Racjonalista - Strona głównaDo treści
Liczba połączeń synaptycznych a liczba atomów

Ten wątek jest przedawniony

Działy Forum » Nauka
NapisanoAutorTytuł
12-03-2007 12:01krutki (1550 punktów)Liczba połączeń synaptycznych a liczba atomów
Witam.

Niedawno zacząłem czytać książkę dr Bernarda Korzeniewskiego "Od neuronu do (samo)świadomości". Książka według mnie jest arcyciekawa. W rozdziale pierwszym znalazłem takie interesujące stwierdzenie:

(...)Jak wspomniałem, przeciętny neuron komunikuje się z kilkoma tysiącami innych neuronów. Ponieważ mózg ludzki zawiera około stu miliardów neuronów, liczba możliwych kombinacji połączeń pomiędzy nimi przekracza o wiele rzędów wielkości liczbę atomów w obserwowalnym Wszechświecie. (wytłuszczenie moje)

Dalej w rozdziale trzecim pisze:

(...)ze względu na ogromną ilość neuronów w ludzkim mózgu (około stu miliardów) i połączeń synaptycznych na każdym neuronie (kilka tysięcy), tylko bardzo, bardzo nieliczny (wręcz znikomy) ułamek wszystkich możliwych połączeń może zostać zrealizowany(...). Ilość i waga połączeń synaptycznych, mogą ulegać zmianie w procesie uczenia się.

Rozumiem, że tylko teoretycznie liczba możliwych kombinacji połączeń pomiędzy nauronami może przekroczyć liczbę atomów w obserwowalnym Wszechświecie, a praktycznie jest to mało prawdopodobne. W związku z tym, że nie potrafię niestety dokonać odpowednich obliczeń, mam takie pytanie: jakiej wielkości jest liczba atomów w obserwowalnym Wszechświecie? Czy faktycznie liczba połączeń synaptycznych w mózgu każdego człowieka może przekroczyć o kilka rzędów wielkości liczbę tych wszystkich atomów, z których jesteśmy zbudowani my, środowisko dookoła, Ziemia, Układ Słoneczny, wszystkie gwiazdy w Galaktyce i gwiazdy z miliardów innych galaktyk?

Jeśli gdzieś w moim rozumieniu są błędy, to proszę o poprawę.

Pozdrawiam
Autor wątku ma uprawnienia do usuwania wypowiedzi, jeżeli łamią regulamin Forum lub znacznie odbiegają od tematu.

Zbysław Śmigielski (8639 punktów)
Zabawa w liczby? Proszę bardzo.
Fizycy oceniają, że cały wszechświat zawiera około 10 do potęgi 80 atomów, to znaczy 10 z 80 zerami.
Od hipotetycznego Big-Bangu upłynęło zaledwie 10 z 16 zerami sekund.
20 organicznych aminokwasów w człowieku, zajmując 100 pozycji w łańcuchu DNA może utworzyć 20 ze stu zerami enzymów.
To stare dowcipy. Nowsze są jeszcze piękniejsze. Odsyłam do działu Nauka. Pozdrawiam.
salek (4701 punktów)
> To stare dowcipy. Nowsze są jeszcze piękniejsze. Odsyłam do działu Nauka.
Na przykład te 'piramidalne'?
TyDraniu (6569 punktów)
>(...)Jak wspomniałem, przeciętny neuron komunikuje się z
>kilkoma tysiącami innych neuronów. Ponieważ mózg ludzki
>zawiera około stu miliardów neuronów, liczba możliwych
>kombinacji połączeń pomiędzy nimi przekracza o wiele rzędów
>wielkości liczbę atomów w obserwowalnym
>Wszechświecie.
(wytłuszczenie moje)

>Czy faktycznie liczba połączeń synaptycznych w mózgu każdego
>człowieka może przekroczyć o kilka rzędów wielkości
>liczbę tych wszystkich atomów, z których jesteśmy zbudowani
>my, środowisko dookoła, Ziemia, Układ Słoneczny, wszystkie
>gwiazdy w Galaktyce i gwiazdy z miliardów innych galaktyk?
>:O

Mogłem gdzieś się pomylić, ale na oko wygląda to tak, że:
C10^310^11 ≈1011 000/103

Podczas, gdy ilość atomów (przyjmijmy) N≈1081
sceptymucha
Niemniej jak juz wezmiemy konkretny uklad polaczen, to mamy:
10^11 * (kilka tysiecy, czyli na przyklad 5) 5* 10^3 /2 (bo lacza sie 2 neurony ze soba) = (5/2)* 10^14.
Pisze to, bo nasza 'moc obliczeniowa' zalezy od konkretnego ukladu, a nie od ilosci konkretnych ukladow, jakie mozna wybrac.
Pozdrawiam
Francis Drake (27 punktów)
W ramach uzupełnienia dodam tylko, że dzięki teleskopowi Hubble'a szacowaną obecnie liczbę galaktyk w obserwowanym Wszechświecie określa się na 300 do 600 tryliardów, co daje 50-100 mld na jednego człowieka.
salek (4701 punktów)
>Rozumiem, że tylko teoretycznie liczba możliwych kombinacji połączeń pomiędzy nauronami może przekroczyć liczbę atomów w obserwowalnym Wszechświecie, a praktycznie jest to mało prawdopodobne.
>Czy faktycznie liczba połączeń synaptycznych w mózgu każdego człowieka może przekroczyć o kilka rzędów wielkości liczbę tych wszystkich atomów, z których jesteśmy zbudowani my, środowisko dookoła, Ziemia, Układ Słoneczny, wszystkie gwiazdy w Galaktyce i gwiazdy z miliardów innych galaktyk?
To nie tak. Liczba możliwych konfiguracji JEST większa od liczby atomów (nie ma sensu rozróżnianie czy jest to liczba praktycznie, czy tylko teoretycznie). Natomiast samo pytanie jest bezpodstawne, ponieważ utożsamiłeś liczbę potencjalnie możliwych konfiguracji połączeń oraz liczbę połączeń istniejących w mózgu. Ta druga liczba jest 'zaledwie' własnością jednego szczególnego punktu w przestrzeni potencjalnie możliwych konfiguracji połączeń.

Liczba połączeń w mózgu nie może przekroczyć już nawet drobnej części liczby atomów, składających się 'zaledwie' na biosferę naszej planety - co wynika choćby z faktu, że połączenia te zbudowane są z atomów. Natomiast 'potencjalne możliwości' nie są zbudowane (w szczególności - z atomów) - więc ich liczba właściwie nie jest ograniczona 'fizycznościami'.

>Niedawno zacząłem czytać książkę dr Bernarda Korzeniewskiego "Od neuronu do (samo)świadomości". Książka według mnie jest arcyciekawa.
Tak, teza przewodnia jest interesująca. Poboczne wątki zawierają jednak kilka mocno naciągniętych twierdzeń, stąd należałoby bardzo ostrożnie podchodzić do niektórych 'rewelacji' w niej zawartych.
krutki (1550 punktów)
>Liczba połączeń w mózgu nie może przekroczyć już nawet drobnej części liczby atomów, składających się 'zaledwie' na biosferę naszej planety - co wynika choćby z faktu, że połączenia te zbudowane są z atomów.

I właśnie to miałem na myśli. Skoro same neurony, ich wypustki (aksony i dendryty) są zbudowane z atomów, do tego dochodzą różne substancje chemiczne (również złożone z atomów) uwalniane podczas przesyłania informacji między neuronami - jeżeli to wszystko jest zbudowane z atomów, to jak to możliwe, że liczba tych połączeń (potencjalnie możliwych) może przekroczyć liczbę atomów w obserwowalnym Wszechświecie? Chyba nadal nie potrafię tego objąć wyobraźnią.

>Natomiast 'potencjalne możliwości' nie są zbudowane (w szczególności - z atomów) - więc ich liczba właściwie nie jest ograniczona 'fizycznościami'.

Rozumiem. Ale co to są potencjalne możliwości? To jakieś nasze wyobrażenie (obliczenie) maksymalnej (możliwej?) liczby połączeń między wszystkimi neuronami? Czy tak to rozumieć?

>Tak, teza przewodnia jest interesująca. Poboczne wątki zawierają jednak kilka mocno naciągniętych twierdzeń, stąd należałoby bardzo ostrożnie podchodzić do niektórych 'rewelacji' w niej zawartych.

Mógłbym prosić o podanie przykładów?

Pozdrawiam

"For ever we will be what we want to be" | ośrodek trójmiejski
salek (4701 punktów)
> Rozumiem. Ale co to są potencjalne możliwości? To jakieś nasze wyobrażenie (obliczenie) maksymalnej (możliwej?) liczby połączeń między wszystkimi neuronami? Czy tak to rozumieć?

Jest to, jak napisałeś jakieś nasze wyobrażenie (obliczenie) ilości sposobów, na jakie można połączyć neurony w mózgu; bardziej obrazowo - ilość róznych mózgów, jakie możnaby utworzyć przy założeniu że każde dwa mają się różnić. Liczba ta nie ma nic wspólnego z ilością połączeń pomiędzy neuronami konkretnego mózgu.

Jeżeli przyjadę z pracy, mogę zaparkować samochód na jednym z 600 miejsc parkingowych w okolicy mojego bloku ('przestrzeń możliwości' liczy 600 punktów). Owa liczba ma się nijak do faktu, że jeżeli już wybiorę miejsce mogę zaparkować samochód na jeden z dwóch sposobów ('przodem' lub 'tyłem' - to atrybut punktu w 'przestrzeni możliwości').

>>Tak, teza przewodnia jest interesująca. Poboczne wątki zawierają jednak kilka mocno naciągniętych twierdzeń, stąd należałoby bardzo ostrożnie podchodzić do niektórych 'rewelacji' w niej zawartych.

>Mógłbym prosić o podanie przykładów?

Jednym z filarów tezy przewodniej książki jest, iż u podstawy fenomenów mentalnych leżą czasoprzestrzenne wzorce aktywności sieci. Ilościowa informacja miałaby być zawarta w częstotliwości impulsów przenoszonych przez błonę komórkową (układ owych częstotliwości po neuronach i czasie tworzy wzorzec aktywności). Wskazano wyraźnie, że impulsy owe są zawsze jednakowe - ich długość, wielkość potencjału czynnościwego i kształt fali są zawsze takie same. W tym miejscu zabrakło wskazania mechanizmu, wymuszajacego stałą częstotliwość (równe odstępy pomiędzy kolejnymi impulsami) - poprzez przybliżenie zachowania szczeliny synaptycznej, choćby wskazując czas odtworzenia stanu pęcherzyka po wstrzyknieciu neurotransmitera. Równie dobrze w tym miejscu możnaby zaproponować inny sposób kodowania informacji, a dalej - wskazać mechanizm pracy mózgu nieco inny niż sugerowany przez Autora w kolejnych rozdziałach, a stąd wskazać powiązanie pomiędzy siecią pojęć a budową mózgu o zupełnie innym charakterze.
W tym rozdziale mógłby znaleźć się bardziej szczegółowy opis co dzieje się z impulsem w całym torze przenoszenia - zaczynając od dendrytu, poprzez szczelinę synaptyczną, błonę neuronu, wpływ impulsu na ciało komórki i sposób generacji odpowiedzi przez ciało neuronu do dendrytu. Na łopatologicznie opisany mechanizm wpływu ciała neuronu na impuls przenoszony w błonie nie trafiłem nigdzie w literaturze, ale to może dlatego że nie przerobiłem wiele literatury z neurobiologii. Możnaby przypuszczać, iż ciało neuronu ma podobny wpływ na przenoszenie impulsu jak zasilacz komputera na Windowsy... Choć zapewne dla neurobiologa jest to taki sam przykład niewiedzy, jak 'argumenty' [szeregowo-równolegle], czy [analogowo-cyfrowo] w informatyce.

Dużo poważniejsza wpadka to rozdział 7 ('Sztuczna inteligencja'), a także kilka miejsc, gdzie Autor wspomina o budowie hipotetycznej, 'myślącej' maszyny oraz przyczynach, dlaczego współczesne komputery nie mogłbyby być świadome. To bardzo nieprzyjemne zgrzytnięcia w tej książce, choć w tym kontekście zaskakuje stosunek Autora do 'kwantowych świadomości' czy chińskiego pokoju Searle'a.

Poza tym książkę przyjemnie się czyta - to porządnie skonstruowany kawałek tekstu.
Michał Stanislawkiewicz (1358 punktów)
(zablokowany)
>(...)Jak wspomniałem, przeciętny neuron komunikuje się z
>kilkoma tysiącami innych neuronów. Ponieważ mózg ludzki
>zawiera około stu miliardów neuronów, liczba możliwych
>kombinacji połączeń pomiędzy nimi przekracza o wiele rzędów
>wielkości liczbę atomów w obserwowalnym
>Wszechświecie.
(wytłuszczenie moje)<

Sto miliardów neuronów to ma sama kora mózgowa (której średnia grubość wynosi zaledwie 3 milimetry), a nie cały mózg.
A wyliczenie jest bałamutne, bo jak policzyć, na ile kombinacji wszyscy żyjący na Ziemi ludzie mogą teoretycznie do siebie pisać maile, to wyjdzie liczba o wiele rzędów wielkości większa, lecz ludzkość wcale przez to nie jest mądrzejsza.

Wróć do listy wątków działu Nauka

  

Zaloguj przez OpenID..
Jeżeli nie jesteś zarejestrowany/a - załóż konto..

Szukaj na Forum  Przewodnik  Regulamin i instrukcja obsługi Forum  Kolegium Moderatorów

 


[ Regulamin publikacji ] [ Bannery ] [ Mapa portalu ] [ Reklama ] [ Sklep ] [ Zarejestruj się ] [ Kontakt ]
Racjonalista © Copyright 2000-2018 (e-mail: redakcja | administrator)
Fundacja Wolnej Myśli, konto bankowe 101140 2017 0000 4002 1048 6365