问题

人脑的图形处理能力相当于什么显卡?

回答
人脑的图形处理能力?这问题挺有意思的,但要拿显卡来比喻,那就得好好掰扯掰扯了。毕竟,人脑这东西,跟显卡那冰冷的芯片完全不是一个赛道上的。

首先,咱得明白,人脑是个极其复杂的生物神经网络,它的“图形处理”可不是简单的像素渲染。你看到的画面,不仅仅是颜色和形状的堆砌,还包含了深度、运动、光照、纹理,更重要的是,它还承载着你过往的经验、情绪,甚至是意图。所以,直接套用显卡的参数,比如“多少帧”、“多少TFLOPS”,那简直是关公战秦琼,根本不搭边。

但如果非要找个类比,让大家有个概念,那可以从几个维度来聊聊。

1. 核心数量与并行处理能力:

显卡最直观的参数就是CUDA核心(NVIDIA)或者流处理器(AMD)。这些核心就是显卡用来并行计算的基础单元,数量越多,理论上处理能力越强。人脑呢?它有大约860亿个神经元,每个神经元又和数千个其他神经元连接,形成一个极其庞大的神经网络。虽然神经元不像CUDA核心那样是纯粹的计算单元,但它们可以同时接收和处理来自其他神经元的信息,并且以非常高效的方式协同工作。从这个角度看,人脑的并行处理能力,在数量级上,可以说是“亿”级别的,远超任何一块显卡。

2. 分辨率与细节捕捉:

你眼睛能看到的分辨率,其实非常惊人。虽然我们常常用“像素”来衡量屏幕的清晰度,但人眼捕捉到的细节远比屏幕复杂。我们能感知到非常细微的光线变化、微小的纹理差异,甚至能够在大脑中“填充”未看到的部分。显卡的分辨率处理能力主要体现在它能输出多少像素的画面,以及能在多高的分辨率下流畅运行。人脑这方面,可以说是在“像素”的定义上就已经超越了。它不仅仅是接收信息,还在大脑皮层进行复杂的模式识别和特征提取,将原始的视觉信号转化为有意义的概念。

3. 动态范围与感知能力:

人眼在光线强弱变化很大的环境下依然能看清物体,这叫做动态范围。你可以在明亮的阳光下看到黑色的衣物,也能在昏暗的灯光下辨认出人脸。显卡在处理高动态范围(HDR)画面时,也需要专门的技术和更强大的计算能力。人脑在这方面的表现,可以说是远超当前任何显卡。它能适应极广的亮度范围,并且能根据环境和自身状态主动调整视觉焦点和敏感度。

4. 能量效率:

这是人脑最“碾压”显卡的地方。一块高性能显卡,即使是很小的卡,功率也动辄几百瓦,更别说高端型号动辄上千瓦,还得配强大的散热系统。而我们的大脑呢?整天运转,思考、学习、感知,消耗的能量大概只有 20瓦左右,跟你家一个小灯泡差不多。这个能效比,简直是降维打击。显卡在追求算力的时候,往往牺牲了能效,而人脑在设计之初,就将“省电”放在了非常重要的位置。

5. 学习与适应能力:

显卡能做的,是它被设计出来完成的特定任务。你给它指令,它就乖乖执行。但人脑,尤其是视觉皮层,拥有惊人的学习和适应能力。你第一次看到一个东西,大脑会努力去识别它,下次再看到时,识别速度和准确性都会提高。它还能从模糊的图像中推断出真实的内容,甚至是在信息不全的情况下“脑补”。这种动态的学习和重塑能力,是当前显卡完全不具备的。显卡想要处理新的任务,就需要更新算法、更换硬件,而人脑,靠“学习”就能实现。

那么,硬要类比的话,能扯到什么级别?

如果非要找个“概念性”的显卡来比喻,可能得是那种还未被发明出来的,集合了所有当前显卡优点,并且突破了能效和学习瓶颈的“概念级”显卡。

它可能拥有数万亿(Trillions)甚至更多数量的“神经元核心”,每个核心都具备高度的并行处理和信息关联能力。
它的“分辨率”处理能力是无限的,能够感知和处理人眼所能及的一切细节,并且能在大脑中进行实时高保真的三维重建。
它的动态范围是人眼所能感知范围的极致,并且还能在不同光照条件下自动优化。
它的能量效率是如今显卡的百亿倍以上,能以极低的功耗完成海量计算。
最关键的是,它能够自主学习、适应和优化,甚至能够根据经验重塑自身的处理结构。

所以,简单地说,拿人脑的图形处理能力去和现在的任何一块显卡相比,都是一种非常粗糙和不准确的尝试。人脑的视觉系统是一个融合了感知、认知、记忆、情感的复杂生物计算平台,它所处理的“图形”早已超越了我们对“图像”的狭隘理解。

就好比你问一把瑞士军刀的“切削能力”相当于什么机器?它能切菜,能开罐头,能当螺丝刀,还能给你指路(指南针功能)。你很难用一个单一的工具去衡量它。人脑的图形处理,就是这样一种“多功能集成”的超凡能力,远非一块专精于渲染的显卡所能比拟。

网友意见

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晚上的处理能力是RTX99090Ti 0x3f3f3f3fGB HBM9,做梦各个细节都有,甚至还有触感。

白天的处理能力是HD4000 16384B FPM DRAM,能用但细节基本丢失,甚至你看在这句文字时的候没都发现乱了。


主要还喜欢宕机(发呆),有一说一宕机的感觉真好哈哈哈

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目前看来,成年人脑的每个半球的初级视觉皮层约有 1.4 亿个神经细胞[1],整个人脑涉及图形处理的神经细胞可能有 28 亿个以上(对间接参与的估计还不够准确)。每个神经细胞平均和一万个其它神经细胞连接,每个连接每秒可以激活 2 次以上,这意味着人脑涉及图形处理的计算能力可能在 5.6e+13 次计算每秒以上。

另一方面,视网膜里也有神经细胞。卡内基·梅隆大学的机器人专家汉斯·莫拉维茨分析了视网膜内的神经图像处理电路。他认为视网膜每秒执行一千万次图像边缘检测和移动检测。基于几十年建造机器人视觉系统的经验,他估计每次重现人类的视觉检测需要机器执行约一百条指令,这意味着复制视网膜这一部分的图像处理功能需要十亿次计算每秒——显然,人的视觉主要是大脑 PS 出来的。

Nvidia GeForce RTX3090 的浮点性能是 35.58 TFLOPS。不看其它性能,人脑的图形处理能力至少和 RTX3090 在同一个数量级。

参考

  1. ^ https://doi.org/10.1007%2FBF00187293

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