Come funziona il cervello

letto 31 voltepubblicato il 22/11/2021 - 20:55

Basandomi sempre sul pensiero di J. von  Neumann, vorrei esporre alcuni brevi cenni sul funzionamento del cervello. Naturalmente sono totalmente debitore del pensiero del citato matematico. Sorprendentemente, egli afferma che detto funzionamento è a prima vista digitale. Il sistema nervoso ha come sua componente fondamentale la cellula nervosa, cioè il neurone, la cui funzione è quella di emettere un impulso nervoso. Il neurone consiste di un corpo, da cui hanno origine più ramificazioni, denominate assoni. L'impulso nervoso è una vibrazione costante che si espande lungo ciascun assone. Questo impulso è di natura elettrica e il suo valore-grandezza è stimato intorno ai 50 millivolt, con una durata di circa un millisecondo. Questo meccanismo, secondo von Neumann, ha carattere digitale: la mancanza di un impulso rappresenta il valore binario 0 mentre la sua presenza equivale all'altro valore binario 1. Le dimensioni dei neuroni variano. Ci sono neuroni che sono contenuti all'interno di grandi aggregati, mentre altre cellule hanno la funzione di propagare impulsi nervosi in parti lontane del corpo e dunque hanno estensioni commisurabili all'intero organismo. E' utile un confronto in tema di dissipazione di energia. La quantità consumata nel sistema nervoso centrale umano (il cervello) è di 10 Watt. Per contro, nelle macchine, la dissipazione di una valvola termoionica è compresa tra 5 a 10 Watt, mentre nel transistor questa potenza si abbassa fino a soli 10-1 Watt. A questo punto von Neumann istituisce un confronto tra il sistema nervoso ed il sistema artificiale. Dal punto di vista delle dimensioni le componenti naturali superano quelle artificiali di un fattore pari a circa 10-8 - 10-9. Da ciò è possibile trarre alcune conclusioni: per quanto riguarda il numero di azioni eseguite nella medesima unità di tempo, i componenti naturali superano di un criterio di 10-4 quelli artificiali; in secondo luogo questa considerazione mostra come i componenti naturali prediligano automi con un maggior numero di organi più lenti, mentre, viceversa, i componenti artificiali propendono per una disposizione opposta con organi quantitativamente minori ma più veloci. Altro problema centrale affrontato dal matematico è quello dell'importanza delle procedure numeriche. Ogni automa artificiale costruito per uso umano - egli dice - possiede normalmente una parte logica ed una parte aritmetica. La conseguenza è che se un progettista umano dovesse costruire un automa con la funzione di gestire problemi complessi, egli non potrebbe far altro che definire tale funzione in termini di uguaglianze e diseguaglianze numeriche. I dati numerici vengono trasmessi nel sistema nervoso mediante catene di impulsi periodici o quasi periodici. Approfondendo il discorso ci imbattiamo inevitabilmente in problemi di linguaggio. Come ben sappiamo il sistema nervoso utilizza due tipologie di comunicazione: una che involge simbolismi aritmetici ed una che ne fa a meno. Le prime trasmettono numeri, e sono ricollegabili alla matematica, mentre le seconde sono comunicazioni logiche e quindi, sono associabili al linguaggio.