在大脑里还原与外部一样的一个三维世界，也许听起来十分荒谬。脑子才那么小，怎能容得下如此大的空间。然而，用数字来表达三维空间，只需对景物上标注x、y、z轴的3个值而已，占不了多少字节。

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15年前德国的顶级程序员编写的最小3d游戏，仅有9.5万个字节，相当于一张照片的大小。而它的3d场景一点也不比现在的逊色。当然，这9.5万个字节只是一个3d引擎的汇编语言。其他内容还是要调用存储设备的，而大脑的3维场景只要到眼底直接读取，不需要预存。人在做梦时要到大脑的记忆体中读取景象，但这种景象多半粗糙并不细腻，原因就是存储量太小。

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现在3d的游戏数据包大的原因，是预存了大量的3d场景数据。如：人物，房屋，高山，流水，树木，花草等等。3d建模软件大，是因为软件中集成了大量的建模开发工具，功能都很强大，使开发者可以远离源代码，让构建和设计变得更直观。因此，它们往往需要装满一张光盘。一张蓝光光盘可以储存25g，等于250亿字节。

目前，“限量版”的华为5g手机用的麒麟990芯片，已经缩微到7nm制程，有103亿个晶体管，最新的苹果a13是85亿个晶体管。

大脑也不逊色，现代的生物学研究表明，人类的大脑皮层有140多亿个神经细胞，而每个神经细胞上又有三万多个突触。一个神经元可与1－20万个其它神经元连接，每个神经元平均有1.5万个突触。大脑皮层内的突触，总数要超过100万亿个，差不多是手机芯片的一万倍。

有网友在知乎上直呼，不能如此对比，神经信号既不是数字信号也不是模拟信号，这样比较没有意义。

不是数字信号，也不是模拟信号，是猜测，还是确有依据，这位网友却没了下文。

幸好，大脑的体积不像手机那么拮据。手机是100亿只晶体管只能集成指甲盖大小的芯片上。而大脑的体积有1300～1500毫升，重约1.3千克，神经元和突触可以宽松地躺在大脑皮层上。这为光学显微镜和电子显微镜的侦测提供了有利条件。

“突触”，是英国著名科学家谢灵顿，1897年首次提出的。他在1906年《神经系统的整合作用》一书中再次提出：“突触”这一概念，用以描述一个神经元与另一个神经元之间的接触部位，并认为正是在这个部位，神经元与神经元才能进行信息沟通。并用到了活门的概念。

这就与计算机中的基本逻辑电路类似：凡是对脉冲通路上的脉冲起着开关作用的电子线路就叫做门电路，是基本的逻辑电路。门电路可以有一个或多个输入端，但只有一个输出端。门电路的各输入端所加的脉冲信号只有满足一定的条件时，“门”才打开，即才有脉冲信号输出。从逻辑学上讲，输入端满足一定的条件是“原因”，有信号输出是“结果”，门电路的作用是实现某种因果关系──逻辑关系。所以门电路是一种逻辑电路。基本的逻辑关系有三种：与逻辑、或逻辑、非逻辑。与此相对应，基本的门电路有与门、或门、非门。

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大脑的生物计算机与电脑的半导体计算机都选择了门电路并不是偶然的，是各自的优势和劣势十分相近导致的。门电路的优势是运行比较稳定不容易出差错，它的输出电位要么是超过临界点电位用1来代表，要么低于临界点用0来代表。也就是我们俗称的2进位数字电路。门电路的劣势是电路非常简单，要表达一个复杂的数字需要海量的门电路组成，这又迎合了生物计算机与半导体计算机的长处，门电路可以做的尺寸非常小，在很小的空间内就能容纳海量的们电路。

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今天大脑生物计算机与半导体计算机形成同样的方式也必须满足一个时间节点，大脑进化到一个高度智慧阶段。

最初的生命起源于海洋。那时候的生命只是简单的一个细胞，它们没有大脑。即便如此，它们依旧可以感知外界环境，并做出反应。虽然在之后的岁月里，生命的形态千变万化，复杂程度也叹为观止，但这种感知外界环境并做出反应的功能却被延存了下来。并且，动物专门进化出来一套复杂的系统，来处理与外界环境的交互。这套系统便是神经系统。而神经系统最高级的中枢，就是大脑皮层。

生物计算机整体分古皮质，旧皮质和新皮质。古皮质是进化程度最古老的皮质，大约3.6亿年前，我们的鱼类第一次爬出海洋，在陆地上开疆拓土，繁衍进化。大约2亿年前进化出哺乳动物有了微小的旧皮层。在人类大脑里，新皮层就是包裹在大脑最外层的绝大多数脑组织，新皮层占整个大脑皮层的90%。

新皮层的折叠结构，允许在有限的颅骨空间内容纳更大面积的皮层。一个常见的形象比喻是，大脑皮层就像一张揉成一团的纸张。

大脑皮层就像一张纸，折叠越厉害，体积越小。但并不是所有动物的大脑皮层都是折折叠叠的。例如啮齿类，它们的大脑皮层是很平滑的。当动物没有进化上的智力压力时，大脑皮层也就安然地懒惰下去。而对于灵长类等群体动物，进化上它们面临更多、更频繁的同伴之间的合作和竞争压力，必须有更强的大脑硬件来支持。皮层的扩容是必须的一步，于是颅股腔体增大、皮层折叠生成。

神经元有胞体和突起两部分，突起又分轴突和树突两种。

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神经元的胞体形态各异，常见的形态为星形、锥体形、梨形和圆球形状等。胞体大小不一，直径在5～150μm之间。

神经元分三个类别：

1.感觉（传入）神经元。接受来自体内外的刺激，将神经冲动传到中枢神经。神经元的末梢，有的呈游离状，有的分化出专门接受特定刺激的细胞或组织。分布于全身。

2.运动（传出）神经元。神经冲动由胞体经轴突传至末梢，使肌肉收缩或腺体分泌。传出神经纤维末梢分布到骨骼肌组成运动终板；分布到内脏平滑肌和腺上皮时，包绕肌纤维或穿行于腺细胞之间。

3.联络（中间）神经元。接受其他神经元传来的神经冲动，然后再将冲动传递到另一神经元。中间神经元分布在脑和脊髓等中枢神经内。它是三类神经元中数量最多的。其排列方式很复杂，有辐散式、聚合式、链锁状、环状等。神经元间信息传递的接触点是突触。

人类大脑皮质的思维活动就是通过大量中间神经元的极其复杂的反射活动。中间神经元的复杂联系，是神经系统高度复杂化的结构基础。

在哺乳动物进行突触传递的几乎都是化学突触；电突触主要见于鱼类和两栖类。根据突触前细胞传来的信号，是使突触后细胞的兴奋性上升或产生兴奋还是使其兴奋性下降或不易产生兴奋，化学和电突触都又相应地被分为兴奋性突触和抑制性突触。使下一个神经元产生兴奋的为兴奋性突触，对下一个神经元产生抑制效应的为抑制性突触。

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神经元之间神经冲动的传导是单方向传导，即神经冲动只能由一个神经元的轴突传导给另一个神经元的细胞体或树突，而不能向相反的方向传导。

突触分为两类，即化学突触和电突触,相应的传递为化学传递和电传递。在高等动物脑内，化学传递占主导地位。突触化学传递理论起源于20世纪40-50年代早期，一直延续到20世纪70年代。化学突触由轴突末梢和下一个神经元的树突或胞体组成，轴突末梢构成突触前区隔，树突分支或树突棘或胞体构成突触后区隔。突触前和突触后元素的接触模式可分为终扣模式和路过模式。

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前者是轴突末梢分支到终末，神经递质从终末释放，终末形成突触前区隔；后者，轴突分支在其行进过程中呈现曲张体（膨体），曲张体成为突触前区隔。突触前区隔释放神经递质，作用于突触后区隔。突触自20世纪70-90年代以来，突触化学传递的理论有很大发展，这要归功于生理学、分子生物学、细胞生物学、遗传工程学、成像技术等新技术的应用。

在突触前方面，包括突触小泡的释放机制、小泡膜和质膜的融合、融合孔的开放、释放过程中参与的有关蛋白质的鉴定。到最近，甚至于研究融合过程中3个分子的离体单分子研究。在突触后方面，特别值得一提的是关于突触后致密的结构及其化学组成的详尽分析、受体分子构造及其作用机制特别是兴奋性突触传递中nmda受体的作用研究，而最近又发展到ampa受体甲基-0-天冬氨酸。

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当代突触研究的主要进展，ampar在膜上运输的重要性研究。这些都是在卡茨形成化学传递理论之后，在突触前和突触后研究方面的重要发展。与突触化学传递密切相关联的当然是被称为递质的传递分子。研究突触的化学传递必然要联系到递质。开始鉴定的递质分子是乙酰胆碱、去甲肾上，以后又先后鉴定了许多其他分子，主要是生物胺。在陆续鉴定递质分子的同时科学家们发现，有些物质难以用原来定义递质的标准来规范与衡量，于是提出了神经调质的概念，其中包括相应的许多分子。再往后又发现了神经肽，神经肽基本上起神经调质的作用。

以后又发现，某些气体分子还有膜脂类代谢的分子，包括内源性大麻素样物质，它们具有神经活性，可能与突触活动有非常密切的关系。这样一来，与突触传递有关或影响突触传递的分子就很多了，这些分子的作用机制也很复杂。尤其是它们对脑功能的影响，可能越出单纯突触传递的范围。当人们发现突触传递具有可塑性，特别是发现了长时程增强等现象以后，突触在脑功能理论上的重要性又进一步提高了。人们很快把它与脑的重要功能学习和记忆联系起来。突触可塑性与学习记忆的关系始终是、仍然是脑科学的中心内容。至于突触的发育则是又一热门的话题。

高等动物中枢每一突触后神经元上通常形成大量的突触（包括兴奋性和抑制性的），猫脊髓前角的一个运动神经元胞体上形成1200～1800个突触，约占据神经元胞体表面的38%。神经元通过对epsp和ipsp进行空间总和（即对在神经元不同位置上出现的epsp和ipsp进行总和）和时间总和（即对每个突触重复发生的突触后电位进行总和），以决定它产生兴奋还是抑制。总和后，如兴奋性突触后电位达到阈值，便触发动作电位。在突触传递中递质一旦释放，无论是否已与受体结合，便又迅速地被分解或被重吸收到突触口内或扩散离开突触间隙，使突触得以为下次传递作好准备。

突触前抑制结构基础：轴突-轴突式突触和轴突-胞体式突触。

机制：如图，神经元b与神经元a构成轴突-轴突式突触；神经元a与神经元c构成轴突-胞体式突触。神经元b没有对神经元c直接产生作用，但它可通过对神经元a的作用来影响神经元c的递质释放。须指出的是，只有在神经元a也处于激活状态时，神经元b才能对a发挥抑制作用。

cmos逻辑实现

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目前大规模集成电路工作的前提就是cmos工艺，简单来说就是怎么产生0和1两种信息，一个芯片上就是无数个mos管构成的，每个mos管产生0或者1构成复杂的系统。当沟道尺寸小到一定程度时，mos管工作的物理基础就发生变化了。可能会引起大的技术变革。

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半导体门电路典型集成ttl逻辑门电路

2输入端cmos或非门电路。其中包括两个并联的n沟道增强型mos管和两个串联的p沟道增强型mos管。

当输入端a、b中只要有一个为高电平时，就会使与它相连的nmos管导通，与它相连的pmos管截止，输出为低电平；仅当a、b全为低电平时，两个并联nmos管都截止，两个串联的pmos管都导通，输出为高电平。

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因此，这种电路具有或非的逻辑功能，其逻辑表达式为 。或非门是具有多端输入和单端输出的门电路。当任一输入端(或多端)为高电平（逻辑“1”）时，输出就是低电平（逻辑“0”）；只有当所有输入端都是低电平（逻辑“0”）时，输出才是高电平（逻辑“1”）。其逻辑关系的数学表达式为：

其二输入的或非门真值表如下表所示。

显然，n个输入端的或非门必须有n个nmos管并联和n个pmos管并联。

比较cmos与非门和或非门可知，与非门的工作管是彼此串联的，其输出电压随管子个数的增加而增加；或非门则相反，工作管彼此并联，对输出电压不致有明显的影响。因而或非门用得较多。

随着科技发展，极限都只是基于当下工艺暂时的，我记得22nm时就说到了极限，但是英特尔用finfet工艺改进，又延续了摩尔定律，到7nm时又到极

根据拍明芯城统计桌面级处理器(不是手机的soc)一般是9～18亿个以及更多的晶体管晶体管是处理器的基础，可以说，在同架构的情况下，晶体管越多，处理器性能越强劲(功耗和发热量也就更大)

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近一二十年来，不同专业、学科的某些学者提出了对“突触”名词的不同应用，出现歧见。如前所述，谢灵顿当时提出“突触”这个词，包含了两个要义。第一，两个细胞密切靠近但是并不融合，即他所谓“紧紧抓住”的意思。第二，有信息，即兴奋，从一个神经元传向另一个细胞。谢灵顿认为传递是单方向的，突触类似于“活门”。

每个神经元可以有一或多个树突，可以接受刺激并将兴奋传入细胞体。每个神经元只有一个轴突，可以把兴奋从胞体传送到另一个神经元或其他组织，如肌肉或腺体。

神经bai元（neuron）是一种高度分化的细胞，du是神经系统zhi的基本结构和功能单位之一，它具有感受刺激和传导兴奋的功能。

虽然神经元形态与功能多种多样，但结构上大致都可分成细胞体（soma）和突起（neurite）两部分。突起又分树突（dendrite）和轴突（axon）两种。

我们的大脑中有着数以亿计的细胞，其中神经元约有860亿，这个数字比现在地球上人口总和的十倍还要多。

脑是由众多的神经细胞相互连接而构成的器官。神经细胞间通过脉冲放电和神经递质来相互传递信息。脉冲放电和神经递质产生的电位差，都可以通过矢量解析为“0”和“1”。

nmos逻辑实现

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上图展示了使用nmos线路的2输入或非门的构造。如果输入都是高电平，对应的nmos就会接通，输出会被拉到低电平；反之输出会通过上拉电阻被拉到高电平。

“汤”与“火花”的争论即使1936年loewi和戴尔获得了诺贝尔奖，化学传递学说在生理学家中仍然通不过，反对的代表人物是艾克尔斯。他们被称为“火花”派，而主张化学传递的被称为“汤”派。“汤”与“火花”的争论主要在艾克尔斯小组和戴尔小组之间进行。

二进位（全或无）式传递还是等级式传递？

学习和记忆是突触事件吗？

虽然在海马方面已有相当证据，新的陈述性记忆的获得包含了长时程突触可塑性在内，但陈述性记忆是如何长期存储在大脑皮层中的，对此仍然知之甚少。突触变化很可能对于记忆形成是需要的，基因转录是其中之一。在记忆形成中，到底通过哪些后成(epigenetic)机制调节，可以原发地影响“突触”基因？突触至少可能通过两个基本机制存储记忆。第一，通过形成新突触或去除老突触，重新建模突触线路。第二，选择性地强化或者弱化某些突触，而并不改变突触连接。更进一步，记忆形成可能包含比突触变化更多的东西。例如，成年神经元的发生已经被认定是必需的。为了解突触在学习和记忆中的作用，即突触活动的长时程后效应—这些后效应必然牵涉到细胞核蛋白质合成的变化，就必须进一步了解突触活动与细胞核活动之间的连接及调控特点。这些都是重要的挑战，也能提供独特的科学机遇。

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