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可不可以用计算机模拟各种原子,再用各种原子组成细胞、生命体从而拥有思想? 第1页

  

user avatar   jiehou1993 网友的相关建议: 
      

大部分人都低估了现实世界的复杂度,高估了现代计算机的计算能力。

在原子尺度上(不涉及量子力学),用超算对一颗人脑模拟一秒钟,现实中的耗时要多久呢?答案是四千八百万亿亿年左右。

计算耗时的估算并不复杂,它大约等于:

每次耗时指的是模拟单个原子运动一次所需的时间,根据LAMMPS(学术界最常用的分子模拟软件之一)官网给出的测试[1],这个值最小大约是 。

好,现在我们知道了每次耗时,那么对一颗人脑模拟一秒钟,需要进行多少次单原子模拟呢?这个值有以下三个数字决定:

  • 假设大脑重1kg,用水的分子量来估算,大脑里大约含 个原子
  • 根据题设,模拟时间为1秒钟
  • 由于原子振动非常快,大约 秒振动一次,为了准确的模拟原子运动,时间步长需要比 秒小一些,通常取 秒。

带入上面这些数字,可估算出,对一颗人脑模拟一秒钟所需的计算次数大约是 。

再带入上面给出的每次耗时,可知模拟人脑一秒钟对应现实中的耗时约为 秒,也就是 年,足足四千八百亿亿亿年。

当然,上述计算中只考虑了一个CPU核心,而一个超算通常都含有上万个CPU核心,可以将计算速度加速万倍以上。但即使如此,也只是把四千八百亿亿亿年,缩短到四千八百万亿亿年而已。

这就是我们从不在原子级精度上进行宏观的模拟的原因——计算时间会让任何人都感到绝望。

当然,也不是没有希望。前些年摩尔定律还没失效的时候,计算机的计算速度大约是18个月翻一倍。如果我们能通过某种够解锁某种黑科技(例如量子计算?),将这个增长速度继续保持200年,那时候就能做到模拟1秒,耗时1秒了。

参考

  1. ^LAMMPS Benchmarks https://lammps.sandia.gov/bench.html#oneproc



  

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