人類大腦的組成與記憶原理
人類的大腦，一直是一個神秘且復(fù)雜的地方。即使科技高速發(fā)展的今天，人類仍然未能完全了解這個器官，大腦仍有很多秘密等待我們?nèi)グl(fā)現(xiàn)和解答。記憶存儲是大腦一項非常重要的功能，一幅圖，一段聲音，一個場景……幾乎所有的事情大腦都能夠?qū)⑦@些信息轉(zhuǎn)化為信號存儲在大腦內(nèi)?？梢哉f，人類的大腦存儲的數(shù)據(jù)容量非?？捎^。
人腦存儲記憶信息是肯定不會放在真空中的，那么人類的大腦是如何存儲記憶的呢？又是存儲在什么介質(zhì)中了呢？如果這些記憶用GB、TB之類的單位衡量，大概等于多大的硬盤呢？未來硬盤存儲功能是否會跟大腦記憶原理相結(jié)合研發(fā)出新的存儲技術(shù)呢？下面我們帶著這些疑問來一探究竟。
人腦的組成：
人類的大腦是所有器官中最復(fù)雜的一部分，并且是所有神經(jīng)系統(tǒng)的中樞，我們一般將人類的大腦分為三個區(qū)：腦核(Central Core)、腦緣系統(tǒng)(Limbic System)、大腦皮質(zhì)(Cerebral Cortex)。起到記憶作用的是腦緣系統(tǒng)，腦緣系統(tǒng)主要在左半球，其主要負責記憶的處理功能，同時，其還負責行動、情緒、體溫、血壓、血糖以及其它居家活動等。
記憶的原理：
整個大腦是由數(shù)以百億的細胞構(gòu)成，記憶細胞相互之間通過神經(jīng)突觸相互影響，形成極其復(fù)雜的相互聯(lián)系。記憶就是腦神經(jīng)細胞之間的相互呼叫作用，其中有些相互呼叫作用維持時間是短暫的，有些則是持久的，而還有一些介于兩者之間。這就形成了我們的長期記憶、短期記憶以及也會遺忘一些記憶。
大腦細胞
記憶存儲容量：
大腦的記憶容量時，并不是我們所有曾經(jīng)經(jīng)歷、或記憶的數(shù)據(jù)都是存儲在大腦里，有一些數(shù)據(jù)只是在大腦中短暫的記憶，并不是作為長期的記憶來保存的。
就好像我們的衣柜一樣，有些衣服是長期放在衣柜中的，有一些則是來回替換的。當我們提到人類大腦記憶的時候，就相當于衣柜中的容量一樣，是由長期記憶和一些短期記憶組成的。那么這些記憶的存儲容量有多大呢？
2
大腦的記憶存儲容量有多大？
大腦的記憶存儲容量有多大？
人類大腦能夠存儲多少信息呢？至今這個問題也一直沒有讓大眾比較認可的答案。由于大腦復(fù)雜的記憶、回憶、遺忘等特性，讓目前的科學(xué)技術(shù)束手無策，我們只能去大體去估量一下大腦記憶的存儲容量。
大腦記憶的容量
人類的大腦是由大約140億個細胞組成的，具有極大的貯存量，可以在每秒接受十來個信息。一個信息單位我們將它叫做比特，大約相當于一個單詞。這樣，人類的大腦的容量就相當1400萬億個比特。
1400萬億個比特有多大呢？它相當于全世界所有圖書館的圖書的內(nèi)容，何況人類的記憶非常復(fù)雜，還有潛意識等。
但1400萬億個比特只是估算出人類記憶的極限，人類的記憶實際應(yīng)用只相當于大腦的十分之一，即使如愛因斯坦這樣偉大的科學(xué)家，也只用了自己大腦三分之一的功能。所以人類的大腦更多的細胞是處于“待業(yè)”的狀態(tài)，人類并沒有將所有的細胞都充分的利用起來。這也是很多人認為人類的潛力依然巨大的主要依據(jù)。
人類的大腦可以看成計算機，那么記憶就相當于計算機的硬盤，能夠?qū)懭?、存儲和掌控大量信?/strong>，但顯然，人腦如今的強大的存儲功能并不是當前的硬盤所能夠相比的，人腦的記憶功能要比計算機強大很多。那么如果把大腦的存儲內(nèi)容寫入計算機的硬盤，需要多大的硬盤呢？
3
機械硬盤的存儲原理和瓶頸
機械硬盤的存儲原理以及瓶頸：
如果把大腦的存儲內(nèi)容寫入計算機的硬盤，需要多大的硬盤呢？ 首先我們來看一下硬盤的存儲原理。
要了解硬盤的存儲空間，我們需要了解下硬盤的結(jié)構(gòu)以及存儲原理，從下圖的介紹中我們可以看出，硬盤大致由磁盤、讀寫的磁頭，馬達、電路板等幾個部件組合而成。
機械硬盤的結(jié)構(gòu)
硬盤盤片一般是在以鋁為主要成分的片基表面涂上磁性介質(zhì)所形成，在磁盤片的每一面上，以轉(zhuǎn)動軸為軸心、以一定的磁密度為間隔的若干個同心圓就被劃分成磁道（track），每個磁道又被劃分為若干個扇區(qū)（sector），數(shù)據(jù)就按扇區(qū)存放在硬盤上。
硬盤儲存數(shù)據(jù)寫入時，磁頭線圈上會加電，同時在周圍產(chǎn)生磁場，磁化其下的磁性材料；電流的方向不同，所以產(chǎn)生的磁場方向也不同，可以表示0和1的區(qū)別。讀取時，磁頭線圈切割磁場線產(chǎn)生感應(yīng)電流，磁性材料的磁場方向不同，所以產(chǎn)生的感應(yīng)電流方向也不同。
不論是什么計算機文件，歌曲、視頻、圖片、文檔等等都是以二進制的序列存在的，也就是很多個"10010001110011......"這樣的東西，硬盤上的存儲的文件實際上就是存儲著這些0和1的序列。硬盤的磁頭能夠按照指令讀取相應(yīng)位置的信號，并且能夠改變指定位置的磁場方向，這就是數(shù)據(jù)的讀和寫。
硬盤的二進制方式與神經(jīng)元之間的一個信息相似，根據(jù)上面我們估算的大腦存儲的信息，即使放在6TB的硬盤，也需要200塊左右的硬盤中。雖然這一估算結(jié)果可能會與真實的結(jié)果有偏差，但是我們也可以從中看出人類大腦所存儲的數(shù)據(jù)是巨大的，這么大的數(shù)據(jù)對于目前的硬盤存儲來說還是具有挑戰(zhàn)的。
4
數(shù)據(jù)存儲可借鑒大腦的存儲技術(shù)
一個小小人腦所存儲的信息，竟然需要200塊6TB的硬盤來存儲?？梢?，人腦的存儲方式要比磁盤的存儲方式高級很多。如今，我們正處在大數(shù)據(jù)時代，數(shù)據(jù)呈幾何狀態(tài)爆發(fā)，數(shù)據(jù)存儲的方式來面臨著極大的挑戰(zhàn)。當前的存儲技術(shù)使得硬盤的最大空間很難再有顯著提升，未來很可能無法滿足存儲我們的數(shù)據(jù)。
人腦的存儲方式無疑值得研發(fā)人員借鑒。讓我們來看一下人類有可能借鑒大腦的哪些存儲功能呢？
未來數(shù)據(jù)中心
選擇性記憶存儲
人類大腦的選擇性記憶方式無疑是硬盤需要學(xué)習(xí)的主要的方式。如今，硬盤只會一味的寫入和讀取信息，并不會根據(jù)需求進行智能的存儲，這造成了很多的垃圾信息也存入到硬盤中，造成了數(shù)據(jù)量過大，浪費錢。
自動分層的技術(shù)
人類大腦會根據(jù)記錄的信息，將所發(fā)生的事件記錄下去，并且能夠根據(jù)不同的信息分配到不同的地方去存儲，大腦能夠根據(jù)圖片、視頻、文字、數(shù)字等方式將數(shù)據(jù)分離開，硬盤也需要這種方式能夠?qū)⒉煌臄?shù)據(jù)分開。
自動遺忘技術(shù)
不是很重要的記憶，人類大腦就會自動的逐漸遺忘，這種自動刪除的方式有人認為并不是大腦的好處，但其實，能夠根據(jù)信息的重要性與否來完成自動刪除的過程，是一個極其高級的能力，這樣不僅精簡了數(shù)據(jù)，還擴大了大腦的存儲空間
自動索引技術(shù)
人類大腦能夠根據(jù)自己的需求，從大腦中自動搜索需要的信息，在龐大的數(shù)據(jù)信息中快速的搜尋自己需要的信息，這是一個非常大的能力。當前的數(shù)據(jù)存儲索引技術(shù)雖然已經(jīng)出現(xiàn)，但是無論從精確度還是速度方面，都并不完美，借鑒大腦的索引能力，無疑是一個非常重要的技術(shù)。
全文總結(jié)：人類自身就有太多的迷惑，大腦是人體中一個最神秘的地方，擁有很多高科技都無法研究出現(xiàn)的特性。數(shù)據(jù)存儲在大數(shù)據(jù)來臨之際，將需要新的技術(shù)變革，原本的存儲技術(shù)很難在未來滿足人們的存儲需求，需要新的存儲技術(shù)出現(xiàn)，研究人類大腦的存儲方式無疑是一個值得深挖的課題，其很可能影響未來數(shù)據(jù)存儲的發(fā)展趨勢。
通過人腦存儲記憶來解讀硬盤存儲功能，特別是對于普通用戶而言科普的同時加深對于存儲介質(zhì)上的認識和了解，從容量、存儲方式以及技術(shù)上介紹人腦與硬盤存儲的可借鑒性。
京公網(wǎng)安備 11010502049343號