将人的意识上传到计算机中被许多人视为人类进化中不可避免的一步。它被认为是一种实现不朽的手段，并使我们的意识从肉体，骨骼监狱当前包围我们的基板中立的灵魂。这似乎初步的证据在逻辑上是一致的，我不是争论这种远见未来的人类的可能性。然而，我想反驳一些天真的假设，导致任何人因为声称这种可能性而获利，或者甚至我们有一些想法需要科学地实现。
我认为关于人类大脑的最有害和明显错误的假设是它与数字，串行计算机的任何比较。一行推理，断言我们接近与人类大脑相当的计算能力几乎是荒谬的，并显示出对大脑如何操作的完全缺乏理解。这是未来学家Ray Kurzweil在他的着作“精神机器的时代”中最清楚地表达的。在第103页第2段，他指出：
“人类大脑有大约1000亿个神经元。估计每个神经元及其邻居之间平均有一千个连接，我们有大约100万亿个连接，每个能够同时计算...（但是每秒只有200次计算...。有100万亿个连接，每个计算每秒200次计算，我们每秒获得20亿亿次计算。这是一个保守的高估计...。在1997年，仅仅使用适度的并行处理的神经计算机芯片的2,000美元可以执行每秒大约20亿次的计算...。这个容量每十二个月翻一番。因此，到2020年，它将翻倍约二十三次，导致每秒约2000万亿神经连接计算的速度，这等于人类的大脑。
尖峰不是FLOP
为了彻底抹黑这个愚蠢的概念，让我们开始看看实际上被声称的是什么，以及这个论证中固有的一些不言而喻的假设。
假设1：尖峰在某种程度上与FLOP相当。
这是任何理论家在预测生物大脑的计算能力时可以做出的最根本的错误。 FLOP是由电气和电子工程师协会（IEEE）浮点算术标准（IEEE 754）技术定义的浮点运算，是单个数学运算 - 通常是对整数值执行的算术或逻辑运算。计算机处理器的功率通常以FLOPS或者处理器每秒可以执行的操作的数量来测量。例如，我写这篇文章的计算机有四个处理核心，每个能够在2.4GHz操作。性能分析程序告诉我我的CPU能够达到38.4 GFLOPS。与目前世界上超级计算机设施中存在的计算机功率的一些峰值相比，这是一个适度的量。
在这条推理线中的关键假设是，一个神经元发射的动作电位（尖峰）在分支到每个轴突末端时等于每个突触处的一个计算。即使粗略的检查显示这没有意义。峰值是上游网络活动的结果。对于给定的神经元尖峰，大量的偶然信息必须在到达所讨论的神经元之前流过网络的较早阶段。然后，在接收其输入之前，根据网络的状态，它将会激活或不激活。在某种程度上，每个尖峰是该神经元对所有先前网络活动的调整评价的报告。不是作为元素计算，该尖峰是大量先前计算的报告。只是一个任意单位是多少是未知的，但我们可以看看一些简单的例子，以了解多少信息必须传达的孤独的尖峰。
在视网膜中，光由称为棒和锥体的专门细胞收集。锥体检测波长和光的存在，而棒只检测存在。棒对低光条件敏感，而锥体需要更多的光有效。这些中的每一个通过双极细胞连接到神经节细胞。双极细胞通过激发尖峰进入神经节细胞的树突乔木，向神经节发出信号，指示光受体的状态。三种类型的视网膜神经节细胞接受来自几个，许多或非常多的杆和锥细胞的输入。每次这些细胞发送尖峰，该单个尖峰代表几个到几百个其他细胞的集体活动：杆和锥体以检测光的存在和类型，双极细胞收集并将该信号转换成其余的视网膜可以理解，水平和无长突细胞增加一层加工，以放大对比度和照明变化率的差异和神经节细胞本身，它们将报告发送到丘脑进行进一步处理，然后进入极大的视觉处理区域在皮层。即使在这个视网膜水平，一个尖峰表示非常大量的基本检测事件。细胞本身的生理学将信息添加到尖峰的内容。膜，受体，细胞骨架的详细形态之间的复杂相互作用，可溶性蛋白质存在于细胞质的哪些部分，细胞核中存储的巨大量的信息作为DNA储存并且根据需要写入RNA，以控制如何细胞响应其环境，所有这些信息进入是否将存在尖峰，并且尖峰表示所有这些信息。
这是最基本的初级感觉水平。当尖峰到达皮质时会发生什么？它满足无数其他峰值，持续和持续的网络活动，其存在修改。随着在我们的感觉尖峰的进一步和进一步下游的细胞依次接收它们的输入和尖峰，这些以某种方式表示所有先前的尖峰。来自神经节细胞的信息密集的尖峰现在爆发成充满上下文和记忆的尖峰，巨大量的信息由细胞本身的物理物质体现。
光斑是什么意思？如果你是在洞穴里的地下，想逃跑，这意味着有什么不同，如果你在一个沙漠寻找树荫。必须有记忆，所以人们知道这个事件对生物体意味着什么。一个人必须记得被困在一个洞穴或被困在沙漠中。这个信息密集的背景，一个星系的自己的正确的峰值，采取单个神经节尖峰，代表数百其他细胞，作为有意义的刺激，有机体的相关影响。
人们可以做出反驳，即每个单独的神经元，然而复杂的，仅知道它是否接收到尖峰，并且不需要知道整个网络的先前状态，以使其以有意义的方式响应。这是真的，至少对于像大脑这样的物理系统。为了在计算机中模拟这一点，需要更多的信息，而不仅仅是在每个突触以平均速率的抽象尖峰函数。计算机需要在存储器中持续保持每个神经元的物理模型及其活动，因为每个单元都在不断地被使用，修改了巨大数量的网络的其他单元或潜在地所有单元的功能。
可以说数字计算机FLOP需要知道先前FLOP的先前结果以便进行其计算。毕竟，它以串行方式操作，但这是不一样的。操作的结果被存储在中央寻址存储器中，直到它们被再次需要，因此历史被存储在与处理单元分离的存储器组中。
神经元是处理器和存储器。其可变的物理结构是其以前活动的记录。因此，为了使尖峰有意义，它必须考虑到激发它的神经元的完整的生物物理结构。由于这是一个动态和不断变化的过程，数字计算机必须模拟所有这些复杂的物理学决定激发尖峰，大大增加了计算复杂性。
我们现在可以看到，将峰值与FLOP进行比较是一个虚假的参数，基于神经动作电位和串行处理器操作之间的表面模糊的类比。 CPU调用是一个元素计算，其中一些，在我的情况下，64位二进制数从存储器拉出，并受到一个规则，将其转换为另一个64位数，并将其发送回存储器。 FLOP只需要足够的信息来寻址存储器并保存实际的数字。尖峰取决于神经元的整个生物物理配置以及网络的整个历史及其导致其被触发的活动。
因此，我们可以看到如何怀疑尖峰是以任何方式等同于元素算术计算 - 一个FLOP - 是合理和有说服力的。
假设2：尖峰是大脑中信息传播的单一，恒定单位。
有各种微妙的神经生物学事实，使这种假设不健全，但让我们先采取最明显的显而易见的。大脑不是完全由神经元组成。星形胶质细胞是脑功能绝对必需的关键细胞类型。许多，如果不是大多数，大脑中的突触被星形胶质细胞过程所抵消。这些细胞摄取过量的谷氨酸以保护神经元免受神经递质在突触中过高的浓度的毒性作用。他们还通过伸展到血管和穿梭能量分子并去除废物，为大脑中的每个神经元带来营养。他们还通过美丽的钙波，通过星形胶质细胞间隙连接传播，影响他们对神经元的职责相互沟通。这些甚至一些证据表明神经元可以通过释放神经递质与星形胶质细胞直接通信，反之亦然，尽管这仍然没有得到广泛同意。星形胶质细胞也是功能性磁共振成像（fMRI）研究中检测到的BOLD信号的原因。他们将氧合血液带到高度活跃的神经元，并且它们去除形成信号基础的脱氧血液。这个过程的动力学受到星形胶质细胞的生理学的约束，给复杂的一层提供fMRI实验结果的解释。
人类大脑中的星形胶质细胞的数量超过神经元的数量一个数量级。星形胶质细胞比神经元多10倍，并且它们添加到网络中的信息处理的种类和数量在这一点上很大程度上是未知的。计算机的速度和大脑的“速度”之间的任何推定的比较，没有考虑到星形胶质细胞的贡献是无意义的。
接下来，神经元不断地彼此发信号通知而不刺激。如果膜电位在轴突的初始区段达到阈值，则仅发生峰值。神经元不断地发送发射机到彼此，如肽，生长因子，类固醇激素，旁分泌和自分泌信号和小分子，导致下游神经元的亚阈值变化。这些变化可表现为亚阈值电位的振荡，允许连续输入信号的时间选通。只有当固有振荡达到其峰值与输入信号重合时，神经元才会尖峰。这个过程需要能量，必须保持。它需要大量的信息来描述这些种类的交互。亚阈信号传导还可以导致细胞内部环境的重排，蛋白质在膜中的移动，蛋白质从膜的去除，它们的相对位置的重排或支持复杂生理学的细胞器的构型。所有这些构成了由尖峰的存在表示的详细的，信息密集的事件。
因此，在没有尖峰的情况下在脑内交换信息的一些相当充分了解的过程。忽略这些只是为了采取一个穗的低悬的果实=一个FLOP是表面和不切实际。如果我们真的能够理解大脑，以模拟它有一天，我们必须首先是现实的。
第2部分 - 详细研究非尖峰信息过程
“凡有更多的，必有丰盛的。没有人，甚至他所有的都要从他那里夺去。“ - 马太福音13:12
马修原则在大脑中与在互联网上或社交网络中一样真实。富人变得更丰富，拥有大量链接的网站吸引了最多的关注，增加了更多的链接。已经加强的突触更可能被激活并因此再次加强。虽然这对于大型网站的富有和优秀的业务是令人愉快的，因为他们从这种不均匀和自我永久的资源分配获得物质优势，这是发生在大脑，突触传输的整个微妙的舞蹈会很快崩溃到停止作为失控的正反馈推动神经组织进入失控，癫痫，兴奋性毒性死亡螺旋。事实上，这种关于大脑如何学习的基本理论，从神经心理学先驱唐纳德·海布到今天的日子，在其内部拥有自己的破坏的种子。然而，正如你和我可以证明从我们的存在，坐在这里，读或写这些话，这不会发生。
当然，大脑可以失去控制，有些人可以经历失控兴奋的时期。癫痫是一种严重的，毁灭性的疾病，影响全世界数百万人类和动物。但这不是正常的状态。不知为什么大脑补偿这种学习和记忆的机制，以一种撤消这种破坏性的积极反馈的方式。然而，这种补偿导致了关于记忆和意识在大脑中的本质的困难的问题，必须认识和解决的问题，当我们继续发展我们对大脑如何工作的理解。
长期增强的基本机制遵循Hebb的规则，至少示意性地。那些一起火，连在一起。当一个神经元在第二个突触发出足够强的信号激活第二个神经元时，它们之间的连接变得更强。第二个神经元（我们称之为突触后神经元）通过涉及由L型电压门控钙通道介导的钙浓度的体细胞机制知道其自身的发烧。这种由钙体现的信号通过钙 - 钙调蛋白激酶家族的成员转导，导致多种细胞代谢过程。发射器在被激活到足以引起这种体细胞去极化的特定突触中的受体上的结合导致局部变化，其在随后结合相同量的发射器时增加去极化。在后期阶段，通过由体细胞钙增加引起的代谢过程产生的物质被认为通过激活的突触检测并掺入，导致目标突触的更长期强化。
