人脑等于多大硬盘?探寻存储技术未来趋势

2014-09-11 19:45:09来源: 互联网

    人类大脑的组成与记忆原理

    人类的大脑,一直是一个神秘且复杂的地方。即使科技高速发展的今天,人类仍然未能完全了解这个器官,大脑仍有很多秘密等待我们去发现和解答。记忆存储是大脑一项非常重要的功能,一幅图,一段声音,一个场景……几乎所有的事情大脑都能够将这些信息转化为信号存储在大脑内。可以说,人类的大脑存储的数据容量非常可观。

    人脑存储记忆信息是肯定不会放在真空中的,那么人类的大脑是如何存储记忆的呢?又是存储在什么介质中了呢?如果这些记忆用GB、TB之类的单位衡量,大概等于多大的硬盘呢?未来硬盘存储功能是否会跟大脑记忆原理相结合研发出新的存储技术呢?下面我们带着这些疑问来一探究竟。

    人脑等于多大硬盘?探寻存储技术未来趋势

    人脑的组成:

    人类的大脑是所有器官中最复杂的一部分,并且是所有神经系统的中枢,我们一般将人类的大脑分为三个区:脑核(CentralCore)、脑缘系统(LimbicSystem)、大脑皮质(CerebralCortex)。起到记忆作用的是脑缘系统,脑缘系统主要在左半球,其主要负责记忆的处理功能,同时,其还负责行动、情绪、体温、血压、血糖以及其它居家活动等。

    记忆的原理:

    整个大脑是由数以百亿的细胞构成,记忆细胞相互之间通过神经突触相互影响,形成极其复杂的相互联系。记忆就是脑神经细胞之间的相互呼叫作用,其中有些相互呼叫作用维持时间是短暂的,有些则是持久的,而还有一些介于两者之间。这就形成了我们的长期记忆、短期记忆以及也会遗忘一些记忆。

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     大脑细胞

    记忆存储容量:

    大脑的记忆容量时,并不是我们所有曾经经历、或记忆的数据都是存储在大脑里,有一些数据只是在大脑中短暂的记忆,并不是作为长期的记忆来保存的。

    就好像我们的衣柜一样,有些衣服是长期放在衣柜中的,有一些则是来回替换的。当我们提到人类大脑记忆的时候,就相当于衣柜中的容量一样,是由长期记忆和一些短期记忆组成的。那么这些记忆的存储容量有多大呢?

    大脑的记忆存储容量有多大?

    人类大脑能够存储多少信息呢?至今这个问题也一直没有让大众比较认可的答案。由于大脑复杂的记忆、回忆、遗忘等特性,让目前的科学技术束手无策,我们只能去大体去估量一下大脑记忆的存储容量。

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    大脑记忆的容量

    人类的大脑是由大约140亿个细胞组成的,具有极大的贮存量,可以在每秒接受十来个信息。一个信息单位我们将它叫做比特,大约相当于一个单词。这样,人类的大脑的容量就相当1400万亿个比特。

    1400万亿个比特有多大呢?它相当于全世界所有图书馆的图书的内容,何况人类的记忆非常复杂,还有潜意识等。

    但1400万亿个比特只是估算出人类记忆的极限,人类的记忆实际应用只相当于大脑的十分之一,即使如爱因斯坦这样伟大的科学家,也只用了自己大脑三分之一的功能。所以人类的大脑更多的细胞是处于“待业”的状态,人类并没有将所有的细胞都充分的利用起来。这也是很多人认为人类的潜力依然巨大的主要依据。

    人类的大脑可以看成计算机,那么记忆就相当于计算机的硬盘,能够写入、存储和掌控大量信息,但显然,人脑如今的强大的存储功能并不是当前的硬盘所能够相比的,人脑的记忆功能要比计算机强大很多。那么如果把大脑的存储内容写入计算机的硬盘,需要多大的硬盘呢?

    机械硬盘的存储原理以及瓶颈:

    如果把大脑的存储内容写入计算机的硬盘,需要多大的硬盘呢?首先我们来看一下硬盘的存储原理。

    要了解硬盘的存储空间,我们需要了解下硬盘的结构以及存储原理,从下图的介绍中我们可以看出,硬盘大致由磁盘、读写的磁头,马达、电路板等几个部件组合而成。

    人脑等于多大硬盘?探寻存储技术未来趋势

     机械硬盘的结构

    硬盘盘片一般是在以铝为主要成分的片基表面涂上磁性介质所形成,在磁盘片的每一面上,以转动轴为轴心、以一定的磁密度为间隔的若干个同心圆就被划分成磁道(track),每个磁道又被划分为若干个扇区(sector),数据就按扇区存放在硬盘上。

    硬盘储存数据写入时,磁头线圈上会加电,同时在周围产生磁场,磁化其下的磁性材料;电流的方向不同,所以产生的磁场方向也不同,可以表示0和1的区别。读取时,磁头线圈切割磁场线产生感应电流,磁性材料的磁场方向不同,所以产生的感应电流方向也不同。

    不论是什么计算机文件,歌曲、视频、图片、文档等等都是以二进制的序列存在的,也就是很多个"10010001110011......"这样的东西,硬盘上的存储的文件实际上就是存储着这些0和1的序列。硬盘的磁头能够按照指令读取相应位置的信号,并且能够改变指定位置的磁场方向,这就是数据的读和写。

    硬盘的二进制方式与神经元之间的一个信息相似,根据上面我们估算的大脑存储的信息,即使放在6TB的硬盘,也需要200块左右的硬盘中。虽然这一估算结果可能会与真实的结果有偏差,但是我们也可以从中看出人类大脑所存储的数据是巨大的,这么大的数据对于目前的硬盘存储来说还是具有挑战的。

    数据存储可借鉴大脑的存储技术

    一个小小人脑所存储的信息,竟然需要200块6TB的硬盘来存储。

可见,人脑的存储方式要比磁盘的存储方式高级很多。如今,我们正处在大数据时代,数据呈几何状态爆发,数据存储的方式来面临着极大的挑战。当前的存储技术使得硬盘的最大空间很难再有显著提升,未来很可能无法满足存储我们的数据。

    人脑的存储方式无疑值得研发人员借鉴。让我们来看一下人类有可能借鉴大脑的哪些存储功能呢?

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    未来数据中心

    选择性记忆存储

    人类大脑的选择性记忆方式无疑是硬盘需要学习的主要的方式。如今,硬盘只会一味的写入和读取信息,并不会根据需求进行智能的存储,这造成了很多的垃圾信息也存入到硬盘中,造成了数据量过大,浪费钱。

    自动分层的技术

    人类大脑会根据记录的信息,将所发生的事件记录下去,并且能够根据不同的信息分配到不同的地方去存储,大脑能够根据图片、视频、文字、数字等方式将数据分离开,硬盘也需要这种方式能够将不同的数据分开。

    自动遗忘技术

    不是很重要的记忆,人类大脑就会自动的逐渐遗忘,这种自动删除的方式有人认为并不是大脑的好处,但其实,能够根据信息的重要性与否来完成自动删除的过程,是一个极其高级的能力,这样不仅精简了数据,还扩大了大脑的存储空间

    自动索引技术

    人类大脑能够根据自己的需求,从大脑中自动搜索需要的信息,在庞大的数据信息中快速的搜寻自己需要的信息,这是一个非常大的能力。当前的数据存储索引技术虽然已经出现,但是无论从精确度还是速度方面,都并不完美,借鉴大脑的索引能力,无疑是一个非常重要的技术。

    全文总结:人类自身就有太多的迷惑,大脑是人体中一个最神秘的地方,拥有很多高科技都无法研究出现的特性。数据存储在大数据来临之际,将需要新的技术变革,原本的存储技术很难在未来满足人们的存储需求,需要新的存储技术出现,研究人类大脑的存储方式无疑是一个值得深挖的课题,其很可能影响未来数据存储的发展趋势。

    通过人脑存储记忆来解读硬盘存储功能,特别是对于普通用户而言科普的同时加深对于存储介质上的认识和了解,从容量、存储方式以及技术上介绍人脑与硬盘存储的可借鉴性。

关键字:硬盘  探寻

编辑:鲁迪 引用地址:http://www.eeworld.com.cn/afdz/2014/0911/article_7554.html
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