Функционирует при финансовой поддержке Федерального агентства по печати и массовым коммуникациям (Роспечать)

Память в коробке

Можно ли уместить жизненный опыт на жестком диске

Человека определяет не только набор генов, доставшийся ему от родителей. Никто из нас не был бы самим собой, если бы не наш жизненный опыт — то, с кем мы росли, что видели, какие книги читали. Фантасты давно мечтают о переносе человеческого сознания в другое тело или на машинный носитель. Но мало кто из них всерьез пытался подсчитать, какой объем информации при этом нужно скопировать. В совместном проекте с компанией Western Digital мы постарались оценить, сколько жестких дисков смогут вместить все ваши воспоминания. В конце статьи вы найдете калькулятор, который поможет выполнить такой расчет.

Самую разную информацию можно представить в цифровой форме. Для этого ее нужно дискретизировать, то есть разбить на конечный набор фрагментов, и поставить каждому фрагменту в соответствие некое числовое значение. Чем больше этих значений, тем с большей точностью можно восстановить исходную информацию.

В фильме «Джонни-мнемоник» главный герой записывает себе в мозг 320 гигабайт информации — по сюжету это запредельный объем, который представляет угрозу для жизни. Возможно, в 1995 году, когда вышел фильм, такое число и казалось впечатляющим, однако сегодня оно вызывает лишь снисходительную улыбку. Но насколько корректно в принципе сравнивать возможности запоминающих устройств компьютера и человеческого мозга?


Такая разная память

Вероятно, иллюзию их сходства создает то, что в обоих случаях мы используем слово «память». Оно вошло в обиход еще на заре вычислительной техники, когда его предложил Джон фон Нейман — венгеро-американский физик и математик, соавтор общепринятой сегодня архитектуры компьютеров с совместным хранением программ и данных в памяти. Вторая половина 1940-х годов была временем больших ожиданий. Многие ученые надеялись, что успехи в создании первых ЭВМ позволят быстро разобраться и в тонкостях устройства человеческого разума. В знаменитой «Кибернетике» Норберта Винера можно встретить утверждения, что синапсы мозга в точности подобны устройствам вычислительных машин, а идеальным средством для воссоздания нейронных сетей являются вакуумные лампы.

Даже если заменить архаичные лампы на современные транзисторы, едва ли нынешние нейрофизиологи согласятся с этими оптимистическими, но довольно наивными предположениями. По прошествии семидесяти лет, имея компьютеры, в миллиард раз более мощные, чем во времена Винера и фон Неймана, мы все равно не можем воспроизвести в «железе» сколько-нибудь существенную часть человеческого мозга.

Довольно быстро выяснилось, что сходство между компьютером и мозгом — очень поверхностное. Они слишком разные, чтобы эффективно заменять друг друга: в одних задачах компьютеры давно превзошли умнейших из людей, в других — пасуют там, где справится и ребенок. Но в чем компьютеры точно опередили нас, так это во всем, что связано с запоминанием. Они способны сохранять немыслимые для человека объемы информации, многократно воспроизводить и передавать ее без малейших искажений, осуществлять по ней эффективный поиск.

Память вычислительной машины — это максимально конкретизированная система, про которую в каждый момент времени можно сказать, что и где в ней записано. Ваш компьютер точно знает, в каких именно из миллиардов его запоминающих ячеек хранятся биты информации, определяющие цвет пикселя, на который сейчас указывает курсор вашей мыши, — впрочем, как и любого другого.

Человеческая память в сравнении с компьютерной кажется царством хаоса и распада. Мы с трудом удерживаем в уме телефонный номер, который только что прочитали, и забываем имена гостей, которых нам представили пять минут назад. Долговременные воспоминания с годами теряют детали, искажаются или вовсе пропадают. И даже если где-то в глубинах памяти они и сохранились, как же трудно порой бывает их оттуда извлечь!

Способов локализовать конкретные воспоминания в памяти сегодня просто не существует. Ни один нейрофизиолог, даже вооруженный самым совершенным томографом, не сможет вам сказать, что вон в том нейроне вашего мозга записана первая нота «Оды к радости», а вот в этом (и никак не в соседнем!) — последняя буква фамилии вашей бабушки.


Оценки и допущения

Все это крайне осложняет решение стоящей перед нами задачи — количественно оценить жизненный опыт человека. В случае с компьютером мы можем измерить, с какой скоростью он получает и записывает новую информацию. Но нет такого прибора, который бы измерил, сколько информации в единицу времени получает человек, и тем более — какую ее часть он запоминает. Нужно ли считать, что люди с хорошим зрением видят больше, чем близорукие или дальнозоркие? Верно ли, что обладатели музыкального слуха извлекают из звука нечто недоступное тем, кому на ухо наступил медведь? Да и каково вообще «разрешение» органов чувств, которыми нас наделила природа?

Если попытаться поставить знак равенства между сетчаткой глаза и КМОП-матрицей с определенным количеством мегапикселей, можно прийти к неожиданным выводам. Субъективно нам кажется, что мы видим мир куда яснее, чем это способен передать даже самый лучший фотоаппарат. Но в действительности сетчатка нашего глаза имеет высокую разрешающую способность лишь на небольшом центральном участке, а вне его границ мы видим размытые контуры и приблизительные цвета. Чтобы как следует разглядеть все, что попадает в поле зрения, нам приходится совершать множество движений глазами, как бы «сканируя» объекты. Мозг запоминает увиденное и «дорисовывает» картинку в тех местах, которые мы видим недостаточно четко. В этом смысле фотоаппараты и видеокамеры, которые могут с одинаковой детализацией фиксировать все поле изображения, давно оставили человеческий глаз позади.

Срез сетчатки человека. Колбочки S-типа, чувствительные к коротковолновой части спектра, окрашены в зеленый, а колбочки L-типа, чувствительные к длинным волнам, — в красный.


«Вы что, и запоминать за меня будете?»

Попробуем подойти к проблеме с другой стороны. Ученые-когнитивисты сегодня говорят об экстернализации автобиографических воспоминаний, то есть о делегировании функций нашей памяти гаджетам, которые могут хранить за нас тексты, фотографии, видеозаписи и т. п. Существуют исследования, показывающие, что мы запоминаем меньше, если фотографируем то, на что смотрим.

Переформулируем вопрос, который мы поставили в начале текста: сколько получилось бы информации, если бы мы фиксировали все происходящее вокруг с помощью встроенного видеорегистратора?

Здесь можно возразить, что человек получает не только аудиовизуальную информацию. Есть еще обоняние, осязание, анализ положений частей тела, температурные, вестибулярные сигналы. Мы сознательно исключаем их из рассмотрения, поскольку у нас пока нет устройств, которые бы позволяли их хорошо записывать и воспроизводить. К тому же еще со времен Аристотеля именно зрение и слух считаются важнейшими из чувств.


Иван Петров [2021, BDRip 2160p]

Чтобы подсчитать, сколько данных сохранил бы воображаемый видеорегистратор за время вашей жизни, сначала необходимо договориться о качестве записи.

Полагаем, что в 2021 году большинство людей устроит разрешение видео 4K (3840 × 2160 пикселей). Для плавности движений выберем частоту 60 кадров в секунду. Звук будем писать двухканальный, с частотой дискретизации 48 кГц. Это обеспечит точное воспроизведение сигналов, имеющих частоту до 24 кГц — достаточный запас, учитывая, что большинство людей не слышит звуки выше 18 кГц. Разрядность можно также выбрать избыточную — 24 бита. Это почти 17 миллионов возможных уровней громкости (хотя эксперименты показывают, что люди не различают на слух записи с разрядностью 16 и 24 бита).

Как и в реальной технике, информацию мы будем записывать с использованием алгоритмов сжатия. Современный кодек VP9 способен сжать поток видео 4K 60 fps до 20-80 Мбит/с в зависимости от качества. Выберем 50 Мбит/с как значение, при котором потери практически незаметны на глаз. Это означает, что 1 секунда видео будет занимать на диске 6,25 МБ.

Информация о звуке потребует намного меньше места. Его можно было бы писать и в «сыром» виде (в формате WAV), но предположим, что мы используем кодек сжатия без потерь типа FLAC, который уменьшает объем звуковой дорожки примерно вдвое. Это тоже оценка сверху: в реальности значительную часть времени нас окружают тихие и монотонные звуки, которые в записи сжимаются гораздо эффективнее.

Итого получаем, что каждая секунда жизни в нашем мысленном эксперименте эквивалентна 6,4 МБ аудиовизуальной информации. Такой поток данных может передавать даже не самый современный 100-мегабитный сетевой канал.

Каждый час на воображаемом диске сохраняется 22,5 ГБ информации (на всякий случай уточним, что мы считаем в «двоичных» величинах: 1 ГБ — это 1024 МБ). Если принять время бодрствования за 16 часов, получим, что за год накапливается 128 с небольшим терабайт. Среднему россиянину, по данным статистики, чуть больше 40 лет. Итого получаем величину порядка 5100 ТБ.

Представить ее себе довольно сложно: в повседневной жизни мы не сталкиваемся с такими объемами информации. Нужен какой-то понятный эквивалент для сравнения. Возьмем самый вместительный жесткий диск, который сегодня имеется в продаже, — WD Gold 18TB с перпендикулярной магнитной записью (CMR). В нем 9 пластин емкостью 2 ТБ каждая — это значит, что в среднем воспоминания нашего соотечественника, сохраненные в качестве 4K, займут около 290 таких дисков.

Недавно Western Digital сообщила, что начинает поставки еще более емких дисков — WD Gold 20TB. Внутри — передовые технологии: блок флеш-памяти для хранения расширенных метаданных (OptiNAND), трехступенчатый привод (TSA), энергосберегающая магнитная запись (EAMR) и заполнение внутреннего объема гелием (HelioSeal®). Все это обеспечивает непревзойденную емкость при низком энергопотреблении.

Мы написали калькулятор, который выполнит такой расчет персонально для вас — с учетом возраста и некоторых индивидуальных особенностей. Не относитесь к результатам слишком серьезно: разумеется, ни жизненный опыт, ни тем более личность человека не сводится к набору байтов на жестком диске. Однако это повод задуматься о том, что каждый из нас может оставить после себя — и как сделать так, чтобы наши воспоминания хотелось пересматривать раз за разом, словно хороший фильм.

А теперь посчитаем!

Выходит, что ретроспектива моей жизни займет где-то

Это минимум

WD Gold 18 TB


Алексей Бутырин

Нашли опечатку? Выделите фрагмент и нажмите Ctrl+Enter.