Wie viel Terabyte Arbeitsspeicher hat das Menschliche Gehirn?
11 Antworten
Etwa 100 Petabyte (102400 Terabyte) Arbeitsspeicher.
"Das ist der Speicherplatz, den ein Computer benötigen würde, um ein komplettes Gehirn zu simulieren" Ja da hast du Recht. Deine Antwort auf die Frage ist sowieso deutlich besser. Aber ich sah nichts anderes als den Speicherplatz anzugeben denn man für eine Simulation braucht. Das ist so ähnlich wie mit der Frage: Wie viele Räder hat der Mensch.
Die Frage ist ziemlich schwierig. Vor allem kann man sie nicht wirklich in "Byte" beantworten, weil die Nervenzellen in einem Gehirn nicht in einem addressierbaren Raster angelegt sind, wo jede Zelle ein Bit Daten speichern kann, sondern die Ladung der Zellen ist analog. Eine einzelne Zelle wird von den Synapsen der anderen Zellen mehr oder weniger stark angeregt. Wenn die Anregung ein bestimmtes Niveau überschreitet, "feuert" die Zelle und regt damit alle Zellen an, die an ihren Synapsen angeschlossen sind.
Ich habe in einer anderen Frage mal ausgerechnet, wieviel Speicher man benötigen würde, um alle Synapsenverbindungen eines Gehirns zu speichern. Dabei bin ich auf einen Endwert von etwa 455 Terabyte gekommen. Die tatsächliche Speicherkapazität des Gehirns dürfte deutlich darunter liegen. Ich würde sie so berechnen, dass man die geschätzten 90 Milliarden Nervenzellen nimmt und sie mit der Anzahl der benötigten Bits multipliziert, die benötigt werden, um die Anzahl der eingehenden Synapsenverbindungen zu speichern, also quasi der Wahrscheinlichkeit, mit der die jeweilige Zelle zum feuern angeregt wird. Ich habe leider nur eine Quelle gefunden, die die Anzahl der ausgehenden Synapsenverbindungen mit 1 bis 200.000 beziffert. Für die eingehenden Verbindungen gehe ich einfach mal von der gleichen Bandbreite aus. Um eine Zahl zwischen 1 und 200.000 zu speichern, braucht man 18 bit. Das multipliziert mit den 90 Milliarden Nervenzellen ergibt 202,5 GB (bzw. 188,6 GiB). Das wäre dann wohlgemerkt die gesamte Speicherkapazität des Gehirns, mit allen Erinnerungen und allen gelernten und genetisch vererbten Dingen, wie Sprachen und Bewegungsabläufen, Trieben, Emotionen etc. wobei man davon ausgehen kann, dass die wichtigsten Dinge mehrfach gespeichert sind.
Der Wert ist zwar deutlich niedriger, als die anderen Leute ihn hier annehmen, aber ich finde ihn trotzdem plausibel. Das Gehirn speichert ja nicht alles im "RAW" Format, sondern in reproduzierbaren Eindrücken bzw. in "Memen". Also wenn du mit jemandem sprichst, dann merkst du dir das gesehene und gehörte nicht in einem unkomprimierten Bitmap- und Audiostream, wie es ein Computer machen würde, sondern dein Gehirn analysiert das Gesicht des Gegenübers und seine Tonlage und dazu noch sinngemäß das, was derjenige gesagt hat - und speichert selbst davon nur den interessanten Teil. Also das, was ein Computer mit mehreren Megabyte speichern würde, speichert das Gehirn in höchstens einigen 100 Zellen ab.
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Jetzt hast du allerdings nicht nach dem Gesamtspeicher des Gehirns gefragt, sondern nur nach dem "Arbeitsspeicher". Ich würde das mal frei mit "Kurzzeitgedächtnis" übersetzen.
Das ist nochmal aufzuteilen in das "Ultrakurzzeitgedächtnis", also das Gedächtnis, was die unmittelbaren Ereignisse ca. zwei Sekunden lang speichert, bevor sie vom Gehirn sortiert und verarbeitet werden; und in das normale Kurzzeitgedächtnis, also dem Speicher, der die aktuellen Informationen einige Zig Sekunden oder mehrere Minuten lang speichert, bevor sie ins Langzeitgedächtnis übergehen.
Zum Ultrakurzzeitgedächtnis kann ich nur eine sehr grobe Einschätzung abgeben. Wenn man davon ausgeht, dass die Augen jeweils etwa mit 1Bit/s an das Gehirn senden können und zumindest der Tastsinn ein ähnlich hohes Datenaufkommen haben könnte und für die anderen Sinne und aktuellen Erinnerungen auch ein wenig Platz benötigt wird, rechne ich einfach mal mit bis zu 8MBit/s, wodurch das Ultrakurzzeitgedächtnis bei zwei Sekunden Speicherzeit etwa eine Speicherkapazität von 2MB haben müsste. Vielleicht auch weniger.
Beim "normalen" Kurzzeitgedächtnis gibt es die sogenannte "Millersche Zahl". Die besagt, dass ein Mensch etwa 7 ± 2 "Chunks" gleichzeitig im Kurzzeitgedächtnis halten kann, die man nach einigen Sekunden noch einzeln wiedergeben kann. Diese Chunks sind einzelne Ideen oder Meme. Bei dem Experiment konnte er z.B. messen, dass wir etwa sieben Ziffern im Kurzzeitgedächtnis behalten können oder z.B. sieben unzusammenhängende Wörter oder sieben Meme, wie z.B. "ich muss noch staubsaugen". Diese sieben Speichereinheiten werden also jeweils höchstens einige Kilobyte Speicher haben, ich denke aber dass das ganze Kurzzeitgedächtnis größer ist, aber die meisten Informationen eben nur "ungefähr" abgespeichert werden. Wenn du z.B. einen Film anschaust, kannst du am Ende ja auch noch ungefähr sagen, was im Laufe des Films alles passiert ist und wahrscheinlich auch einige Zitate wiedergeben, aber du kannst nicht genau Wort für Wort den gesamten Film nacherzählen.
Wie man die Größe des Kurzzeitgedächtnisses messen soll, weiß ich aber nicht so wirklich.
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Dass das Kurzzeitgedächtnis keine 2TB groß ist, sollte eigentlich klar sein. Überleg mal: auf eine einzelne BluRay-Disc passen etwa 50GB Daten. Wenn du wirklich 2TB im Kurzzeitgedächtnis behalten könntest, müsstest du dir 41 ganze Filme gleichzeitig anschauen können und danach für jeden Film pixelgenau sagen können, was zu sehen war, bzw. wörtlich wiedergeben können, was die Leute gesagt haben und wann welche Melodien gelaufen sind etc.
Im Gegensatz zum Arbeitsspeicher sind im Gehirn die Speicherplätze nicht von vorneherein vorhanden, sondern werden erst beim Lernen erzeugt. Daher ist das Lernen auch anstrengend und kostet Kraft.
Ein Arbeitsspeicher hat feste adressierbare Speicher, die mit Informationen befüllt werden können. Ein Programm kann unter Verwendung der Adresse des Speicherplatzes dort eine Information hinterlegen, auslesen, was dazuzählen und sonstwas. Auf die Information kann man nur zugreifen, wenn man die Adresse hat.
Das Gehirn verwendet die Information als Adresse und kann so jede Information sofort finden. Da es praktisch für eine Information fast unendlich viele Möglichkeiten gibt, ist der Adressraum auch entsprechend groß. Beim Vorhalten der verfügbaren Plätze wie beim Arbeitsspeicher müsste das Gehirn entsprechend groß sein und vorwiegend aus nicht genutzten Speicherplätzen bestehen. Das Konzept des Gehirns kann aber damit umgehen, da nicht benötigte Speicherplätze gar nicht vorhanden sind und erst bei Bedarf angelegt werden. Da die Information immer selbst die Adresse ist, kann das Gehirn jede Information sofort finden, ohne suchen zu müssen.
Man kann diese Art der Adressierung beim Arbeitsspeicher auch nutzen, allerdings nur in begrenztem Umfang und nur dort, wo ein zusammenhängender Speicherplatz lückenlos benötigt wird, z.B. zum Umsetzen mittels einer Codetabelle.
Um auf die gestellte Frage zurückzukommen: Es gibt keine feste Anzahl von Speicherplätzen im Gehirn. Die maximal mögliche Größe wird nur durch den verfügbaren Raum im Schädel begrenzt. Nach dem aktuellen Stand der Wissenschaft wird diese Grenze bei weitem nicht erreicht. Selbst Einstein hatte keine Probleme damit.
Nimm einfach die 100, 100, 100 Regel
Speicherplatz: 100 Petabyte
Arbeitsspeicher: 100 Petabyte
Rechenleistung: 100 Petaflops
Arbeitsspeicher hat das Gehirn nicht.
Es kann nach aktuellen Schätzungen etwa 2TB speichern, was davon flüchtig ist und was nicht ist bei jedem verschieden.
Sind Schätzungen für die die sowas schätzen wollen.
Aber warum arg wenig?
Das ist der Speicherplatz, den ein Computer benötigen würde, um ein komplettes Gehirn zu simulieren (auch wenn ich nicht nachvollziehen kann, warum die jeder Synapse einen 24 Byte großen Speicher zugewiesen haben).
Die Rechnung ist aber ungefähr so, als wenn du den umgedrehten Weg nehmen würdest und sagst, dass ein Mensch im Durchschnitt ungefähr 5 Sekunden braucht, um einen einzelnen Assemblerbefehl zu bearbeiten und man daher etwa 1,7 Billionen Menschen brauchen würde, um einen einzelnen Prozessor zu simulieren.