное количество возможных значений в любой системе счисления равно (количество возможных значений цифр) ^ (количество цифр). Две десятичные (с основанием 10) цифры могут представлять 100 значений (00..99); Три двоичных разряда (с основанием 2) могут представлять 8 значений (0..7). Количество возможных значений также представляет собой количество уникальных комбинаций цифр.
Что касается матрицы, матрицы используются для математического представления сетей. Таким образом, такая матрица будет фиксировать, какой нейрон (узел) связан с каким другим нейроном, и синаптический вес такого соединения.
Я бы более-менее согласился. Даже с учетом относительно фиксированных частей (визуальной, слуховой, лингвистической и т. д.) величина вашей оценки будет абсурдно большой.
Для меня связность кажется скорее потенциальным энергетическим ландшафтом, чем состоянием. Состояние по своей сути связано с текущим положением на этом ландшафте, поэтому, например, мембранные потенциалы явно важны. Это добавит несколько порядков.
@jona - одно из определений состояния - это то, что переживает процесс, который его создал. Связь — это состояние. Весь расчет очень и очень грубый - вероятно, нужно учитывать гораздо больше, а также некоторые возможные сокращения, которые можно использовать.
Сколько возможных состояний имеет мозг?
СпросиСетьПолитика конфиденциальности1y, 0v