疯狂机器人－硬件

 

一、概述

       硬件的设计需求根据人体的数据进行匹配。从而使得模拟能实现。

二、人体数据统计

       这里的统计主要针对脑细胞，人体神经的统计，以便实现只能的核心－大脑。视觉听觉等只是大脑功能的辅助外围设备，不需要太多的依赖数据。

2.1 大脑功率

       如能把大脑的活动转换成电能， 相当于一只20瓦灯泡的功率。硬件平台的cpu、主板、内存、硬盘总共应该小于20瓦。

 

2.2 信息过滤

       人体5种感觉器官不断接受的信息中，仅有1%的信息经过大脑处理，其余99%均被筛去。

2.3 脑细胞数量

       人脑细胞有140——160亿个，被开发利用的仅占1/10，大约10－20亿个。平常人只被开发利用了3-7％，爱因斯坦也只不过才利用了10%。所以换算为科学计数为：

总数 14G－16G

利用的 1G－2G

2.3.1 脑细胞特征

       一类是已经充分发展了的脑细胞，其成熟度最高，每个细胞有多达2万余条线路与其它的细胞有业务联系。这部分细胞为处于工作状态的精英，人类现有的略有难度的工作均由它们来完成。

另一类是未充分发展的脑细胞，其成熟度相对较低，每个细胞一般只有几十条线路与其它脑细胞联络，承担着一些力所能及的简单性的工作。我们称这部分脑细胞是处于半抑制状态。

　　第三类是完全没有发展的原始状态的脑细胞，这部分脑细胞既不马上死亡，也不参与工作，处于休闲状态。我们称其为处于完全抑制状态或沉睡状态的脑细胞。这一类细胞占90％。

       平均每个细胞的链路为：

       N link max＝ (20k×10＋90)/100 = 2k (条)

       人脑只有1％数量为完全开发状态。

       Nlink min ＝ 20k/100 = 200 (条)

三、硬件需求

       根据对人体的一些统计数据可以计算需要的硬件。这里主要是对智能核心的硬件配置－cpu、主板、内存和硬盘。

3.1理想需求

3.1.1 Cpu

       理想状态下，一个处理核心实现简单的加、减、乘、除等基本逻辑操作，每个核心对应一个脑细胞。所以需要的是 1G－2G核心的处理器。

按照目前的发展趋势，18个月翻一番，考虑减缓到2年一番，从现在的双核心发展60年，即30翻之后，可以达到1G个核心。但是目前的处理器处理能力非常的强，除了逻辑操作之外还有很多其他操作，同时在处理速度上远远大于一个脑细胞。所以未来的脑处理器有两个可能的选择：

一、对应每个脑细胞功能设计为一个处理单元，该单元实现一些简单的逻辑操作即可，这样完全模拟脑细胞。在60年之后，从集成电路的数量上，可以 满足。

二、现在的处理器每个核心可以达到数万个脑细胞的处理能力（通过大脑信号的传递速度估计）。目前的处理器水平下，普通电脑搭配的数据库，能在数十亿的数据中，在毫秒级别的时间里面提取一条记录。所以简单的搜索功能，可以通过类似数据库的方式实现。如果要进行更复杂的数据搜索对比，或则在视觉听觉等信息处理中获得满意的合速度，可以增加处理核心。在10－20年内，达到相当于目前1k核心的处理能力是完全可能的。64年的时间之后能达到1G核心的能力。

使用二叉树的map方式搜索数据，搜索1G数据需要最多比较30次，如果使用多级网状方法组织存储数据，速度将更快。1k 核心＋多线程的搜索状态下，能满足这样的要求。

3.1.2 内存

1G 的数量是未休眠脑细胞，平均每个2k条链路，那么需要的存储总量：

C memory (max)＝ 1G * 2k * 4 = 8 T bytes

C memory (min) = 1G * 0.1k *4 = 800 G.

如果是需要双向的 则增加一倍 16T。

按照目前的存储状态和发展速度（2年一番）。目前是2G－4G的容量，2^10倍就是 1T ，所以在 20 年左右就能满足 8T 的 内存容量，而不需要和硬盘交换数据。

3.1.3 硬盘

目前的硬盘容量为1T－2T，20年之后扩大为

1T*2^10 ＝ 1P bytes

这个容量是大脑的有效容量的100倍。

 

整体功率，目前如果是 arm处理器的上网本可以做到19小时的续航时间，则主要部件的功率非常的小。锂电池的电量为 2.4AH×3×4 ＝ 34 W×H，续航19小时则功耗在2瓦以下。

 

3.2现状配置

       主流的intel双核处理器平台配备 4G 内存、2T硬盘。或则等下半年之后有arm处理器的上网本平台，可以获得低功耗。

       速度方面，使用数据库类似的定为方法，配合网状链接，可以在数步（<10）比较之后找到结果。

       容量方面，2T 只有理想容量（8T）的1/4,目前可以使用这么多的容量，因为处于初期阶段。使用最小大脑配置，800G 既可以满足，同时需要配合4G内存进行数据交互。这个可以借鉴数据库的定为方法。笔记本硬盘的容量已经到500G，下半年就可以到1T。

      

以下是部分硬件的功耗：

       Intelcpu      灵动          1-5w

       Arm 双核、4核处理器         < 0.5 w

       内存                     1w

       硬盘            0.25w/2.5w

使用arm平台，几乎只有 2－5瓦。