Untitled presentation

1.

Введение
Цель этой презентации заключается
в сравнении человеческого мозга и
компьютера, чтобы подчеркнуть их
сходства и различия, а также
проанализировать, как понимание
этих систем может помочь в
изучении технологий и человеческой
природы. Это также включает
обсуждение перспектив
взаимодействия человека и
технологий в будущем.

2.

Структура
Мозг: анатомия и функции
Структура:
- Нейроны: Основные клетки мозга,
отвечающие за передачу сигналов.
- Синапсы: Места соединения нейронов, где
происходит обмен информации.
- Кору головного мозга: Отвечает за высшие
функции, такие как мышление, восприятие и
принятие решений.
- Подкорковые структуры: Включают таламус,
гипоталамус и другие области, важные для
регулирования эмоций, памяти и основных
функций.
Функции:
- Обработка информации: Принимает сенсорные
данные, анализирует и интерпретирует их.
- Обучение и память: Способен запоминать
информацию и адаптироваться к новым
условиям.
- Регуляция поведения: Координирует действия и
реакции на внешние раздражители.
- Эмоциональная обработка: Участвует в
формировании и управлении эмоциями. Контроль движений: Отвечает за планирование и
выполнение движений тела.

3.

Компьютер: архитектура и работа
Архитектура компьютера:
- Центральный процессор (ЦП): Главный компонент,
отвечающий за выполнение команд и обработку данных.
Состоит из арифметико-логического устройства (АЛУ) и
устройства управления.
- Оперативная память (ОЗУ): Временное хранилище данных
и команд, которые используются в текущих вычислениях.
- Постоянное запоминающее устройство (ПЗУ): Хранит
данные и программы, которые необходимы для запуска
системы и ее работы.
- Ввод/вывод (I/O): Устройства, позволяющие компьютеру
взаимодействовать с пользователями и внешним миром
(клавиатуры, мыши, мониторы и принтеры).
Работа компьютера:
- Выполнение программ: Компьютер выполняет
программы, которые состоят из
последовательностей команд, прописанных на
языках программирования.
- Обработка данных: ЦП читает данные из ОЗУ,
выполняет над ними операции, а затем записывает
результаты обратно в память или выводит на экран.
- Алгоритмы: Программы реализуют алгоритмы —
четкие инструкции для решения задач, что
позволяет компьютерам эффективно обрабатывать
информацию.

4.

Мозг человека
Процесс обработки информации
1. Получение сенсорной информации:
- Внешние стимулы воспринимаются органами чувств и
преобразуются в электрические сигналы, передаваемые
сенсорными нейронами в центральную нервную систему
(ЦНС).
2. Передача сигнала:
- Сигналы проходят через нейронные сети, где
нейротрансмиттеры инициируют электрические импульсы в
других нейронах через синапсы.
3. Обработка информации:
- Мозг анализирует и интерпретирует входящие данные в
различных областях, формируя ассоциации и интегрируя
новые знания.
4.Принятие решений:
- На основе обработанных данных принимаются решения, и
моторные нейроны передают команды к мышцам для
физической реакции.
5. Память и обучение:
- Обработанная информация формирует новые
воспоминания и способствует обучению, укрепляя
синаптические связи. Эти этапы демонстрируют сложность и
динамичность работы мозга при обработке информации.

5.

Компьютер
Функции ЦП:
Определение ЦП:
- Центральный процессор
(ЦП) — это основное
вычислительное
устройство в компьютере,
отвечающее за
выполнение инструкций и
обработку данных
- Выполнение команд: ЦП
выполняет программы,
обеспечивая выполнение
различных задач
.
- Арифметико-логические
операции: Использует
арифметико-логическое
устройство (АЛУ) для
выполнения математических и
логических операций.
- Управление процессами:
Координирует операции внутри
системы, обеспечивая
синхронное выполнение задач.
Роль в производительности:
Взаимодействие с другими
компонентами:
- ЦП получает данные из
оперативной памяти (ОП) и
управляет их передачей в
внешние устройства, такие как
жесткие диски и графические
карты.
- Обеспечивает
взаимодействие между
компонентами для корректной
работы всей системы.
- Скорость и эффективность
ЦП напрямую влияют на
общую производительность
компьютера, определяя
быстроту выполнения задач и
обработки информации.
Центральный процессор
является ключевым
компонентом компьютерной
системы, обеспечивая
выполнение программ и
управление процессами, что
делает его аналогом "мозга" в
вычислительных системах.

6.

Обработка информации
Мозг,
ассоциативное мышление и многозадачность
Ассоциативное
мышление:
- Мозг создает связи
между различными
концепциями и данными,
что позволяет делать
выводы и находить
аналогии. Это базируется
на нашем предыдущем
опыте и знаниях.
- Ассоциативные
нейронные сети в мозге
важны для обучения и
памяти, они помогают
извлекать информацию из
контекста и связывать ее с
другими знаниями.
Многозадачность:
Практическое значение:
- Мозг может одновременно
обрабатывать несколько
потоков информации и
управлять разными задачами,
что позволяет эффективно
реагировать на
многопрофильные стимулы
окружающей среды.
- Ассоциативное
мышление способствует
креативности, находя
нестандартные решения и
новые идеи.
- Различные области мозга,
такие как префронтальная
кора, участвуют в
распределении ресурсов
внимания, помогая
сосредотачиваться на
нескольких задачах
одновременно.
- Многозадачность
позволяет адаптироваться
к быстро меняющимся
условиям, но требует
навыков переключения
между задачами для
поддержания
эффективности и
концентрации.
Обработка
информации в мозге
через ассоциативное
мышление и
многозадачность
критически важна для
когнитивных функций,
что формирует нашу
способность к
обучению, адаптации и
эффективному
взаимодействию с
окружением.

7.

Компьютер, линейная обработка и
скорость вычислений
Линейная обработка:
Скорость вычислений:
- Компьютеры осуществляют
линейную обработку данных,
что подразумевает
последовательное
выполнение инструкций в
строгом порядке. Это
обеспечивает четкость и
предсказуемость выполнения
алгоритмов и задач.
- Современные центральные
процессоры (ЦП) способны
выполнять миллиарды
операций в секунду, что
обеспечивает высокую
производительность и
быструю обработку больших
объемов данных.
- Линейная архитектура
делает процессы в
компьютере более
понятными и легкими для
отладки, так как каждая
команда выполняется
последовательно и может
быть легко отслежена
- Методы оптимизации, такие
как параллельная обработка,
позволяют нескольким
процессорам работать над
одной задачей
одновременно, что
значительно увеличивает
скорость выполнения
операций.
Влияние на
производительность:
- Высокая скорость
вычислений позволяет
эффективно решать сложные
задачи, обрабатывать
большие объемы
информации и быстро
предоставлять результаты
пользователю.
- Линейная природа
обработки данных упрощает
взаимодействие
программистов с системой,
что способствует разработке
и оптимизации программного
обеспечения.
Обработка
информации в
компьютере через
линейную обработку и
высокую скорость
вычислений позволяет
выполнять задачи
быстро и эффективно,
что делает
компьютеры важными
инструментами для
решения различных
задач.

8.

Память
Биологическая память: долговременные и
краткосрочные структуры
Краткосрочная память
Структуры памяти
- Краткосрочная память (или рабочая память) позволяет хранить
информацию на короткий период, обычно от нескольких секунд до
нескольких минут.
- Она используется для обработки и манипуляции с текущей
информацией, такой как телефонные номера или списки покупок.
- Емкость краткосрочной памяти ограничена, обычно составляет
около 7±2 элементов (цифры, слова и т.д.).
- Краткосрочная память в основном связана с активностью в
префронтальной коре, где происходит обработка
информации.
- Долговременная память связана с гиппокампом
(консолидация новых воспоминаний) и корой головного мозга,
где хранятся долгоиграющие воспоминания.
Долговременная память
Долговременная память хранит информацию на длительный срок — от
нескольких дней до всей жизни. - Она делится на два типа: декларативную
(факты и события, например, знание столицы страны) и процедурную
(навыки и умения, такие как катание на велосипеде). - Процесс
консолидирования информации происходит при повторении и укреплении
нейронных связей, что способствует долговременному хранению.
Биологическая память включает краткосрочные и
долговременные структуры, каждая из которых
играет свою роль в обработке и хранении
информации, обеспечивая нашу способность
учиться, запоминать и воспроизводить опыт.

9.

Компьютер, линейная обработка и
скорость вычислений
Линейная обработка
данных
- Определение: Линейная обработка подразумевает
последовательное выполнение инструкций компьютером, где
каждая команда выполняется одна за другой.
- Преимущества:
- Простота и предсказуемость в выполнении алгоритмов.
- Упрощенная отладка и мониторинг выполнения операций.
Влияние на
производительность
- Эффективное решение сложных задач и быстрая
обработка больших объемов информации.
- Улучшение взаимодействия с пользователем за счет
быстрого отклика и обработки запросов.
Скорость вычислений
- Производительность: Современные процессоры могут выполнять
миллиарды операций в секунду, что ускоряет обработку данных.
- Оптимизация:
- Использование параллельной обработки для одновременного
выполнения нескольких операций.
- Применение специализированных процессоров (например,
графических) для ускорения определенных задач.
Линейная обработка и высокая скорость
вычислений являются основами компьютерной
обработки информации, что делает
компьютеры мощными инструментами для
выполнения различных задач.

10.

Энергия
Мозг: потребление около 20% энергии тела
1. Энергетические затраты мозга
- Мозг составляет всего около 2% от общей массы тела, но потребляет около 20% всей энергии.
- Это связано с высокой активностью нейронов и необходимостью поддерживать функцию клеток.
2. Функции, требующие энергии
- Энергия необходима для передачи импульсов между нейронами, синаптической передачи и обработки
информации.
- Поддержание гомеостаза и восстановление клеток также требуют значительных затрат энергии.
3. Влияние на функции и здоровье
- Недостаток энергии может привести к снижению когнитивных функций, утомляемости и другим
неврологическим проблемам.
- Сбалансированное питание и достаточное количество глюкозы необходимы для оптимальной работы
мозга.
Высокое потребление энергии мозгом подчеркивает его важность и необходимость поддержки здорового
образа жизни для эффективного функционирования.

11.

компьютер: потребление
электроэнергии
и охлаждение
1. Потребление
электроэнергии
- Современные компьютеры, включая настольные и ноутбуки, потребляют от 100 до 800 ватт в зависимости от
конфигурации и нагрузки.
- Игровые и высокопроизводительные системы могут потреблять значительно больше из-за мощных процессоров
и графических карт.
2. Влияние нагрузки на потребление
- Пиковая нагрузка (например, во время игр или рендеринга) приводит к увеличенному потреблению
электроэнергии.
- Энергоэффективные компоненты (например, блоки питания с сертификацией 80 PLUS) помогают снизить общее
потребление.
3. Охлаждение
- Высокое потребление энергии приводит к выделению значительного тепла, что требует эффективных систем
охлаждения (вентиляторы, радиаторы, жидкостное охлаждение).
- Хорошая система охлаждения не только предотвращает перегрев, но и продлевает срок службы компонентов.
Управление потреблением электроэнергии и системой охлаждения является критически важным для
обеспечения стабильной работы компьютеров и повышения их долговечности.

12.

Память
Мозг: память и мышление подвержены ошибкам
1. Память
- Непостоянство памяти: Память может изменяться
с течением времени, воспоминания могут
искажаться или забываться.
- Эффект ложной памяти: Люди могут
воспринимать вымышленные события как
реальные, что указывает на уязвимость памяти.
3. Причины ошибок в памяти и мышлении
- Перегрузка информации: Огромный объем
информации, который обрабатываем, может
затруднять запоминание и анализ.
- Недостаток внимания: Мгновение
невнимательности может приводить к ошибкам в
восприятии и интерпретации данных.
2. Мышление
- Когнитивные искажения: Мозг подвержен
различным искажениям, таким как избыточная
самоуверенность, подтверждающая предвзятость и
другие ошибки в суждении.
- Эмоциональное влияние: Эмоции могут искажать
мыслительные процессы и приводить к неверным
выводам.
Ошибки в памяти и мышлении естественны и
подчеркивают необходимость применения
критического мышления и осознанности для
точного восприятия информации и принятия
решений.

13.

Компьютер: сбои программного обеспечения и
аппаратные ошибки
1. Сбои программного обеспечения
- Типы сбоев: Ошибки в коде, несовместимость
программ, вирусы и вредоносное ПО могут
вызывать сбои и зависания.
- Последствия: Потеря данных, снижение
производительности, сбои в работе приложений и
операционной системы.
3. Устранение ошибок
- Обновления программного обеспечения: Регулярные
обновления операционной системы и приложений
помогают устранить известные ошибки и уязвимости.
- Мониторинг состояния оборудования: Использование
программ для диагностики и мониторинга состояния
аппаратных компонентов помогает предотвращать
сбои.
2. Аппаратные ошибки
- Проблемы с компонентами: Перегрев, выход из
строя жестких дисков, памяти или графических
карт могут привести к сбоям в работе компьютера.
- Физические повреждения: Удары, падения и
проблемы с электропитанием могут повредить
аппаратные компоненты.
Понимание причин сбоев программного обеспечения и
аппаратных ошибок позволяет предсказывать и
минимизировать риски, обеспечивая стабильную
работу компьютера.

14.

Будущее
Возможности симбиоза человека и технологий
1. Увеличение физических способностей
- Портативные устройства и экзоскелеты: Технологии,
направленные на улучшение физической силы и
выносливости, позволяют людям выполнять сложные
задачи, такие как поднятие тяжелых грузов.
- Улучшение восприятия: Устройства дополненной
реальности (AR) и виртуальной реальности (VR) могут
расширять сенсорные возможности, предоставляя новые
способы взаимодействия с окружающим миром.
2. Расширение интеллектуальных возможностей
- Искусственный интеллект: ИИ может анализировать
большие объемы данных и предоставлять людям
рекомендации, что способствует принятию более
обоснованных решений.
- Когнитивные усилители: Технологии, такие как
нейроучебные устройства, могут поддерживать обучение и
память, помогая людям быстрее осваивать новые навыки.
3. Новые формы взаимодействия и коммуникации
- Системы управления на основе мышления: Развитие
интерфейсов мозг-компьютер позволяет управлять
устройствами с помощью мозговых сигналов, что
открывает новые возможности для людей с
инвалидностью.
- Умные города: Интеграция технологий в городскую
инфраструктуру позволяет улучшить качество жизни,
сделав города более удобными и безопасными.
Симбиоз человека и технологий открывает широкие
горизонты для будущего, предоставляя возможности,
которых прежде не было, но также требует осознания и
решения новых этических и социальных вызовов.

15.

Заключение
Сходства
- Обработка информации: Оба обрабатывают и хранят
данные.
- Параллелизм: Могут выполнять несколько задач
одновременно.
Различия
- Архитектура: Мозг состоит из нейронов, компьютер – из
микросхем.
- Способ обучения: Мозг обучается через опыт,
компьютер – через алгоритмы.
- Эмоции: Мозг управляет эмоциями, компьютеры – нет.
Интуитивные и творческие процессы: Мозг способен к
интуиции и креативности, формируя новые идеи и
концепции. Искусственный интеллект пока что ограничен
заранее заданными алгоритмами и не имеет истинного
понимания контекста.

16.

Спасибо за внимание