(文章来源:网络整理)
纵观人类的发展史,电子计算机(也称电脑)绝对是一个划时代的产物,凭借着强大、精准的计算能力,电子计算机一举将人类从繁复、枯燥的工作中解脱出来,使科现代科技的发展进程得到了极大的提升。时至今日,大到探索宇宙,小到我们的衣食住行,人类社会的各个领域已经和电子计算机密不可分。
电子计算机的计算能力有多厉害?可以这么说,随便拿一台现在的普通电脑,它的计算速度都是以每秒种多少亿次来计算的。看到这里,也许有人会奇怪电脑这么强的计算能力,到底用到了什么地方了?这里举个例子来说明。
就拿我们平常爱玩的电脑游戏来讲,我们在电脑屏幕上看到的游戏画面,其实是由很多极小的点组成,这些点就被称之为像素。电脑屏幕上每一个固定的游戏画面,叫做一帧,通常每一帧都是由上百万个像素组成。我们之所以看到游戏画面是动态的,就是电脑在一帧一帧的播放这些画面,这个道理和以前的动画片一样。一般来讲,电脑需要每秒钟播放至少30帧,我们才可以看到流畅的画面。
我们可以看到,当我们在玩电脑游戏的时候,电脑在每一秒钟都需要处理数量以千万计的像素,除此之外电脑在处理图像的同时,还要处理其他的很多数据,比如声音、游戏里的逻辑运算以及与操作系统的协调等等。如此庞大的计算量,也只有现代的电子计算机能够胜任。
而将电脑的计算能力用于单纯的计算,那就显得很恐怖了,比如说一些科研领域需要的复杂计算,如果用人工计算的话,可能需要几年甚至几十年,但是对于电脑来说,也就是分分钟的事。注意,以上所讲的只是普通的电脑,而超级计算机的运算速度是普通电脑的上百万倍!根据相关资料,目前世界上最强的超级计算机“顶点”,它由4608台顶级电脑服务器组成,其浮点运算速度高达每秒钟20亿亿次!
而在日常生活中,我们的大脑要进行一些简单的加减乘除都考虑半天,如果数字多了,或者是数字的位数多了,我们还很容易出错。不要说和超级计算机相比,就算是比超级计算机弱百万倍的普通的电脑,我们的大脑也无法与之相比。这似乎说明了,我们的大脑比超级计算机要弱很多,但是事实真的是这样吗?我们接着再来讲。
先看看我们的大脑的结构,大脑由大约1000亿个脑细胞组成,每一个脑细胞大概有几百条脑神经,每一条脑神经上又有几百个突触,而每一个突触上面,又有几百上千个可以用来交换信息的蛋白质。如果以每一个突触与一个电脑的晶体管相比的话,我们的电脑至少集成了几千亿的晶体管,而目前高档的电脑CPU(中央处理器),也仅仅是集成了几十亿的晶体管。
再来看看计算速度,根据研究,人脑的所有突触上的蛋白质都可以同时运动,这也就意味着我们的大脑是一套并行计算系统。因为突触上的蛋白质之间平均距离仅有几纳米,所以在这个距离上,生物电可以在一秒钟之内运行几千亿次之多。因此,理论上来讲,我们大脑的计算速度至少为每秒钟 1 x 10^27 次,直观一点,是每秒钟 1,000,000,000,000,000,000,000,000,000 次!
怎么样,被我们的大脑震撼了吧?然而这还没完!我们知道,电脑的电路状态只有“开”和“关”这两种状态,也就是说目前的电脑其实只认识 0 和 1 的,从本质上说,电脑就是通过对0 和 1 这两个数字的组合进行计算的,比如我们要电脑执行一条简单的指令,就必须把这和指令翻译成很多的 0 和 1组成的机器语言,才能得到电脑的执行,反之亦然。
电脑的这种特性,大大的降低了电脑计算的效率,而我们大脑里的“电路状态”就不一样了,组成蛋白质的氨基酸,会在大脑里形成很多种状态,这无疑使我们的大脑的计算效率有了本质上的不同。美国加州大学的物理学家马修.菲舍尔(Matthew Fisher),曾在他发表在《物理学年鉴》的论文中指出,我们的大脑其本质就是一台非常强大的量子计算机。
量子计算机机有多强,大家肯定是知道的,虽然我们的科学家们在这方面做了很多的努力,但是到现在为止,并没有任何真正意义上的量子计算机问世。事实上,很多科学家都估计,当人类制造出量子计算机后,人类的文明必将出现一个飞跃。
(责任编辑:fqj)
-
超级计算
+关注
关注
1文章
39浏览量
11276 -
量子计算机
+关注
关注
4文章
530浏览量
25419
发布评论请先 登录
相关推荐
评论