Сколько вычислений в секунду делает ваш мозг

Прямо сейчас, не отрываясь от экрана, твой мозг распознаёт буквы, складывает их в слова, держит в голове смысл предыдущего предложения и попутно следит, чтобы ты не упал со стула. И всё это — на трёх обедах в день и горячем какао. Так сколько же «вычислений в секунду» он на самом деле выдаёт?

Сначала разберёмся, что вообще считать

Когда мы говорим «вычисление», для компьютера всё просто: это одна операция вроде «сложи два числа». Их считают в флопсах (FLOPS) — операциях с плавающей точкой в секунду. Твой телефон делает сотни миллиардов таких операций ежесекундно и даже не греется.

С мозгом так не получится. В нём нет ни процессора, ни тактовой частоты, ни строчек кода. Есть около 86 миллиардов нейронов — это проверенная цифра, её получили, буквально растворив мозг и пересчитав клетки. Каждый нейрон связан с тысячами других через соединения-синапсы, и таких связей примерно сто триллионов. Вот эта гигантская паутина и есть твой «вычислитель».

Поэтому честный ответ начинается с неудобного признания: у мозга нет встроенного счётчика операций. Любое число, которое ты услышишь, — это оценка, прикидка. И зависит она от того, что мы решим считать одной «операцией».

Считаем по сигналам нейронов

Самый популярный способ прикинуть мощность мозга — посмотреть на сигналы. Нейрон общается короткими электрическими импульсами — их называют спайками. В среднем один нейрон выстреливает несколько раз в секунду, и каждый импульс летит по всем его связям сразу.

Давай прикинем на пальцах. Если у тебя сто триллионов синапсов, и по ним в среднем проходит хотя бы по одному сигналу в секунду, получается порядка 10¹⁴–10¹⁵ «событий» каждую секунду. Если считать каждое такое срабатывание синапса за элементарную операцию, мозг выходит на уровень в районе одного петафлопса — то есть около миллиона миллиардов операций в секунду.

Грубо говоря, твоя голова крутит порядка квадриллиона мелких операций ежесекундно — и при этом потребляет меньше энергии, чем лампочка в холодильнике.

Цифра звучит безумно, но важно понимать: это не «настоящая правда», а способ перевести биологию на язык, понятный инженерам. Другие учёные, которые считают синапс не простым переключателем, а маленьким аналоговым вычислителем, получают числа в сотни и тысячи раз больше. Разброс оценок — от 10¹³ до 10¹⁸ операций в секунду. Никто не ошибается — просто все по-разному определяют слово «операция».

А теперь — суперкомпьютер на какао

Сравним с техникой. Самые мощные суперкомпьютеры планеты уже перешагнули рубеж в экзафлопс — это 10¹⁸ операций в секунду, верхняя граница оценок для мозга. Казалось бы, машины победили?

Не спеши. У этих суперкомпьютеров есть маленькая деталь: они занимают целый зал, требуют собственной электростанции и съедают десятки миллионов ватт энергии. А твой мозг укладывается примерно в 20 ватт — меньше, чем тусклая лампочка. По эффективности на каждый ватт мозг по-прежнему оставляет любую технику далеко позади.

Представь себе двух поваров. Один — это суперкомпьютер: огромная промышленная кухня, сотни одинаковых конфорок, армия энергии, и всё это чтобы быстро жарить миллион одинаковых котлет по одному рецепту. Второй повар — твой мозг: он сидит на маленькой кухоньке, ест бутерброд и при этом одновременно придумывает новые блюда, узнаёт друга по походке за окном и сочиняет шутку. Скорость у первого выше, но универсальность и экономность — у второго.

Почему мозг — это вообще не процессор

Вот тут и кроется главная хитрость всего вопроса. Сравнивать мозг с компьютером по флопсам — это как сравнивать оркестр и калькулятор по громкости. Цифру получить можно, но она почти ничего не объясняет.

Компьютер делает операции по очереди и очень быстро: один шаг, потом следующий, миллиарды раз в секунду. Мозг работает иначе — он считает сразу всем сразу. Когда ты узнаёшь лицо мамы в толпе, не происходит «миллион тактов вычислений». Миллионы нейронов срабатывают одновременно, и ответ возникает почти мгновенно — за доли секунды, хотя каждый отдельный нейрон по меркам электроники медлительный тугодум.

• Память и вычисления у мозга — одно и то же. В компьютере процессор и память разделены, а у тебя в голове информация хранится прямо в самих связях между нейронами.
• Мозг не боится ошибок. Если умрёт пара тысяч нейронов, ты этого даже не заметишь. Урони бит в процессоре — и программа рухнет.
• Он сам себя перестраивает. Каждый раз, когда ты учишь что-то новое, связи физически меняются. Никакой процессор так не умеет.

Так какой же ответ дать на вопрос из заголовка? Самая честная прикидка — где-то между квадриллионом и квинтиллионом операций в секунду, то есть в районе одного петафлопса, если считать осторожно. Но запомни главное: эта цифра — лишь грубый перевод с биологического на инженерный. Настоящая суперсила твоего мозга не в количестве операций, а в том, что он умеет учиться, ошибаться, мечтать и понимать смысл этой самой статьи — всё это на энергии одного бутерброда.