Синапсы, которые аналогичны узлам в вычислительных машинах, очень важны для определения эффективности передачи информации. Количество синапсов, умноженное на рабочую частоту мозга, дает его производительность. Другая важная характеристика работы с информацией — число связей между клетками мозга или между узлами вычислительной сети. Чем больше синапсов, тем больше связей, причем больше не в простой, а в квадратичной последовательности.
Самый мощный компьютер проигрывает сравнение с мозгом среднего человека и даже ребенка по всем параметрам. В мозгу 12-летнего ребенка насчитывается квадрильон синапсов, каждый из которых имеет порядка тысячи молекулярных триггеров. Триггеры — это своего рода транзисторы, то есть мозг обычного мальчика работает на квинтильоне транзисторов (квинтильон — это 10 в 18-й степени). Число транзисторов — наиболее общеупотребительная характеристика, применяемая для сравнения интегрированных сетей.
Если умножить квинтильон транзисторов на частоту работы мозга в 1 килогерц, то получится производительность до 10 в 21 степени бит/с. В то же время самый мощный на 2017 год компьютерный процессор компании AMD имеет всего 20 миллиардов транзисторов. У американского процессора Xilinx’s Everest/Versal, основанного на принципе FPGA, 50 миллиардов транзисторов.
Все равно это примерно на 7-8 порядков меньше, чем у ребенка. Даже при рекордной рабочей частоте процессора AMD FX-8150 примерно в 9 х 10 в 9 степени герц производительность получается где-то на три порядка меньше, чем у человека. Конечно, производительность процессоров растет, но, как будет показано дальше, она довольно быстро упрется в потолок, так и не достигнув показателей даже пропитого мозга, спрятанного в поношенной черепной коробке пьяного нищеброда.
В своей книге «Сингулярность близка», вышедшей в 2006 году, отец современного техношовинизма Рей Курцвейл предсказывает, что к 2025 году мощность суперкомпьютеров достигнет уровня, когда в такую машину можно будет загрузить человеческий мозг. В обоснование Курцвейл приводит закон Мура, согласно которому производительность вычислительных машин удваивается каждые 1,2 года. Но закон этот чисто эмпирический, скорее его можно назвать наблюдением, причем период удвоения то и дело меняется. Такие цифры хорошо смотрятся на слайдах в презентации, но прогнозировать с их помощью следует с большой осторожностью.
Загрузка мозга, по мнению Курцвейла, станет возможной при способности компьютера производить в 10 в 19 степени флопов (то есть операций с плавающей запятой в секунду). При этом сегодня этот показатель у китайского суперкомпьютера Sunway TaihuLight составляет порядка 100 петафлопов (петафлоп — это квадрильон операций, то есть 10 в 15 степени). Нужно учесть и то, что Курцвейл, очень популярный визионер и ярый сторонник быстрейшего создания Сверхинтеллекта, уже много раз ошибался в своих прогнозах.
Как видим, даже самые умные машины в целом не дотягивают до производительности человеческого мозга, но ускоренному их развитию препятствует, например, проблема энергоэффективности..
Человеческий мозг при всей своей невероятной мощности потребляет всего 20 ватт энергии. Китайский суперкомпьютер Tianhe-2 с производительностью 34 петафлопа потребляет около 20 мегаватт энергии — то есть его энергоэффективность в миллион раз ниже.
Но ведь для достижения человеческого уровня мощность суперкомпьютеров должна вырасти на порядки —а значит, также вырастет и энергопотребление. Уже сейчас при разработке суперкомпьютеров проблема охлаждения является важнейшей.
Подсчитано, что при производительности в 1000 петафлопов — всего в 10 раз больше, чем текущий рекорд — суперкомпьютеру потребуется столько же электроэнергии, сколько сегодня потребляют все домохозяйства Сан-Франциско. Конечно, сотни миллионов долларов, которые уйдут только на оплату электричества, жалко, но не это главная проблема. Непонятно, как охлаждать такую машину? Ведь компьютер должен оставаться максимально компактным — ибо если он будет занимать большое пространство, резко ухудшится его производительность.
Помимо проблемы энергопотребления, есть еще проблема шума и вопрос затрат на поддержание работы такого компьютера. Эти показатели также могут сделать достижение паритета с человеческим мозгом невозможным для компьютеров, во всяком случае, созданных на кварцевой элементной основе по архитектуре фон Неймана.
Суперкомпьютер, впрочем, может быть создан на совершенно других принципах, нежели сегодня — например, на основе явления квантовой запутанности. Работы по созданию квантовых компьютеров, однако, еще находятся на начальной стадии, и не исключено, что они станут вторым «управляемым термоядом» — задачей, которая не решена в практическом смысле и спустя 60-70 лет после многообещающего старта, положенного советскими физиками Олегом Лаврентьевым, Игорем Таммом и другими.