计算机与大脑

为何写这篇文章

因为程序员的身份,对计算机的计算原理有一定的了解,慢慢地我发现人大脑的思维的过程与计算机计算的过程极其相似,也许发明计算机的大神就是因为人脑的思维才发明了计算机。

如果只是发现大脑和计算机工作原理相似并不会激发我想写这篇文章的想法,是因为我平时的一些思考习惯给自己带来了一些不错的帮助,而自己并不清楚其深层次的原因,而结合到计算机计算的过程,好像有些模糊发现,那么如果用类似优化计算机计算的方式去优化大脑的思考,那么这将会是一种很大的收获,读到这里你会发现我这篇文章并不是做“科普”,而是自己想探究“优化大脑计算的方法”,所以有缘人看到这篇文章不入你眼的话还请嘴下留情。

计算机基础知识科普

我简单介绍一下计算机中最核心的三个元件

CPU

计算机中负责“计算”的单元

百度百科:CPU,即中央处理器(Central Processing Unit),是计算机中的关键部件,负责执行计算机指令和处理数据。

内存

为CPU的计算提供数据的单元

百度百科:内存(Memory)是计算机中的重要部件之一,也被称为内存储器或主存储器。它是与CPU进行沟通的桥梁,计算机中所有程序的运行都在内存中进行。内存的主要作用是暂时存放CPU中的运算数据,以及与硬盘等外部存储器交换的数据。

磁盘

与内存一样都可以存储数据,不同的是内存只是运行时数据,如果关闭计算机内存中的数据就会清空,而磁盘则不会

百度百科:在计算机中,磁盘(disk)是一种利用磁记录技术存储数据的存储器,是计算机主要的存储介质之一。磁盘可以存储大量的二进制数据,并且在断电后也能保持数据不丢失。

三者关系

  • 内存从磁盘中读取数据,供给给CPU进行计算,计算的结果显示存储在内存中,如果有长期保存的需要可以将数据再从内存落到磁盘保证数据永久存在

做一道计算题看人和计算机是如何做计算的

简单计算

先做一道简单的计算题:11 * 11

大脑计算过程

这道题很简单,成年人完全可以口算不需要在草稿纸上一步一步地计算,其思考的过程其实就跟我们在纸上计算的过程一样,脑子里面构建计算的画面(自行脑补),首先我们需要把计算的数字“输入”到自己的脑子中,然后大脑开始做计算,就这么简单

计算机计算过程

将数字输入到计算机中,然后计算机的CPU开始计算,这里的“计算机中”是指什么,指的就是前面提到的内存,在介绍内存时就说过CPU计算的数据是来源于内存的

思考

计算机计算的时候数字是输入到内存中的,那么大脑在计算的时候数据是输入到哪儿的呢?大脑里面,这是一个很抽象的概念,就如同是数字输入到计算机中一样,具体是哪个客观存在的载体呢?这点我也不清楚,我并没有去了解过大脑的构造,但我们是不是可以猜想,大脑也是存在内存这样的载体呢?而大脑也可思考问题如同做计算一下,那是不是大脑也有CPU这样的载体,这里就将大脑中存在CPU和内存的概率带出来了。

其实这样就得出这个结论并不严谨,但我也并非是在做学术研究

复杂计算

前面我们做了一道简单的计算题,现在我们来看一道复杂的154766 * 563498

大脑计算的过程

我相信普通人是计算不出来的,少数人可以根据一些口算方法计算出来,能在脑子里面像在草稿纸上一样计算,我相信这个世界上大概率没有人是能够计算出来的。

自己可以现在草稿纸上计算一下,如果觉得太复杂了,可以自己定义一道自己口算不了但笔算很简单的题,计算出来后,然后将刚才计算的过程在脑子里面复现在从新计算一下,仔细感受一下为什么考脑力计算不出来,我总结我计算过程几个阻碍点

  • 能单一计算出来一行数字,但在计算下一行数字的时候上一行的数字忘了
  • 在累计加法的时候,计算当前这一位数字的时候,之前计算出来的数字给忘了

请记住忘了,这个很关键,就是我们给忘了,我前面提到过对于大脑计算过程中涉及到的数据都是在内存中的,我们在计算出一行数字后,这行数字就在内存中,但我们在计算下一行数字的时候上一行数字又忘了,我们可以理解成从内存中丢失了,为什么会丢失呢?在计算机中,如果内存有限,但计算一道非常复杂的计算题其实计算机也是计算不出来的,为什么,因为内存不足,我们可以理解成会生成非常多行数字,但内存无法装下所有的数字,所以无法完成计算。我们大脑无法完成复杂计算的原因就与这种情况是一样的,是因为我们的大脑的内存比较小,无法同时记住太多的数据,所以无法完成计算。

如何优化大脑的计算能力

前面我们已经知道了为什么我们的大脑无法完成复杂计算的原因,那我们就尝试利用优化计算机计算能力的方式来优化我们大脑的计算能力

1. 增强CPU计算能力

在计算机中CPU的核数越多算力就越强,比如8核 > 4核 > 单核,要想算力越强,核数就要越高,就如同一个CPU的核数是无法扩增只能更换新的CPU一样,个人认为每个人的CPU是天生的是受基因决定的,无法后天增强,虽然我认为思维能力后天可以强化,但并非强化的是CPU,后面会讲到。

2. 扩内存

我们思考一下为什么在草稿纸上我们就能够轻松计算出来的一道计算题,在大脑中却非常难,大脑中难的原因前面分析过是因为内存小无法装下所有计算过程的数据,而草稿纸装得下,所以在草稿纸上可以轻松地算出来。

我是比较相信后天锻炼可以提高自己的记忆能力(不靠技巧),就相当于扩内存,但这个很难,对此我也不是十分地确信。

既然脑子的内存难以扩充,为什么我们不借助一下“草稿纸”呢?其实就是把临时数据都记录下来,就像我现在在写这篇博客一样,其实在写之前我只有一个大致的想法,各种信息很零碎,因为内存有限,无法拼凑出来,但写着写着各种脉络都理清了,我们要善于利用“草稿纸”的方式来“扩内存”,这一技能我是很常用的,工作中一个复杂的需求我都会写一个文档来理清各种功能、具体实现,如果上手就开发很容易做到一半有问题又从新换一个思路去实现。除了这种可分享给他人的阅读的文档,我经常也会针对一个复杂的问题,在完全没有头绪的时候,脑子里面想的东西通过打字的方式写下来,写着写着就会有一些头绪,听上去很扯淡,但实属经验之谈,有的时候我就纯靠脑子想,但经常是同一个点反复地去想,会有很多重复性的思考,思考效率低,但通过打字方式将想的内容都记下来后思考的效率有大幅度提升。

持久化(存磁盘)

我们常说人的大脑能够装到知识比数十个图书馆,而前面我提到了内存其实是很小的,那么这里能够装下大量信息的并非是内存而是磁盘,你应该还记得小时候学过的“锄禾日当午....”,当你在想这句诗的时候这句诗就到了你的内存中,它是从哪儿来的呢,它就是从你的磁盘中读出来的,所以磁盘中的数据就是我们记住的信息,我们除了记住过“锄禾日当午”,还学过很多首诗,我们现在能回忆起的寥寥无几,这些数据丢失了吗?个人觉得并不是,比如你遇见了一个老同学,一时间你忘记了名字,但过一段时间你突然就想起来了,这种类似的场景,大家生活中应该经常遇见过。所以这些数据是真的丢失了吗,并没有。

从磁盘中读取数据到内存,首先我们需要知道这个数据位于磁盘的什么地方,所以我们需要检索,检索的方式有两种,一种是遍历,一种是基于关键词检索,我们用查字典的例子来比喻

  • 遍历:

    你现在遇到了一个不认识的字,你要查字典,而这本字典只有基于拼音的目录而没有偏旁的目录,那么你就只能一页一页地去查,这就是遍历,我们磁盘中的数据就好比一本只能从前往后遍历字典,最近的信息保存在最前面,越长久的信息保存在后面,所以对于越久的信息我们需要花费更多的时间才能想起来

  • 关键词检索

    这种方式能够快速找到数据,还是查一个不认识的字,但是你知道这个字拼音的前半部分,这就是你的关键词,你就能够根据已知的拼音部分锁定目录范围,如果你知道拼音的整个部分,那么就相当于这个范围很小,你就能更快地找到信息,有时候我们突然想起一件事就如同这种关键词检索,因为突然一个关键词出现引导我们检索到了对应的信息

前面提到了如果内存有限,计算机针对一道复杂的题也会计算不出来,是因为内存不足,既然内存不足我们就尝试把数据存到其他地方,那就是磁盘,存到磁盘的过程叫持久化,之所以叫做持久化是因为相对于内存只能短暂存储运行时数据而言的,磁盘的数据是可以长时间保存的。我们回过头再来看154766 * 563498这个计算,如果给我们足够长的时间,我们是绝对能够口算出来的,我前面提到过为什么我们口算算不出来,是以为我们往往在计算下一个数据时忘掉了上一个,之所以很快能忘掉,是因为我们内存不足,如果我们将其存入到磁盘中呢?也就是说我们真真记住计算出的每一行数据,而不是一会儿就忘了,那么只要给我们足够长的时间我们就一定能够记住每一行的数据,我们就能够完成计算了。

缓存

  • 缓存是什么,缓存是一个计算后的产物,比如11x11,相信大部分人吐口而出121,因为我们并没有去计算而是记住了其运算的结果,所以缓存就是不需要再次通过计算就能够直接得到结果的数据。
  • 我们常常提到的经验就可以视为缓存,他是经历产生的,如同计算产生的结果,前面提到过人的思维后天是可以得到训练的,我认为这种训练不是CPU能力的提升,而是缓存起到了作用,我们有了缓存后,相似的问题就不需要再思考就能够很快得到一个答案,所以思维效率更高,学习知识也是一种产生缓存的方式,比如干一件事,你学习过干这件事的技能,你很快就干成了,而别人没有,他就得去学习再干事,那么他这个学习的过程就相当于是去计算,而你是直接从缓存中获取,因为你已经计算过了,产生了缓存。

评论

  1. 2年前
    2024-4-11 8:28:38

    很新奇的观点,确实通过草稿纸的形式,能让我们更容易的去处理复杂问题。

  2. eleven
    2年前
    2024-4-11 8:55:40

    评论

  3. 2年前
    2024-4-11 8:57:05

    测试

  4. 2年前
    2024-4-11 9:08:26

    测试1

  5. eleven
    2年前
    2024-4-11 9:12:23

    comment

  6. eleven
    2年前
    2024-4-11 9:12:32

    1

  7. 2年前
    2024-4-11 9:15:44

    测试 2

  8. eleven
    2年前
    2024-4-11 9:27:59

    12

  9. eleven
    2年前
    2024-4-11 9:28:16

    3

  10. 杨不肥
    2年前
    2024-4-11 9:39:28

    把错别字纠正一下就可以了

  11. 测试
    2年前
    2024-4-11 9:58:56

    测试

  12. 杨不肥
    2年前
    2024-4-11 10:00:21

    小伙子有想法,好久写一篇关于如何做好一碗冰粉的文章

  13. 测试2
    2年前
    2024-4-11 10:05:32

    测试

  14. test
    2年前
    2024-4-11 10:09:32

    dasd

  15. dsad
    2年前
    2024-4-11 10:10:41

    dsad

  16. dasd
    2年前
    2024-4-11 10:19:58

    1

  17. dasd
    2年前
    2024-4-11 10:20:17

    2

  18. eleven
    2年前
    2024-4-11 10:29:23

    123

  19. eleven
    2年前
    2024-4-11 10:30:43

    1234

  20. dasd
    2年前
    2024-4-11 10:34:01

    123456

  21. dasd
    2年前
    2024-4-11 10:34:19

    3

  22. 哦破破
    2年前
    2024-4-11 10:35:05

    Djfj

  23. dasd
    2年前
    2024-4-11 10:39:56

    1

  24. 哦破破
    2年前
    2024-4-11 10:40:28

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