૮૬ અબજ ન્યુરોન્સ ધરાવતું માનવ મગજ કમ્પ્યુટર જેટલી ઝડપે ગણતરીઓ કેમ નથી કરી શકતું? જાણો આ પાછળનું રસપ્રદ વિજ્ઞાન
આધુનિક વિજ્ઞાન અને ટેકનોલોજીના આ યુગમાં કમ્પ્યુટર અને આર્ટિફિશિયલ ઇન્ટેલિજન્સ (AI) ની ક્ષમતાઓને જોઈને આપણે ઘણીવાર આશ્ચર્યચકિત થઈ જઈએ છીએ. એક સામાન્ય કમ્પ્યુટર પણ જટિલ ગાણિતિક ગણતરીઓ માઇક્રોસેકન્ડમાં કરી શકે છે અને વિશાળ માત્રામાં ડેટા પર પ્રક્રિયા કરે છે. બીજી તરફ, માનવ મગજમાં આશરે ૮૬ અબજ ન્યુરોન્સ (ચેતાકોષો) આવેલા છે, જે સુપર કમ્પ્યુટરના ટ્રાન્ઝિસ્ટરની સંખ્યાની સમકક્ષ ગણાય છે. આમ છતાં, આપણું મગજ કમ્પ્યુટરની જેમ સીધી અને રોબોટિક ઝડપે ગણતરી કરી શકતું નથી. આ વિષયે વૈજ્ઞાનિકો અને સંશોધકોમાં હંમેશા રસ જગાડ્યો છે. ચાલો જાણીએ કે આટલા બધા ન્યુરોન્સ હોવા છતાં મગજ અને કમ્પ્યુટરની કાર્યપ્રણાલીમાં શો મૂળભૂત તફાવત છે.
પ્રોસેસિંગ સ્પીડ અને સિગ્નલ મુસાફરીનો તફાવત
મગજ અને કમ્પ્યુટર વચ્ચેનો સૌથી પહેલો અને મુખ્ય તફાવત તેમની સિગ્નલ પ્રોસેસિંગ સ્પીડમાં છે. આધુનિક કમ્પ્યુટર પ્રોસેસર્સ ગીગાહર્ટ્ઝ (GHz) ની ઝડપે કાર્ય કરે છે. આનો અર્થ એ થાય કે કમ્પ્યુટર પ્રતિ સેકન્ડ અબજો ઇલેક્ટ્રિકલ સિગ્નલો પર પ્રક્રિયા કરી શકે છે. કમ્પ્યુટરના હાર્ડવેરમાં આ વીજ સંકેતો પ્રકાશની ગતિની નજીક દોડે છે.
તેનાથી વિપરીત, માનવ મગજના ચેતાકોષો ઇલેક્ટ્રોકેમિકલ (જૈવિક અને રાસાયણિક) સંકેતો દ્વારા એકબીજા સાથે સંપર્ક સાધે છે. મગજમાં મુસાફરી કરતા આ સિગ્નલોની ઝડપ સૌથી ઝડપી ચેતા તંતુઓમાં પણ પ્રતિ સેકન્ડ માત્ર ૧૦૦ થી ૧૨૦ મીટર જ હોય છે. આ રીતે જોઈએ તો, કમ્પ્યુટરની ઘડિયાળની ઝડપ (Clock Speed) મગજની જૈવિક ગતિ કરતાં હજારો ગણી વધારે હોય છે.
સમાંતર પ્રોસેસિંગ (Parallel Processing) નો અદભુત જાદુ
કમ્પ્યુટર એક સમયે એક સ્પષ્ટ લાઇનિયર કમાન્ડ પર ખૂબ ઝડપથી કામ કરે છે. પરંતુ માનવ મગજની ખરી તાકાત તેની ‘સમાંતર પ્રોસેસિંગ’ (Parallel Processing) ક્ષમતામાં છુપાયેલી છે. મગજ એક સાથે લાખો અલગ-અલગ કાર્યો કરી શકે છે.
ઉદાહરણ તરીકે, જ્યારે કોઈ વ્યક્તિ વ્યસ્ત રસ્તો ક્રોસ કરતી હોય છે, ત્યારે મગજ એક જ ક્ષણે મલ્ટિટાસ્કિંગ કરે છે. તે આંખો દ્વારા આવતા દ્રશ્યો પ્રોસેસ કરે છે, વાહનોના અવાજ સાંભળે છે, શરીરનું સંતુલન જાળવે છે, ભૂતકાળના અનુભવો પરથી ડ્રાઇવરના આગામી પગલાનું અનુમાન લગાવે છે અને સાથે જ શ્વાસોશ્વાસ તથા હૃદયના ધબકારાને પણ નિયંત્રિત કરે છે. આ લાખો જૈવિક ક્રિયાઓ એકસાથે થાય છે, જેના માટે કોઈ કેન્દ્રીય આદેશની રાહ જોવી પડતી નથી.
૧૦૦ ટ્રિલિયન સિનેપ્ટિક જોડાણોનું નેટવર્ક
મગજની વાસ્તવિક ક્ષમતા માત્ર ન્યુરોન્સની સંખ્યા પર નહીં, પરંતુ તેમના અંદરોઅંદરના જોડાણ (Connections) પર નિર્ભર કરે છે. એક જ ન્યુરોન ‘સિનેપ્સ’ નામની અત્યંત બારીક રચના દ્વારા હજારો અન્ય ન્યુરોન્સ સાથે જોડાયેલો હોય છે. મગજમાં આશરે ૧૦૦ ટ્રિલિયન જેટલા સિનેપ્ટિક જોડાણો આવેલા છે.
આ વિશાળ નેટવર્કને કારણે મગજ અનુભવ, શિક્ષણ અને લાગણીઓમાંથી શીખીને પોતાના જોડાણોને જાતે જ બદલી અને સુધારી શકે છે, જેને આપણે વિજ્ઞાનની ભાષામાં ‘ન્યુરોપ્લાસ્ટીસીટી’ કહીએ છીએ. કમ્પ્યુટરને ચોક્કસ પ્રોગ્રામિંગ આપવું પડે છે, જ્યારે મગજ પોતાની મેળે નવી પરિસ્થિતિઓને અનુકૂળ થઈ જાય છે.
અદ્ભુત ઉર્જા કાર્યક્ષમતા (Energy Efficiency)
બંને વચ્ચેનો બીજો સૌથી અગત્યનો તફાવત ઉર્જા વપરાશનો છે. એક સુપર કમ્પ્યુટરને ચલાવવા અને ઠંડુ રાખવા માટે મેગાવોટ જેટલી પ્રચંડ વીજળીની જરૂર પડે છે. તેની સરખામણીમાં માનવ મગજ આટલી બધી જટિલ કામગીરીઓ અને જૈવિક નિયંત્રણો માત્ર ૨૦ વોટ જેટલી જ નહિવત ઉર્જામાં પૂર્ણ કરે છે!
આમ, ભલે કમ્પ્યુટર ગણિતની ગણતરીમાં ઝડપી હોય, પરંતુ અનુકૂલન સાધવામાં, કલ્પનાશીલતામાં, સંવેદનાઓ અનુભવવામાં અને ઓછી ઉર્જામાં જટિલ નિર્ણયો લેવામાં માનવ મગજ આ સૃષ્ટિનું સૌથી અદભુત અને સુપર કમ્પ્યુટરથી પણ ચડિયાતું નિર્માણ છે.
