人脑与计算机之间有什么联系,人脑记忆功能与电脑工作原理之间的某些相似之处(自编)...
动物脑智能的实现,也来自无数的通与不通。在动物的脑组织中,无数神经细胞通过伸出无数的树突、轴突与其他神经细胞联接形成微电路。在这些微电路上流过的电流(即每个神经细胞身上流经的电流)叫做动作电位。动作电位又称兴奋、冲动,是一种脉冲电(脉冲频率可变),遵循全或无的发生规则(即只要发生,其脉冲电压的高低总是一个固定的数值)。动作电位之所以具有全或无的表现,是因为它是细胞膜上的一个点的离子通道突然开放(然后又很快关闭),使带电离子沿着细胞膜内外方向移动,形成局部电位变化,继而引发相邻的另一个点的离子通道也快速开放,如同多米诺骨牌(纸牌)效应,快速由近到远地传播,弥散到整个细胞膜(详见动作电位的发生机制,生理学中有详述)。
因此,每个神经细胞都如同微电路中的一个开关,发挥着或开或关、或通或不通、满足一定条件就通的作用,与二进制计算机电路很相似。神经细胞与神经细胞之间的连接点是化学突触(前一个细胞的动作电位使突触前膜释放化学物质神经递质,递质与后一个细胞的细胞膜结合使后一个细胞的细胞膜离子通道开放,产生动作电位)。神经细胞之间的连接突触只能向一个方向传导信息(单向传播如同二极管),但一个神经细胞身上可以有无数个不同方向的突触,可以通过无数的树突和突触与多个神经细胞相连把动作电位传给它们,也可以与多个其他神经细胞发生被连接,接收它们发来的信息。前一个细胞发生动作电位后,能否引起另一个与其连接的另一个神经细胞也发生动作电位,取决于多种因素,如后一个细胞的敏感性(阈值门槛高低)、有无其他突触的干预和影响(有的促进,有的抑制)、突触内外化学物质的浓度变化等等。正是这些多种因素的存在,使神经中枢有可能建立起复杂的高级智能功能(由简单的通与不通,变成哪些能通,哪些不能通;什么情况下能通,什么情况下不能通;某个节点的通和不通通过连锁反应引发其他的变化,等等)。
链锁式联系可在空间上扩大作用范围;环式联系可因负反馈而使活动及时停止,或因正反馈而使兴奋增强或延续(即使感受器不再传入新的信息,不断循环返回的兴奋仍然可以使传出神经长时间保持兴奋)。
突触只能单向传播动作电位这点也很像物理学中的半导体材料(单向导电)。半导体材料(如硅)在电脑集成电路的设计中发挥着重要作用(硅谷因此得名)。半导体材料被大量运用于人工智能的微电路设计中,与动物脑中存在着大量的单向导电装置突触,具有极其相似的关系。
电子计算机微电路中的电流除了进行逻辑运算,还能被用于在某些器件上产生离开电也能存在的物理变化,比如硬盘写入。硬盘的工作原理是利用电磁感应改变碟片上不同点位上的磁性物质的极性。这种改变离开电后也不会马上消失。
神经细胞上发生的动作电位,虽不能利用磁场变化读写碟片,但却能使突触释放化学物质,使肌肉收缩、腺体分泌、轴浆流动,等等。这说明神经细胞的生物电同样也可以产生神经细胞之外的物质变化,使某些物质变化离开神经作用以后依然存在。而这些物质的性状与数量的变化可能在记忆形成的过程中发挥重要作用。
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