# Aivojen ja tietokoneen vertailu

### Wikipedia

Aivoja ja tietokonetta voidaan vertailla laitteisto- että ohjelmistopuolella.

Laitteistopuolella rakennetasot ovat:

- tietokone
- tietokoneen osat, esimerkiksi keskusyksikkö
- piirilevyt, esim. emolevy
- mikropiirit (ja muut elektroniset osat), esim. mikroprosessori
- mikropiirin toiminnallinen osa, esim. muisti
- mikropiirin toiminnalisen osan peruskomponentti, esim. flip-flop
- puolijohde, esim. transistori (vrt. neuroni)
- puolijohteen rajapinta (vrt. synapsi).

Ohjelmistopuolella osia ovat:

- tietokonelaitteiston ohjelmisto kokonaisuutena
- käyttöjärjestelmä, sovellutusohjelmat, apuohjelmat
- ohjelma, esim. tietokonepeli
- ohjelman osat, esim. aliohjelmat
- aliohjelmien osat, esim. toiminnallinen lohko
- toiminnallisen lohkon osat, esim. ohjelmistokielen käskyt, suoritusvaiheessa mikroprosessorin konekielinen käsky
- konekielisen käskyn bitit (8 - 64), jotka ohjaavat mikroprossessorin toimintaa.

Edellisen perusteella tietokonepelaajalle vauhdikkaana rallipelinä (kuvat, äänet, tekstit, tärinä) näkyvä ilmiö on pohjimmiltaan vain ykkösiä ja nollia, miljardeja bittejä sekunnissa, jota tietokoneen rakenne tulkitsee ja jonka näyttämiä kuvia ja ääniä (yms.) tietokoneen käyttäjän aivot tulkitsevat.

### [muokkaa] Aivojen ja tietokoneiden samankaltaisuudesta

Aivot eivät ole tietokone. Aivoilla voidaan nähdä kuitenkin seuraavia samankaltaisuuksia tietokoneen kanssa:

1. molempien pohjana on aine, tietokoneessa puolijohteet (pii, germanium, galliumarseeni) ja aivoissa valkuaisaineet ym. biokemialliset molekyylit ja lopulta atomit, etenkin hiili, vety ja happi
2. molemmat käsittelevät informaatioa
3. molemmat on "synnyttänyt" jokin, aivot luonnon evoluutio ja tietokoneen ihminen
4. Ajatuskokeena:
   1. bitti ja hermoimpulssi
   2. transistori ja neuroni
   3. konekielinen käsky ja X
   4. aliohjelma ja Y
   5. ohjelma ja Z
   6. ohjelmisto ja tietoisuus
   7. aivojen päälohkot ja tietokoneen osat
5. molemmissa on laitteisto ja laitteistoon perustuva ohjelmisto:
   1. laitteet, mikropiirit ym. ja neuroniverkko
   2. ohjelma ja neuroimpulssien ja niistä usealla tasolla muodostuvien "hahmojen" toiminta

### [muokkaa] Aivojen ja tietokoneiden eroista

Aivot ja tietokoneet eroavat kuitenkin merkittävästi mm. seuraavilla tavoilla:

- rakenneosat perustuvat eri tieteen aloihin: transistori fysiikkaan; puolijohde- ilmiöön ja aivot biologiaan, elävään hermosoluun
- pienimmän rakenneosan kompleksisuus on aivan eri luokkaa: neuroni on elävä solu, siis hyvin kompleksinen rakenne. Lisäksi sillä on 2500 - 15.000 yhteyttä naapurineuroneihin. Transistori koostuu muutamasta puolijohderajapinnasta, kahden hieman erilaisen aineen liitoksesta
- aivojen signaalinopeus on noin 300 km/h, tietokoneen noin valon nopeus, 1080.000.000 km/h
- neuronien aikaskaala on millisekunteja, tietokoneiden miljoona kertaa nopeampia
- aivojen rakenne eroaa tietokoneen rakenteesta mm. moduliensa suhteen
- neuronit kasvavat, kehittyvät ja surkastuvat, toisin kuin mikropiirit tai niiden transistorit
- neuronit muuttuvat rakenteellisesti oppiessaan
- aivojen rakenteen muutokset edellyttävät geneettisiä muutoksia ja tietyt geenit käynnistyvät, kun neuroni toimii tietyllä tasolla
- aivot ovat rinnakkainen, tietokone pitkälti peräkkäinen rakenne
- tietokoneen osien yhteistoimintaa säätelee kello. Aivoissa ei ole kelloa.
- tietokoneen on rakentanut ihminen numeroiden murskaukseen, aivot evoluutio kompleksisen biologisen systeemin sisäistä koordinointia varten ja kyseisen järjestelmän koordinoimiseksi ympäristöönsä.

Monissa näissä eroissa teknologia on viemässä joillakin aloilla tietokoneita aivojen suuntaan. Tietokoneiden verkottuessa ja pienentyessä, yhdestä tietokoneesta alkaa muodostua neuronia vastaava yhtenäinen rakenneosa ja neuroverkoilla on monia aivojen ominaisuuksia: oppiminen, muokkautuvaisuus.

Tekoälytutkijat kuitenkin usein huomauttavat, että aivot toimivat rinnakkaisprosessointimallilla lähinnä sen takia, että aivoissa on niin valtava rinnakkaisprosessointikapasiteetti ja neuronien toiminta on niin hidasta. Jos neuronit olisivat yhtä nopeita kuin mikropiirit, olisivat aivotkin saattaneet kehittyä pikemminkin sarjaprosessointimallin pohjalta toimiviksi.

Vaikka tietokoneessa on erillisen muistit, keskusyksikkö jne. monia niitä yhdistää kuitenkin se, että niiden pohjalla ovat transistorit.

### [muokkaa] Tietokonemallin ongelmallisuudesta

Aivojen vertaaminen tietokoneeseen tuli yleiseksi 80-luvun kognitiivisen psykologian alun myötä. Kognitiivinen psykologia kuitenkin varsin pian joutui toteamaan, että aivot eivät ole rationaalisia, loogisia tai edes luotettavia. Aivojen toiminta on hyvin pitkälle vääristynyttä ja laiskaa ja koko toiminnan tarkoitus on niin erilainen tietokoneiden tarkoituksesta, että aivojen ja tietokoneiden vertaaminen toisiinsa on lähes mahdotonta.

Tietokone käsittelee selkeitä signaaleja erehtymättömän tarkasti, kun taas aivot käsittelevät analogisia ja epävarmoja signaaleja, tehden niistä heuristisia päätelmiä. Näiden päätelmien tarkkuuteen vaikuttaa mm. signaalin subjektiivinen uhkaavuus, aivojen yleinen vireystaso, huomion jakaminen ja suuntaaminen, sekä muut kuormitustekijät. Aivot eivät tuota heti oikeaa tulosta, vaan tyypillisesti tuottavat veikkauksen todella nopeasti ja jos tämä veikkaus antaa aihetta tarkempaan tutkimiseen, korjaavat käsitystään toistuvasti.

Esimerkiksi nopeasti vilaukselta nähty maassa oleva oksa voi aiheuttaa hälytysreaktion (koska se muistuttaa käärmettä) jo ennen kuin näköaivokuori on ehtinyt signaalia käsitellä ja näköhavainto olisi ehtinyt tietoisuuteen. Tämä aiheuttaa huomion kohdistumisen tähän esineeseen, näköhavainnon tarkentumisen ja hälytyksen perumisen, kun se tunnistetaan oksaksi. Syy tällaiseen vääristymään (pitkulaiset maassa olevat hahmot tulkitaan käärmeiksi) on aivojen toiminnan tarkoitus - hengissä selviämismahdollisuuksien kasvattaminen. Aivot ovat evolutiivisesti niin äärettömän kallis rakennelma, että sellaisia ei eläimille olisi kehittynyt, elleivät ne parantaisi niiden hengissä selviämis- ja lisääntymismahdollisuuksia. Tiukan rationaalinen tietokonemainen aivo, joka ei suostuisi antamaan vastausta "oksa" tai "käärme" ennen kuin havainto olisi täysin varma, ei kauaa selviäisi luonnossa.

Haettu osoitteesta http://fi.wikipedia.org../../../a/i/v/Aivojen_ja_tietokoneen_vertailu.html

Luokka: Hermosto

##### Views

- Artikkeli
- Keskustelu
- Nykyinen versio

##### Etsi