《人脑与电脑》教学参考
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作者: 上传者：admin 日期：11-02-11 |
《人脑与电脑》教案
执教人：艾艳红
电脑和人脑有什么不同呢？电脑和人脑又有什么区别？各有什么优势？哪个更强大？哪个能真正代表未来世界的主流？未来的世界，将由机器还是继续由人脑来主宰？这一切都与人脑与电脑的实现机理有关。虽然现在对一些疑问下结论还为时过早，然而，通过综合目前人类科学对电脑特别是人脑的认识，还是可以做一些基本预测的。
电脑和人脑都可以看成是一种实现智能的工具。另一方面，电脑和人脑又都可以看作是感知外界信号的复杂系统。电脑是人脑，也就是人类的天然智能来创造的，然而，电脑却在很多方面超过了人脑，甚至远远的将人脑甩在后面。比如说，电脑的运算速度，在第一台电脑出世的时候，它的速度就已经是五千次每秒。而人类之所以创造它，就是为了让它代替人类来处理火炮的弹道参数，利用它的高运算速度来迅速的判断出炮口的高低与方位。当时的电脑采用电子管技术，体积可以大到好几个房间。而现代的集成电路出现之后，电脑的体积越来越小，而它的运算速度却越来越高。现代的大型电脑，运算速度可以达到数百亿每秒。
[ 转自铁血社区 http://bbs.tiexue.net/ ]
在运算速度方面，电脑与人脑的差距有多大呢？打个比方说，哥德巴赫猜想，这个猜想之所以有难度，除了算法的选择，还在于运算的复杂，试想一下，只要哪步算错了，以后的计算再精确也无意义。这个运算量对于人来说是巨大的，陈景润可以用十年的时间来计算，而现代的PC机只是几分钟的事。还有圆周率的计算，依靠人手，计算到几万位就是很有耐心的人了，而即使到几万位也未必能证明得了这个东西就是无规律的。后来有人用电脑算到了上千万位结果还是无规律的一长串数字。当然，电脑的优势还在于它可以无限制的工作下去，而人总要吃饭睡觉，总要克服不耐烦。做为生物体的人类，很多方面与电脑无法比拟。所以，现代生活中，电脑应用到方方面面。也许大家对电脑的认识仅局限于身边的个人PC机，可实际上，生活中的电脑比比皆是。马路上的红绿灯，实际上是电脑在控制的，街上不断变化的霓虹灯，那个也是电脑在控制的，只不过这个电脑很简单，单片机只是一个芯片就全部包括了。电脑为什么这么高的速度？大家都知道，电脑的速度高与否，与核心芯片CPU的频率有关。这个原理就是CPU的工作速度是由其内部的时钟频率决定的。在每个时钟周期的上升沿或下降沿，都可以触发CPU的运算。这个时钟的频率越快，那么CPU的运算速度就越快。所以我们买CPU总要买频率高的。
而人脑的优势在哪里呢？最主要的一点就是电脑是人脑创造的，呵呵，这个最直观。还有就是人脑对于模糊理论的理解。打个比方说，对于一张人脸的识别，人脑与电脑的处理原理是不同的。对于电脑，如果采用模式识别理论，在一个人的脸上确定N个点，之后依靠电脑来记录这些点的特征，在规定的符合的百分比达到后，就可以认定是一个人。然而我想这个误差会很大。一方面，随着视角的变化，各个点的特征会不同，还有，随着人物表情的不同，特征同样会有变化。我想即使真的做到了这些，那么电脑判断的误差会很大很大。如果采用电脑判断人脸的锁，恐怕主人进不去而陌生人却可以通过。指纹和声音锁之所以不能普及，除了成本，还在于误差。在司法领域，指纹的取点的判断最终还是要靠人来判定，电脑的结论只能做参考。
而人脑呢？人脑虽然也会自动的寻找一张脸上的主要特征，然而这种与生具来的的识别能力不是电脑所能轻易拥有的。电脑和人脑无法做比拟，一个是依靠逻辑电路，依靠电平高与低来做为智能的基本依据，电脑是一个1与0的世界。而人脑智能的实现，到现在还是一个迷。目前人类对人脑的认识只停留在很感性的阶段，对于脑神经组织是如何实现记忆这一基本功能还不清楚。
而人类和电脑实现记忆的机理呢？很多人往往觉得电脑存一样东西，只要硬件不损坏可以存在数亿年而不消失，而人脑呢？说忘就忘了，甚至有些丢三落四的人会张冠李戴。那么，事实的情况如何呢？科学家们发现，人脑的记忆能量巨大，实际上人脑有把从生下来那天起看到的一切景象都记忆下来的能力。然而，我们为什么很多东西都忘了呢？主要原因在于，遗忘更是人脑的一项功能。曾经有一位精神病患者，他的大脑可以记住几年前的一幕幕，结果他觉得大脑象是一部串了台的收音机，各种各样的信息纷纷出现，让他无法集中精力做任何事。而正常人的大脑因为可以遗忘，所以能够集中精力思考一个问题，做一件事。而在电脑的世界里，电脑可以通过1与0来记忆信息。这个原理就在于电脑把外界来的一切信息，比如图像、声音等等模拟信息全部转化成数字化的信号，也就是在它看来，再动听的音乐、再美好的图画全部都是由0与1构成。而后，上电代表1，掉电代表0，电脑将这些信号以电的形式输入，又将电转化为磁的形式存储在硬盘中。电脑的原理就是这么简单。
说了这么多，看来，是人类的大脑复杂还是体积大到好几个房间的电脑复杂？是人类的大脑能力强，还是电脑能力强？是人类的大脑最终能统治世界，还是电脑消灭人类？或者说，你是希望有一个每秒种计算几百亿次，但却只认识0与1的电脑，还是拥有一个经常算错题，却拥有七情六欲的大脑？
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