脳をコンピューターで再現したら、東京タワーの大きさ

質問

• 脳をコンピューターで再現した場合、コンピューターの大きさは東京タワーの第一展望台の高さに相当すると言われています。
• 人間の脳をコンピューターで再現するためには、脳の大きさや機能を全て考慮する必要があります。
• 今後の技術の進歩によって、人間の脳を再現するためのコンピューターの大きさやネットワークの形状が変化する可能性があります。

回答No.7

fmxcv21

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

お礼

お礼が大幅に遅くなってすみません。

リンク先にはかなり興味深いことが書いてあったので、読んでいる内にお礼を忘れており、失礼いたしました。
「東京タワーの大きさ」の話を知っている人をずっと待ち続けていましたがいないようですので締め切らせていただきます。

おっしゃる通り、当時（私が子供の頃）の技術では、完全に脳と同じもの（小脳や中脳を除いたとしても）を想定していたのではなく、大脳皮質の細胞の数を単純にＬＳＩに置き換えただけかも知れませんね。「感情」を持つコンピューターを試算していたのか、ヒートシンクやファンの大きさは無視しなかったのか、など全てが不明のままです。

ですから、「機械で同じ回路を作るよりは、いっそのこと脳と同じものを作ってしまった方が早い」という趣旨のご意見も、うなずけます。ｉＰＳ細胞に言及なさったのは、「有機材料で作る」ということも想定なさっているのでしょう。映画マトリックスの世界支配コンピュータ－が「人間の身体を電池として使う」デザインなのも、無機と有機の合体ということを示唆しているのかも知れません。

ＳＦコミックやＳＦ映画で「脳の形をしたコンピューター」が出てくることはよく存じ上げています。ただ私は、あれらは、「作家が、『どんな形になるか』を綿密に考えることを放棄した」「アイコンとして一めで『脳だ』とわかりやすい」から脳の形をしているのかな、と思っています。ちょうど、「宇宙人はほとんどみんな、目と口が上の方にあって手と足がある」というデザインから抜け出せない作家が多いように。

実は私の通った大学では「地球外生命体がいるとしたらどんな形か」という問題も出ていたのです。ですから「脊椎動物の脳とはルーツが異なる、脳と同じ機能を持つ司令塔」を考えるのも好きです。
大学で脳神経生理学、神経生物学の単位も取っていたので、僭越ながら脳神経細胞の仕組みについては僭越ながら私の方が詳しいかも知れませんが、確かに脳の仕組みは複雑です。
「私が生きている内は、再現不可能」
と認めざるを得ないかも知れません。

完全な再現でなくても、人間の「脳らしい」働きを見せる、疑似学習能力を備えたスパコンの大きさを知りたかったのですが、ずいぶん無理な質問をしてしまったみたいで、皆さんお付き合いいただき、ありがとうございました。楽しい空想の時間を過ごさせていただきました。