人腦是否可以視為一種二進位處理器?

即以腦神經元的 「興奮」 與 「非興奮」兩種狀態 進行 運算


先說結論: 微觀上不能, 整體上也不能.

神經元之間的信號傳導, 不是一個"二進位"信號, 而是一個"脈衝調製" 信號

區別在於: 二進位信號用0 表示 低/否/預設 等; 用1 表示 是/高 等. 不含有其他信息

脈衝調製則是用脈衝信號(信號0中短暫的1)的 頻率/寬度/幅度 等信息來表示

兩個或者多個二進位信號是可以被布爾邏輯加和成為新的二進位信號的. 而脈衝信號則不能簡單地加和, 而是要通過某些邏輯.

下圖是一個典型的鈣離子濃度(可視為神經信號強度的反映)和刺激強度的關係:

來源: Frontiers | Computational quest for understanding the role of astrocyte signaling in synaptic transmission and plasticity

可以看到, 神經信號的傳導既不只有0和1 (高電平電壓不等), 也在發生頻率上有信息強度的變化.

所以不是.

附: active potential (from wikipedia)


不能,即使信號在強度上是二元,在時間上是連續的,這和現今數字信號處理中採用離散時間(固定頻率)完全不同。


不能;動作電位不是 01;有處理時間;閾值能變;除了動作動作電位的信號傳遞也有激素導致的信號傳遞

可以看 cousera 上 duke 大學的生理學課程

當然,大部分實數運算系統能被 01系統逼近;但是這樣就很難說了


不能,而是一種離散閥值的系統,並且這種閥門還是圖連接而不是線性


從處理抽象信息來說, 是的.

你的大腦通過一對前置400-700nm波長電磁波接收器從屏幕上捕捉到了以下信息:

顏色(波長/頻率), 亮度(振幅) 差異皆被無視, 只剩下「有」和「無」的對比. ("無視"的主語是大腦, 非視網膜)

moreover,

大腦天生就會"數字化":

紅 ( -&> this is a vector)


這個問題好想回答,呵呵。

首先人體的感知器官是處理模擬信號的,如果大腦是是處理二進制信號的數字系統,那樣人體天生就需要很多數模轉換器,和模數轉換器。那解剖人體估計就成為我們混合信號科研的一個重點。

其次數字信號的傳輸所佔用的帶寬還是遠高於模擬信號的。很簡單妳說111快還是說8比較快。你說1111111111快還是說1024快,這只是二進制和十進制的區別,在模擬世界裡進制可以理解成是無窮大的,所以如果我們人體是用二進制傳輸的,相信處理同樣的問題,我們消耗的能量和發熱量都是幾何倍數的超過現實中的。

所以人類選擇模擬大腦而非二進制大腦一是對現實世界的保持同樣的信號制式,二是最大限度的節省了信號傳輸處理所用的能量,增大了人類生存的機會。當然其他已知物種也是採用這種決策的。

其次看到其他答友提到的閾值問題也是很重要的一個方面,神經元也是有閾值的,但那個閾值和二進位的閾值是兩回事。二進位判斷0或1完全依賴閾值和高低電平的電壓值。舉個簡單的例子,譬如我們二進位大腦的高電位是1v,閾值電壓是0.5v,低電位是0v。正常來說判斷01是不成問題的,但是如果因為自身或外部的電壓不能保證1v的信號強度那問題就來了,就好像人體虛弱的時候如果這個電壓降到0.65v,閾值電壓也不穩定也許有所提高到0.65v。那從二進位的角度這個大腦在那短時間接受到信號都被認定(實際上不是)是0,於是那個人便應該處於昏迷或者休克狀態。


神經信號不存在01.而且神經系統的運作機制至今也沒有完全搞明白。


人腦~更多是判斷吧01可以這樣理解!


應該是不能,我不太懂,看過一些,信號強弱也都是不同的,計算機模擬純理論上似乎也成立,只不過由於人類還不夠了解人腦的各種原理,暫時是無法模擬。

補充一下吧,神經信號確實是按照全或無的方式反應,單看一條傳導線似乎符合0 1方式,然而我們的各種感覺沒有這麼簡單(由於不懂計算機,不知道是否可以模擬),空間感覺,運動感覺等都不是同一塊區域,你感受到的不同感覺的強弱通常是由於神經信號的頻率不同導致的,而且不同的神經元發放的強度好像也不一樣,記不清了,神經信號還會有合併和發散的模式,等等。


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