Mõned pudelid vett
Just praegu lõppes minu selle nädala viimane ja kõige toredam loeng. Loengu nimeks "kognitiivne neuroteadus", mida iganes see siis ka tähendama ei peaks. Põhiliseks lektoriks on üks ameeriklane Harry, matemaatika taustaga neuroteadlane, kes uurib nahkhiirte "sonarit" ehk seda, kuidas nad hääle abil "näevad". Endal tal on mingisugune kõrvaprobleem, mingid närvid kõrvas on katki ja seepärast kuuleb kehvasti. Lisaks sellele on aga veel üks lektor, inglane Bob, kes on matemaatikast suhteliselt kaugel ja neuroteadusele väga lähedal. Äärmiselt tore mees. Alguses tundus natuke nukra olemisega, et tema ei tea arvutitest suurt midagi, aga istub ühes ruumis 18 (nii palju meid lõppkokkuvõttes kursusel on) inimesega, kes on kõik lisaks tugevale matemaatikataustale ka kõvad programmeerijad. Olgu öeldud, et kogu loeng ei olnud mitte stiilis, et tema viskab mingi pildi ette, räägib teema ära, vastab küsimustele ja läheb järgmise teema juurde. Selle asemel küsis ta kogu aeg, et kuidas ikka arvuti töötab ja kuidas protsessor töötab ja kuidas transistor töötab. Kiiret polnud tal kuskile ja see oli kogu asja juures väga mõnus. Aga sellest kõigest natuke hiljem.
Asjaliku jutu rääkimist alustas Bob sellest, et rääkis meile, kuidas embrüo aju areneb. Saime teada, et esimese kolme kuu jooksul on neuronite koguhulk käes, sealt kuni sünnini püsib see neuronite arv enam-vähem konstantsena ja sellest hetkest, kui me oma pea siia ilma pistame, on ainult allamäge minek. Aga kui kiiresti siis neuronid tekivad? Noh, kuskil 250 neuronit minutis. Kujutate ette, kui kiiresti? Jaah.. Kõik olid nõus ja noogutasid, et päris kiiresti tõesti. Siis läks ta nägu veel murelikumaks kui enne, Bob mõtles natuke ja ütles, et ei, ta siiski eksis, tegelikult tekib vist ikka 2500 neuronit minutis. Rääkisime, kui suur kiirus see tegelikult on. Peale paariminutilist jutuajamist kohendas ta kilet ja leidis, et ta oli jälle eksinud, sest kilel oli kirjas, et neuroneid tekib minutis kakssada viiskümmend tuhat. Seda esimese kolme raseduskuu jooksul. Päris suur kiirus, mis? Ja meie olime juba sellega nõus, et 250 minutis on suur kiirus!
Hea küll, aga kas me kujutame ka ette, kui palju neuroneid selle kõige tulemusena ühe inimese ajus on? Päris suur hulk. Ikka väga palju. Inimesel on ajus umbes 1011 neuronit. Suur arv, kas pole? Bob arvas, et nii suured arvud käivad inimesele üle jõu, nii suuri arve pole võimalik haarata. Välja arvatud üks matemaatik meie hulgas. Kõigile teistele aga tahtis ta selgeks teha, kui suur arv see tegelikult on. (Teen siin lühidalt, ja seda kahel põhjusel. Esiteks ei ole ma Bobi luba küsinud tema jutu täpseks tsiteerimiseks. Teiseks ei suudaks ma seda kõike pooltki nii hästi edasi anda, kui tema seda meile rääkis. Temal võttis see aega ka oma 20 minutit, mina püüan kiiremini teha. Üldise pildi aga peaksite kätte saama. Pidage meeles, kogu aeg oli mees veidi kurva olemisega, lisaks sellele ei kübetki suhtumist, et tema on lektor ja tema teab ja on meist mingis mõttes parem.) Saksa tüdruku (mitte see saksa tüdruk, kellega ma ühes korteris elan) laual oli suur kandiline veepudel, nagu nad ikka on. Bob võttis pudeli kätte ja ütles, et igasugune rakk on enam-vähem nagu see veepudel - membraan ümber ja vedelik sees. Kas me kujutame ette, kui võtta iga neuroni kohta inimese ajus üks veepudel ja nendega maapind katta, siis kui suure maa-ala need pudelid kataks? Kujutage ette, veoautode viisi pudeleid tuuakse kohale. Bob võis meile öelda, et need kataksid vabalt kogu Sir Tom Cowie campuse, kus me praegu oleme. Kujutate ette, kui palju pudeleid selleks vaja on? Terve Sir Tom Cowie campus. Ja tegelikult kataksid need pudelid terve Sunderlandi. Kujutate ette? Jajah, päris palju pudeleid. Iga neuroni kohta ajus üks veepudel ja nendega maapind katta, see kataks terve Sunderlandi linna. Ja Newcastle'i. Vat. Nii palju on neuroneid. Terve Sunderlandi ja Newcastle'i. Ja tegelikult terve Põhja-Inglismaa. Jajah, sest neid pudeleid on ikka väga palju. Kujutate ette? Neuroneid on tõesti palju. Kui võtta iga neuroni kohta üks pudel, siis need kataksid terve Põhja-Inglismaa. Kas keegi on siin Leedsist? Need pudelid kataksid ka Leedsi. Ja Manchesteri. On keegi Manchesterist? Neuroneid on ikka väga palju, kujutate ette? Iga neuroni kohta üks veepudel. Bob ise tuli Lutonist, need pudelid kataksid ka Lutoni. Ja Londoni. Kujutate ette, kui palju pudeleid? Tegelikult kataksid need pudelid terve Suurbritannia. Ja Prantsusmaa. Sest teate, neid neuroneid on ikka väga palju. Iga neuroni kohta üks veepudel, kujutate ette? Jajah, terve Suurbritannia ja Prantsusmaa. Kas keegi on USAs käinud? (Siinkohal sain mina öelda, et olen käinud. Los Angeleses. Lend oli pikk, aga Atlandi ookeani ei näinud.) Need pudelid kataksid ka terve Põhja-Ameerika. Ja Atlandi. Ja Lõuna-Ameerika. Kujutate ette, kui palju pudeleid? Iga neuroni kohta inimese ajus üks veepudel. Ja need pudelid kataksid maa Suurbritanniast Ameerikani. Ega keegi Austraalias pole käinud? Keegi isegi oli. Need pudelid kataksid ka Austraalia. Kujutate ette, kui suur on Austraalia? See on ikka väga suur manner, aga neuroneid on ka palju. Kui iga neuroni kohta inimese ajus võtta üks veepudel, siis need pudelid kataksid maa Suurbritanniast Ameerikani ja kogu Austraalia mandri. Ja Hiina. Ja tegelikult kataksid need pudelid kogu Maakera pinna. Iga neuroni kohta üks pudel vett. Jah, pudelid kataksid kogu maapinna, kujutate ette? Kujutate ette, kui palju on inimese ajus neuroneid? Kogu Maakera pind, maismaa ja vesi kokku, kõik kaetud veepudelitega. Ja veepudeleid üksteise otsas nii palju, et see pudelite kiht oleks seitsmekümne miili paksune. Vat nii palju on inimese ajus neuroneid. Ja Bob kinnitas, et ta on selle välja arvutanud, mida ma ka usun.
Räägin lühidalt ära ka loengu ülejäänud osa. Saime teada, et ühel neuronil on keskmiselt 50 000 sisendit ja üks väljund. Neuronid töötavad sagedusel 50 Hz. Neuron on oma olemuselt digitaalne - signaal kas tuleb välja või ei tule. Pikalt võrdlesime neuroneid ja transistore-protsessoreid, lõppotsuseks jäi, et üks neuron on ekvivalentne 50 000 transistoriga. Ja kuna 64 bitisel Pentium 4 protsessoril on jämedalt võttes 64 väljundit, siis üks selline protsessor on võrdne 64 neuroniga. Selles osas on tema arvuteid võitnud. Teisest küljest, kas me teame, kui väike on neuron? Umbes 0,04 mm. Kui ta teada sai, et protsessoris olevad transistorid on ääretult väiksemad, muutus ta jälle nukramaks, et selles osas on arvuti võitnud. Aga ikkagi, 64 inimaju neuronit ekvivalentne ühe Pentium 4 protsessoriga. Isegi kõige lihtsamal ussikesel on rohkem neuroneid. Siis aga tuli keegi lagedale asjaoluga, et tänapäevased lauaarvutid töötavad kuskil kuni 3 GHz kandis, neuronid aga kuni 50 Hz peal, seega kiiruses on arvuti jämedalt võttes sada miljonit korda "paremad". Ehk siis arvuti jälle võitis. Kokkuvõttes on aga aju võitja, sest mäletate, kui palju neuroneid ajus on? Ja lisaks sellele, kas te ka teate, kui palju ühendusi on inimese ajus erinevate neuronite vahel? 1014. Nii et praegu on ikka inimese aju kõvasti arvutist üle. Siis jäi ta aga mõttesse, et mis saaks, kui topiks inimese pea täis neid tillukesi transistoreid. Siis vast saaks ühe võimsa aju. Kas pole?
Kokkuvõttes - parim loeng nädalas, konkurentsitult.
Asjaliku jutu rääkimist alustas Bob sellest, et rääkis meile, kuidas embrüo aju areneb. Saime teada, et esimese kolme kuu jooksul on neuronite koguhulk käes, sealt kuni sünnini püsib see neuronite arv enam-vähem konstantsena ja sellest hetkest, kui me oma pea siia ilma pistame, on ainult allamäge minek. Aga kui kiiresti siis neuronid tekivad? Noh, kuskil 250 neuronit minutis. Kujutate ette, kui kiiresti? Jaah.. Kõik olid nõus ja noogutasid, et päris kiiresti tõesti. Siis läks ta nägu veel murelikumaks kui enne, Bob mõtles natuke ja ütles, et ei, ta siiski eksis, tegelikult tekib vist ikka 2500 neuronit minutis. Rääkisime, kui suur kiirus see tegelikult on. Peale paariminutilist jutuajamist kohendas ta kilet ja leidis, et ta oli jälle eksinud, sest kilel oli kirjas, et neuroneid tekib minutis kakssada viiskümmend tuhat. Seda esimese kolme raseduskuu jooksul. Päris suur kiirus, mis? Ja meie olime juba sellega nõus, et 250 minutis on suur kiirus!
Hea küll, aga kas me kujutame ka ette, kui palju neuroneid selle kõige tulemusena ühe inimese ajus on? Päris suur hulk. Ikka väga palju. Inimesel on ajus umbes 1011 neuronit. Suur arv, kas pole? Bob arvas, et nii suured arvud käivad inimesele üle jõu, nii suuri arve pole võimalik haarata. Välja arvatud üks matemaatik meie hulgas. Kõigile teistele aga tahtis ta selgeks teha, kui suur arv see tegelikult on. (Teen siin lühidalt, ja seda kahel põhjusel. Esiteks ei ole ma Bobi luba küsinud tema jutu täpseks tsiteerimiseks. Teiseks ei suudaks ma seda kõike pooltki nii hästi edasi anda, kui tema seda meile rääkis. Temal võttis see aega ka oma 20 minutit, mina püüan kiiremini teha. Üldise pildi aga peaksite kätte saama. Pidage meeles, kogu aeg oli mees veidi kurva olemisega, lisaks sellele ei kübetki suhtumist, et tema on lektor ja tema teab ja on meist mingis mõttes parem.) Saksa tüdruku (mitte see saksa tüdruk, kellega ma ühes korteris elan) laual oli suur kandiline veepudel, nagu nad ikka on. Bob võttis pudeli kätte ja ütles, et igasugune rakk on enam-vähem nagu see veepudel - membraan ümber ja vedelik sees. Kas me kujutame ette, kui võtta iga neuroni kohta inimese ajus üks veepudel ja nendega maapind katta, siis kui suure maa-ala need pudelid kataks? Kujutage ette, veoautode viisi pudeleid tuuakse kohale. Bob võis meile öelda, et need kataksid vabalt kogu Sir Tom Cowie campuse, kus me praegu oleme. Kujutate ette, kui palju pudeleid selleks vaja on? Terve Sir Tom Cowie campus. Ja tegelikult kataksid need pudelid terve Sunderlandi. Kujutate ette? Jajah, päris palju pudeleid. Iga neuroni kohta ajus üks veepudel ja nendega maapind katta, see kataks terve Sunderlandi linna. Ja Newcastle'i. Vat. Nii palju on neuroneid. Terve Sunderlandi ja Newcastle'i. Ja tegelikult terve Põhja-Inglismaa. Jajah, sest neid pudeleid on ikka väga palju. Kujutate ette? Neuroneid on tõesti palju. Kui võtta iga neuroni kohta üks pudel, siis need kataksid terve Põhja-Inglismaa. Kas keegi on siin Leedsist? Need pudelid kataksid ka Leedsi. Ja Manchesteri. On keegi Manchesterist? Neuroneid on ikka väga palju, kujutate ette? Iga neuroni kohta üks veepudel. Bob ise tuli Lutonist, need pudelid kataksid ka Lutoni. Ja Londoni. Kujutate ette, kui palju pudeleid? Tegelikult kataksid need pudelid terve Suurbritannia. Ja Prantsusmaa. Sest teate, neid neuroneid on ikka väga palju. Iga neuroni kohta üks veepudel, kujutate ette? Jajah, terve Suurbritannia ja Prantsusmaa. Kas keegi on USAs käinud? (Siinkohal sain mina öelda, et olen käinud. Los Angeleses. Lend oli pikk, aga Atlandi ookeani ei näinud.) Need pudelid kataksid ka terve Põhja-Ameerika. Ja Atlandi. Ja Lõuna-Ameerika. Kujutate ette, kui palju pudeleid? Iga neuroni kohta inimese ajus üks veepudel. Ja need pudelid kataksid maa Suurbritanniast Ameerikani. Ega keegi Austraalias pole käinud? Keegi isegi oli. Need pudelid kataksid ka Austraalia. Kujutate ette, kui suur on Austraalia? See on ikka väga suur manner, aga neuroneid on ka palju. Kui iga neuroni kohta inimese ajus võtta üks veepudel, siis need pudelid kataksid maa Suurbritanniast Ameerikani ja kogu Austraalia mandri. Ja Hiina. Ja tegelikult kataksid need pudelid kogu Maakera pinna. Iga neuroni kohta üks pudel vett. Jah, pudelid kataksid kogu maapinna, kujutate ette? Kujutate ette, kui palju on inimese ajus neuroneid? Kogu Maakera pind, maismaa ja vesi kokku, kõik kaetud veepudelitega. Ja veepudeleid üksteise otsas nii palju, et see pudelite kiht oleks seitsmekümne miili paksune. Vat nii palju on inimese ajus neuroneid. Ja Bob kinnitas, et ta on selle välja arvutanud, mida ma ka usun.
Räägin lühidalt ära ka loengu ülejäänud osa. Saime teada, et ühel neuronil on keskmiselt 50 000 sisendit ja üks väljund. Neuronid töötavad sagedusel 50 Hz. Neuron on oma olemuselt digitaalne - signaal kas tuleb välja või ei tule. Pikalt võrdlesime neuroneid ja transistore-protsessoreid, lõppotsuseks jäi, et üks neuron on ekvivalentne 50 000 transistoriga. Ja kuna 64 bitisel Pentium 4 protsessoril on jämedalt võttes 64 väljundit, siis üks selline protsessor on võrdne 64 neuroniga. Selles osas on tema arvuteid võitnud. Teisest küljest, kas me teame, kui väike on neuron? Umbes 0,04 mm. Kui ta teada sai, et protsessoris olevad transistorid on ääretult väiksemad, muutus ta jälle nukramaks, et selles osas on arvuti võitnud. Aga ikkagi, 64 inimaju neuronit ekvivalentne ühe Pentium 4 protsessoriga. Isegi kõige lihtsamal ussikesel on rohkem neuroneid. Siis aga tuli keegi lagedale asjaoluga, et tänapäevased lauaarvutid töötavad kuskil kuni 3 GHz kandis, neuronid aga kuni 50 Hz peal, seega kiiruses on arvuti jämedalt võttes sada miljonit korda "paremad". Ehk siis arvuti jälle võitis. Kokkuvõttes on aga aju võitja, sest mäletate, kui palju neuroneid ajus on? Ja lisaks sellele, kas te ka teate, kui palju ühendusi on inimese ajus erinevate neuronite vahel? 1014. Nii et praegu on ikka inimese aju kõvasti arvutist üle. Siis jäi ta aga mõttesse, et mis saaks, kui topiks inimese pea täis neid tillukesi transistoreid. Siis vast saaks ühe võimsa aju. Kas pole?
Kokkuvõttes - parim loeng nädalas, konkurentsitult.
kirjutas: Sverik | reede, oktoober 28, 2005
Lugejakirjad:
Oota, mai saa aru - kui pudelid kataksid kogu maa, siis neuronid ju kataksid vähem, sest nad on ju tunduvalt väiksemad?
Neuronid kataksid tõesti vähem - kõik need neuronid mahuvad ju sinu pähe ära. Aga: "Kui võtta iga neuroni kohta inimese ajus üks veepudel ja nende pudelitega katta maa." Ehk siis, kuna neuroneid on sada miljardit, tuleb katta maa saja miljardi veepudeliga.
nojah, sellepärast võib-olla vahel tundubki, et pea on suur kui maakera. siis kui kõik need neuronid on otsustanud maad katvaid veepudeleid mängida...
Aplaus!
Tõeliselt nautisin selle loengu konspekti.
vaja kontrollida:)
Arvutame pisut. Kui üks neuron asendada püstise pudeliga, mille põhja pindala on ümmarguselt 25 cm², siis pudelitega kaetav pindala oleks 25 * 1 000 000 000 000 cm². Ruutmeetris on 10000 cm², seega 25 * 100 000 000 m². Ruutkilomeetris on miljon m², seega vastav pindala tuleb minu arvutuste järgi 25 * 100 = 2500 km². Saaremaa pindala on 2672 km².
Palun, võta ise sõna!