Hersenen versus computer

Hersenen versus computer

De mens als machine sinds de Wetenschappelijke Revolutie

Sinds de Wetenschappelijke Revolutie wordt de werking van de mens verklaard aan de hand van de nieuwste technologie. Zo werd de mens achtereenvolgens vergeleken met een uurwerk, een stoommachine en daarna met een telefooncentrale. Nu is het de beurt aan de computer, althans wat de werking van de hersenen betreft. Zitten wij nu weer fout? Nee, ik zal laten zien dat er veel overeenkomsten zijn tussen de hersenen en een computer, maar het ligt eraan met welke computer je ze vergelijkt.

Uiteraard lijken kunstmatige neurale netwerken, dat zijn computers die gebruikt worden voor onder andere patroon herkenning, nog meer op de hersenen, maar die zijn dan ook ontworpen naar analogie van de hersenen.

Op de verschillen tussen de hersenen en computers ga ik niet in, dit zou een eindeloze lijst opleveren.

Overeenkomsten tussen hersenen en computers

Architectuur

De hersenen zijn opgebouwd uit neuronen met verbindingen hiertussen. De verbindingen bepalen de functionaliteit, niet de neuronen op zich. Deze opbouw lijkt op die van gate arrays, dit zijn digitale elektronische schakelingen die een programma of proces kunnen uitvoeren. Gate arrays zijn opgebouwd uit logische cellen waarbij de functionaliteit ook wordt bepaald door de verbindingen hiertussen.

Wat hebben gate arrays nu met computers te maken? Een gate array is een speciaal soort computer, zeer efficiënt en specifiek voor één toepassing. Een gate array heeft geen programma, de functionaliteit zit in de hardware, de bedrading tussen de logische cellen. Normale computers hebben een Von Neumann-architectuur, waarbij programma's stap voor stap worden doorlopen, dit is natuurlijk verschillend aan die van de hersenen. Maar de architectuur van de hersenen komt wel overeen met reconfigureerbare computers met FPGAs, dit zijn herprogrammeerbare gate arrays. Hiermee worden bijzonder snelle computers gebouwd waarbij de verbindingen tussen de logische cellen steeds kunnen worden gewijzigd.

Fysieke infrastructuur

Informatieoverdracht in de hersenen en een computer gebeurt beide met elektrische signalen. Dit is niet vanzelfsprekend, het kan in principe ook mechanisch of met luchtdruk.
De synapsen in de hersenen zijn net als de transistoren in een computer halfgeleidend.
De verbinding naar de buitenwereld gaat door geïsoleerde draden. Bij de mens door zenuwcellen die onderling geïsoleerd zijn door een myelineschede. Bij een computer door koperdraden die geïsoleerd zijn door kunststof.

Locatie

Zowel de hersenen van een mens, als de processor van een computer bevinden zich op één locatie. Dat lijkt vanzelfsprekend maar het zou ook gekund hebben dat alles verspreidt was. In een computer worden sommige onderdelen locaal bestuurd met ieder hun eigen processor, zoals de muis en het toetsenbord. Bij een mens worden ook onderdelen locaal bestuurd, dit is bij autonome lichaamsfuncties het geval.

Multitasking

Zowel een computer als een mens kunnen niet multitasken, er kan maar één taak tegelijk wat het denken betreft. Maar door snel te wisselen tussen verschillende taken lijkt het echter alsof ze tegelijk worden uitgevoerd.

Parallellisme

Normale computers werken sequentieel, waarbij een programma stap voor stap wordt doorlopen. Computers met multikernprocessors werken weliswaar parallel maar nog steeds volgens hetzelfde principe, alleen word het programma onderverdeeld in stukjes, threads, die dan tegelijk worden verwerkt. Maar reconfigureerbare computers met FPGAs kunnen taken, net als de hersenen, echt parallel uitvoeren.

Geheugen

Computers hebben een tijdelijk geheugen en een lange termijn geheugen en dat hebben hersenen ook. Bij een computer is het RAM het tijdelijk geheugen en de harddisk het lange termijn geheugen.
Bij de mens wordt tijdens de slaap, de informatie in het korte termijn geheugen naar het lange termijn geheugen verplaatst waarbij het wordt gereorganiseerd. Bij een computer wordt de harddisk wordt soms ook 's nachts gereorganiseerd, dit heet defragmentatie.
Hersenen en computers hebben beide een procedureel en een semantisch geheugen. Een computer kan procedures en data apart opslaan en verwerken.

Overcapaciteit

Hersenen worden maar voor een klein gedeelte gebruikt, hetzelfde geld ook voor computers. Dit is niet vanzelfsprekend, er zou ook een systeem denkbaar zijn waarbij overtollige capaciteit automatisch wordt afgebroken.

Virussen

Net als bij computers zijn de hersenen gevoelig voor virussen, dit is althans bij insecten bekend. Virussen kunnen het gedrag van het insect zodanig via de hersenen beïnvloeden dat de virussen zich kunnen verspreiden. Strikt volgens de definitie van een virus is religie ook een virus en dat zich verspreid van mens tot mens.