脳をコンピューターで再現したら、東京タワーの大きさ

Question

誰も答えようのない質問だったら悲しいです。
なるべく、詳しい方からの根拠のあるご回答でお願いします。
詳しくなくて推測でお答えをくださる場合には、ユーモアあるご回答を歓迎いたします。

■　まず、私自身が１９８０年代に、
　「人間の脳をコンピューターで再現したら、東京タワーの第一展望台ぐらいまでの高さ・大きさのコンピューターが必要なんだよ」
と聞いたことがあって、とても想像をかき立てられたのですが、

同じ話を聞いた　という方はいらっしゃいませんでしょうか。
　　私は伝聞だったので、もう少し詳しい内容を教えてください。

もちろん、そんなビルみたいな　ハイパー？スーパーコンピューターなど作るのは空想科学の範疇なので、都合の良い数字だけを　かけ算した冗談記事の内容を、当時こどもだった私に教えてくれたのかも知れません。
また、ビルの底面積はどのくらいか、冷却設備も含めた大きさか、脳とは大脳だけか、他の脳（延髄含む）の機能まで全て含めて表現しているのか、など全てあいまいです。

でも、当時の私は、「人間と同じように心を持つコンピューターが、目に見える大きさで作れるなら、日本の技術では、決して手の届かない話ではないな」　と夢を描きました。

■　さて、複数の質問を一つの質問の中に立てて恐縮ですが、密接にからむのでお許しください。
ご存知のように１９８０年代にファミコンが爆発的にヒットし、スーパーファミコンは　ニンテンドー６４、そして　Wii　となり、疑似パソコンはポケットティッシュと同じ大きさになり、
何よりも、確か初代ファミコンの頃（私が東京タワーの話を聞いた頃には）は　カセットがポケットティッシュサイズで確か　２０００KB程度（バックアップ機能のある２MBの三国志が他のソフトより高価だった気がします。ファミリーベーシックの自作プログラムも２MB（２０００文字）が限界でした。）
で、
未だに生き残っている３．５インチフロッピーディスクも、高密度で　１．４４MB　の時代でしたが、

今や　８GB　（約８０００MB、８００００００KB）のUSBメモリは消しゴム以下のサイズの時代となり、ファミコンカセットと同じ大きさなら、メモリではなくハードディスクですが　１TB近くが可能な時代となりました。
メモリだけでなくCPUも　演算処理デザインノウハウもプログラム技術も格段に進歩し、私は仕組みを知りませんがCore２やQuadのような、脳を模したとも思われるコンピューターチップが世にあふれています。

そこで、もし　２０１０年代に新たに
　「人間の脳をコンピューターで再現したら、どのくらいの大きさのコンピューターが必要なのか」
という質問をして、真剣に答えて欲しい、というのが第２の質問です。

もちろん人間の脳と同じ、という評価は難しいので、基準はおまかせします。
計算能力だけで言うと　既にコンピューターが人間に勝っているのはご存知の通りです。
人間は　１秒間に１京回も演算できません。
例え寿命が無限でも、円周率を１億桁以上正確に計算することもできません。

私が求めているのは、銀河鉄道９９９の機関車の人工知能や、マトリックスの「マトリックス」や、ターミネーターのハイネットのような、自分で感情を持つコンピューターのレベルです。ただ、「世界中のコンピューター１０００台を同時に手足のように扱える」というような、人間をも凌駕する能力は、別に必要ありません。アトムやドラえもんのような人型ロボットで充分です。

２０１１年の技術でも、直径５０メートルくらいのどらやき型円盤で（放熱性を考えて球ではなく円盤にしました。血液の代わりのラジエーターが必要ならば、その大きさは無視して結構です）、
ドラえもんの脳を作ることは可能でしょうか。
人間の感情がもし仮にニューロン結節の数と演算処理回数だけで定量化できるなら、この質問の答えは意外と　「確実にある」　ような気がします。

■　人間の脳が　スパコン「京」と違って決定的に優れているのは、大脳だけみても右脳と左脳にわかれて脳梁で密接に連携しているだけでなく、同じ右脳の中でも複数の演算（？）を同時処理して、同じ演算なら次回から飛躍的に速くなる点だ、と聞いたことがあります。
ピアノを弾きながら人と会話しながらフラッシュ暗算ができるのもこの能力のためでしょう。
速くなることについては、ミエリンジャンプについて聞きかじったこともあります。
もし私が「ビル型のコンピューター群」という１つのモノをイメージしているのが間違いで、そもそも、
　　「１台１台の処理能力よりも、ネットワークの緊密さの方が重要だ」
というご意見があるとすれば、大きさ以外でもけっこうですから、脳を再現したコンピューターネットワークとは、どのような形になるかを教えてください。
もしかして、既に存在するインターネットが、人間の心と同じものを生み出す基盤としても使えるサイバーニューロネットでもあるのでしょうか。

ソニーのプレイステーションを、アメリカの五角形かどこかは　１万台くらいつないで、郡司シミュレーションのためのスパコンとして使っている、と聞いたことがあります。
つまり、ソニーが、あるいはセルの開発会社が、この質問のカギを握っているのでしょうか。

■　私はこの質問が社会にとって無駄ではないと真剣に考えているので、答えが得られそうなところに投稿して広く日本人全員にも外国人にも関心を持っていただこうと思うのですが、

どのような場所（本、雑誌、できれば学術誌）ならばふさわしいか、教えていただきたい、というのが第４の質問です。
オトナのためのこども電話相談室　みたいなのがあれば大歓迎です。

この質問をヒントにして、他の方が学術誌などに投稿するのはなるべくやめていただきたいですが、もしどうしてもご自身で投稿なさる場合には、私にも「どちらに投稿したか」ご一報いただければ幸いです。責めたりはしません。答えが知りたいだけです。

また、万が一にも編集者様関係の方がご覧になっていたら、ご連絡先を安全な方法で教えていただければ幸いです。

似たような命題は、生命科学系の大学や大学院の入試問題で出ても決しておかしくはない、と自負しております。どうか、なるほど！と　うならせてください。よろしくお願いします。

■　東京タワーの大きさになる、という話を、私と同じく聞いた方は、その詳しい内容
■　３０年後の現代では、どのくらいの大きさになるか
■　大きさではなく、ネットワークの方が重要ならば、どんなコンピューターを（PS３？）どのくらいの面積つなぎ合わせたら、脳と同じと言えるか
■　ここ以外に、どこに投稿するのがふさわしいか

一応　カテゴリは　学問　にしておきます。

funflier · Accepted Answer

脳をコンピューターに置き換えた際の「大きさ」の話ですが、この中↓でも
「～そうですが」と伝聞表現なのでソースは不明ですが、かのフォン・ノイマン
の言った（とここではされる）ことが発祥なのかもしれません。
http://q.hatena.ne.jp/1269692362

もしかするとこうした本にある内容なのかもしれません。
http://www.chikumashobo.co.jp/product/9784480094131/

元ネタだとすると、エンパイアステートビルに変わって東京タワーや他の建造物、
その時代の大きさ予測で置き換えられて伝わっているのではないでしょうか。

fmxcv21 · Answer

40代ですが、残念ながら「東京タワーの第一展望台ぐらいまでの高さ・大きさ」の話は知りません。
但し、恐らく人間の脳細胞数約数百億から千数百億個から、その回路を当時の最高集積率の素子で積み上げたらどうなるかと単純計算で算出したものなのでしょう。

>脳を再現したコンピューターネットワークとは、どのような形になるかを教えてください。
多分人間の脳と同じ形のものになりますね。

これはからかっている訳ではなく、同じものを作る努力をした方が早いかもという話です。
いくつかのＳＦ作品でも脳の形をした第Ｘ世代という未来のコンピュータが出てくることがあります。

現段階では結果をフィードバックして自分のプログラムを変更する人工知能の研究がまだ進んでいません。
今のノイマン型コンピュータをどれだけ巨大にして多数つないでも、いわゆる「人工無能」のお化け（データベースのお化け）にしかならないでしょう。
「現行技術が追い付いていない」なら「脳と同じものを作った方が早い」
「同じものが出来てしまえば人工知能技術も何も無い、そのまま動かせばいいのだから」
ＳＦに出てくるのもこれに類似した発想ですが、ES細胞とiPS細胞の研究が進んでいますから、下手をすればそっちが先に出来てしまう可能性もあります。

脳再現の為には容量や集積度、処理速度の進化はあまり重要な命題ではないのです。
コンピュータが人間より優れて見えるのは一つのことしかさせないからです、実際に脳が受けている総情報量は現代の最高のコンピュータでも処理しきれないでしょう。（五感だけでなく、無意識の情報も全部処理しているのですから）

神経細胞の実現として、多値入力から多値出力が出来て、結果をフィードバックして自身の論理判定構造や素子同士の回路を「何度も破壊再構築」できるシステム、「自分で自分をプログラムする能力」が無くてはなりません。
脳は一部を欠損しても問題無い場合がありますが、残った神経で回路を補って機能修復するのもこの再構築能力故なのでしょう。

また、人間は複数のことを同時に平行して平然と行いますが、これが今のコンピュータに至難の業なのはいわゆるノイマン型な為です。
逆のアプローチとして脳神経をモデルにした非ノイマン型コンピュータが研究中ですが、正にこれが全然脳の実現が出来ていない事実でもあります。
（研究中という事は、今のコンピュータで脳神経モデルの再現が難しい、別のアプローチでも脳神経の再現が出来ていないと言う事です）

もしかすると脳は数百億個の細胞全てが個別の非ノイマン型コンピュータに該当し、数百億台の並列処理をそれぞれ独立判断で行っているのかもしれません。
体の感覚（センサー）情報の処理判定を加えると、全身の神経細胞全体で考えなくてはならないかもしれません。（末端で脳まで届ける情報取捨選択をしているなら脳の端末と言うこともできます）
実際の部分としては脳細胞神経細胞の仕組みと原理の解明、新たな次世代素子の開発が無ければ脳の実現は難しいでしょう。

脳の原理は順次研究解明を待つしかありませんが、技術的アプローチとしても非接触で高速多値処理が可能な磁束量子パラメトロンなどの本格的実用、その他量子素子の実現、神経やDNAの再現素子、または同じ動作が出来る素子の発明など（要は高速の多次元素子）が必要でしょう。
（現在のコンピュータは理論部分では二次元素子でしかない上、シリコンチップは中を電子がのろのろと動く遅い素子でしかありません、たとえば量子素子なら光より早く動きます。）

以上が、素人が普段から少し楽しく考えている妄想です。（私はその筋の専門家でもなんでも無いので、人工知能について楽しい遊びレベルでしか考えていません。）
本格的に何かをされたいなら、「脳」「次世代素子」「人工知能」「非ノイマン型コンピュータ」などについて研究している大学か企業を探してアプローチするのが良いと思います、恐らく実現性や何が足りなくて何が必要か把握しているでしょう。

「電子技術総合研究所」あたりがいいかもしれません。
http://www.aist.go.jp/index.html

散々色々書いてから検索したら、良い感じでまとまった文書がありました。
http://staff.aist.go.jp/y-ichisugi/rapid-memo/brain-computer.html

色々研究もしているようです。
http://staff.aist.go.jp/y-ichisugi/j-index.html

foomufoomu · Answer

ニューロ コンピュータ という言葉を聴いたことがあるでしょうか？
コンピュータで脳を再現しようという試みは、ずいぶん昔から行われています。

その前に、脳の構造は、メモリーに相当する脳細胞（これは脳の表面の2mmぐらいの部分しかありません。）と、メモリーをつなぐ電線に相当する神経繊維（これが脳の体積の大部分を占めます）、神経繊維の中間にあって、プログラマブルなコンパレータor抵抗のようなシナプスからできています。
これが、延々と繰り返されるだけで、電気回路のように特徴のある配列はありません。

とうぜん昔の人も、「こんな単純な構造で、計算とか、推論とか、図形認識とかができるのだろうか？」と考えたわけです。で、前述の半導体部品を使って、同じような構造の電子回路を作ってみたところ・・・みごと、できる事がわかったのでした。（電子回路でなく、ソフトウェアを使って通常のコンピュータで、同じ動作をシミュレートしたものもあります。）
ニューロ コンピュータは、プログラムで動くのでなく、問題を与えて、その結果が正しい/誤っているに応じて、中間のシナプス（の代わりのプログラマブルなコンパレータor抵抗）の値を変えるという、「学習」によって動作を決めます。

その後の研究で、この回路には限界があって、処理できない問題があることが分かりましたが、脳を再現する試みの第1歩としては、予想以上の成果だと思います。
現在、ニューロコンピュータは、一部の、図形認識、機械制御に利用されています。

psytex · Answer

コンピュータでは、脳は再現できません。
素子の性質が違うからです。
コンピュータの場合はオン・オフの二進法（0,1）なの
に対し、脳のニューロネットの場合は、伝達した
インパルスが、相手を励起するもの以外に、
抑制するものもあり、インパルス同士が拮抗するという
アナログな機構を、本質的に持っているのです。
それを可能にしているのは、シナプス結合という接点が、
単なる接続ではなく、微妙な隙間があり、そこにカリウム
イオンなどの化学物質を放出する事で、その濃度で
伝達する、というネットワークメカニズムとしては、
面倒くさい構造をわざわざとっているのです。

foomufoomu · Answer

話のネタ程度のことなら、

人間の記憶量は 10^10～10^20 ビット だそうです。これは、2時間の映画を見せて、その中の情報をどれだけ覚えているかを調べ、そこから一生の記憶量を推定したそうです。
パソコンのメインメモリなら100台～1京台分ぐらいですね。

1997年にコンピュータはチェスで人間のチャンピオンに勝っています。ただし、コンピュータなので、恥も外聞もない姑息な勝ち方のようですが。。。

マイクル クライトンのSF「ターミナル マン」には、分水界週間というのが登場します。世界中のコンピュータの処理能力の合計が、人間の処理能力を追い越す時、で、1980年ごろになっていたように記憶しています。

LEVELUP100 · Answer

こんばんは。はじめまして。

趣味でパソコンをいじっていたりします。

あえて脳の代わりをスーパーコンピュータで構築した場合ですが、東京タワーで喩えるというのは聞いたことがないです。

僕が知っているのは「科学」とかいう子供向けの雑誌で論理ＩＣを組み合わせて作ったら甲子園球場一杯分と言うのは読んだことがあります。
　消費電力や発熱の都合で「できそうにない」（当時）という意味での表現でした。
　タイトーのアーケードゲーム基盤スペースインベーダーが登場して間もないころの話です。

昨日の夜中の9時を過ぎたころにネット配信ニュースでは米長邦雄名人が対局用将棋ソフト”ボンクラーズ”に負けたことが早速流れていましたが、特定分野に限定するならばコンピュータ側も負けてはいないと思います。
　あれを「思考している」と表現をするかどうかは謎ですけど。

＞もしかして、既に存在するインターネットが、人間の心と同じものを生み出す基盤
＞としても使えるサイバーニューロネットでもあるのでしょうか。
　まだ心は生み出していませんが、チャットボット（おしゃべりプログラム）なら流通しているようですね。

先日、たまたまみていたベクターでは「人工無能エクサ」なんてのがありました。

＞人工無脳エクサ
＞会話の内容で表情が変化する、かわいらしい女の子型チャットボット
＞http://www.vector.co.jp/magazine/softnews/111209/n1112092.html

＞ソニーのプレイステーションを、アメリカの五角形かどこかは　１万台くらいつないで、
＞郡司シミュレーションのためのスパコンとして使っている、と聞いたことがあります。
　プレイステーション２を１２０台を連結させた話なら聞いたことがあります。
　1万台は無いとは思うのですが。

＞http://blog.esuteru.com/archives/1834942.html
　ネット検索したらこういうのはありましたが。

富士通が「ニューロベビー」なんていうものを発表したことがあります。
＞音声に反応する表情合成システム「ニューロベビー」
＞http://ci.nii.ac.jp/naid/110002888421

＞つまり、ソニーが、あるいはセルの開発会社が、この質問のカギを握っているのでしょうか。
　Ｃｅｌｌの中身を設計しているのはＩＢＭなのでつながりがあるのでしょうね。

＞　「人間の脳をコンピューターで再現したら、どのくらいの大きさのコンピューター
＞が必要なのか」
＞という質問をして、真剣に答えて欲しい、というのが第２の質問です。
　以前からナレッジデータベースというものはあるし、エキスパートシステムというのもあります。
　たいした大きさでもありません。

＞また、ビルの底面積はどのくらいか、冷却設備も含めた大きさか、脳とは大脳だけか、
＞他の脳（延髄含む）の機能まで全て含めて表現しているのか、など全てあいまいです。
　当時の時代背景からして思考させるなんて言うのはまず無理で、「記憶能力」（メモリ容量）を指していると思います。

＞どのような場所（本、雑誌、できれば学術誌）ならばふさわしいか、教えていただきた
＞い、というのが第４の質問です。
　投稿しても無駄な気がするけど、団体としては、

＞人工知能学会のホームページ
＞http://www.ai-gakkai.or.jp/jsai/

人工知能の話題となるとＮＨＫ教育（Ｅテレ）で数学講師を担当している松原仁先生が詳しいのですけどね。

＞オトナのためのこども電話相談室　みたいなのがあれば大歓迎です。
　そんな奇特な受け答えをする専門家はまずいないでしょうね。
　専門家のテクニカルサポートというのは、すごーーーーく料金が高いのです。
　専門家が受け答えすると何気ない一言や、それは一般論なんじゃ？と思われても、専門家が回答することに価値があるので高くなります。
　専門性を磨きたいなら自力で大学院へ進むしかないかと。

この文章は質問の中身をいったりきたりしながら書いているので、順不同です。

☆ちょっと気がかりな文章としては、
＞この質問をヒントにして、他の方が学術誌などに投稿するのはなるべくやめていただきたいですが、
　ここの質問サイトをベースに学術誌に発表するような奇特な人はいないとおもうのですけどね。
　パクられて困るなら質問しないことです。

oneone101 · Answer

そもそもどうやって強い人工知能を作ればよいかわかっていないはずです。
ハードウェアの問題ではなくソフトウェアの問題。
もしかしたらわれわれの使っているこのパソコンで、容易にできることなのかもしれない。

脳をコンピューターで再現したら、東京タワーの大きさ

脳をコンピューターに置き換えた際の「大きさ」の話ですが、この中↓でも

40代ですが、残念ながら「東京タワーの第一展望台ぐらいまでの高さ・大きさ」の話は知りません。

ニューロ コンピュータ という言葉を聴いたことがあるでしょうか？

コンピュータでは、脳は再現できません。

話のネタ程度のことなら、

こんばんは。

そもそもどうやって強い人工知能を作ればよいかわかっていないはずです。

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