Nelle sue ultime provocazioni dirette alla Corea del Sud, i media di stato nordcoreani hanno definito il presidente sudcoreano Lee Myung-bak “feccia umana” e un “idiota con 2 MB di conoscenza”. Quanti megabyte dovrebbe essere in grado di immagazzinare un cervello umano?
Molto più di due. La maggior parte dei neuroscienziati computazionali tende a stimare la capacità di memorizzazione umana da qualche parte tra 10 terabyte e 100 terabyte, anche se l’intero spettro delle ipotesi va da 1 terabyte a 2,5 petabyte. (Un terabyte è uguale a circa 1.000 gigabyte o circa 1 milione di megabyte; un petabyte è circa 1.000 terabyte).
La matematica dietro queste stime è abbastanza semplice. Il cervello umano contiene circa 100 miliardi di neuroni. Ognuno di questi neuroni sembra capace di fare circa 1.000 connessioni, che rappresentano circa 1.000 potenziali sinapsi, che in gran parte fanno il lavoro di memorizzazione dei dati. Moltiplicando ognuno di questi 100 miliardi di neuroni per i circa 1.000 collegamenti che può fare, si ottengono 100 trilioni di punti dati, o circa 100 terabyte di informazioni.
I neuroscienziati sono pronti ad ammettere che questi calcoli sono molto semplicistici. In primo luogo, questa matematica presuppone che ogni sinapsi memorizzi circa 1 byte di informazioni, ma questa stima potrebbe essere troppo alta o troppo bassa. I neuroscienziati non sono sicuri di quante sinapsi trasmettano con una sola forza rispetto a molte forze diverse. Una sinapsi che trasmette con una sola forza può trasmettere solo un bit di informazione – “on” o “off”, 1 o 0. D’altra parte, una sinapsi che può trasmettere con molte forze diverse può memorizzare diversi bit. In secondo luogo, le singole sinapsi non sono completamente indipendenti. A volte possono essere necessarie diverse sinapsi per trasmettere una sola informazione. A seconda di quanto spesso questo accade, la stima da 10 a 100 terabyte potrebbe essere troppo grande. Altri problemi includono il fatto che alcune sinapsi sembrano essere usate per l’elaborazione, non per la memorizzazione (suggerendo che la stima potrebbe essere troppo alta), e il fatto che ci sono cellule di supporto che potrebbero anche memorizzare informazioni (suggerendo che la stima potrebbe essere troppo bassa).
Anche se accettiamo che la capacità di memorizzazione del cervello sia tra i 10 e i 100 terabyte, stimare quanto di questo spazio sia “spazio usato” rispetto allo “spazio libero” è molto difficile: il cervello è semplicemente molto più complesso di un hard disk esterno. Non solo alcune parti sembrano essere coinvolte in molte memorie diverse contemporaneamente, ma questi dati memorizzati sono spesso corrotti e persino persi. Una cosa è certa: La nozione che gli esseri umani utilizzano solo il 10% del loro cervello è un mito: le informazioni possono essere memorizzate in ogni parte del cervello.
Quindi a quanti megahertz funziona il cervello? Forse è meglio dire che il cervello è una macchina molto più potente composta da processori molto più lenti. Ogni neurone sembra avere una “velocità di clock” dell’ordine dei kilohertz, che sono un milione di volte più lenti dei gigahertz. (La velocità del processore di uno smartphone è di circa 1 gigahertz.) Per questo motivo, i computer sono spesso molto più veloci nel completare compiti specializzati, anche se non possono replicare tutte le varie funzioni del cervello umano.
Mentre futuristi come Ray Kurzweil citano la legge di Moore – la tendenza dei computer a diventare due volte più potenti ogni due anni circa – per prevedere che saremo in grado di costruire computer più potenti del cervello umano entro i prossimi due decenni, non è chiaro se un tale computer potrebbe essere commerciabile. Il cervello è notevolmente efficiente dal punto di vista energetico, funziona con circa 12 watt – l’elettricità che serve per accendere alcune lampadine ad alta efficienza. Ci vorrebbe così tanta energia per far funzionare un computer potente come il cervello umano – forse tanto quanto “un gigawatt di potenza, la quantità attualmente consumata da tutta Washington, D.C.”. -che potrebbe essere impraticabile.
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Explainer ringrazia David Touretzky della Carnegie Mellon University, Nathan Urban della Carnegie Mellon University e Samuel Wang della Princeton University.