Bilgisayarlar, günümüz modern dünyasının en önemli icatları arasında yer alıyor. Faturalarımızı ödemekten iletişimimizi gerçekleştirmeye kadar pek çok ihtiyacımızı bilgisayarlarımız aracılığıyla kolaylıkla giderebiliyoruz. Bilgisayarlar, tüm bunları başarabildiği için geniş kitleler tarafından tercih ediliyor ve büyük bir istekle kullanılıyor.

Bilgisayara duyulan bu büyük ilgiden dolayı, teknoloji sürekli olarak gelişiyor. Her geçen gün daha güçlü bilgisayarlar piyasaya sürülüyor. Bilgisayarların güçlenmesi, bilgisayarlar üzerinde yapabildiğimiz işlemlerin çok daha yoğun şekilde gerçekleşebilmesine ortam hazırlıyor. Böylelikle çok daha yüksek performanslar elde edebiliyoruz.

Beynimiz de aynı bilgisayarlar gibi işlemler gerçekleştirerek çalışıyor. Benzer şekilde, beynimizin de bir işlem kapasitesi bulunuyor. Bu işlem kapasitesi sınırları içerisinde beynimiz üzerine düşen görevleri gerçekleştiriyor.

Beynimiz sahip olduğu işlem kapasitesi ile birlikte, duyu organlarımızın sağlamış olduğu verileri incelemekten düşünmeye kadar tüm görevlerini sayısız işlem yaparak biz farkında dahi olmadan gerçekleştiriyor.

Binlerce yıl boyunca beyinlerimizi kullandık. Bu yolda kendimizi geliştirdik ve sonunda bilgisayarları üretebilecek hale geldik. Ancak günümüzde bilgisayarlar beynimizin de yapabileceği bazı işlerde oldukça iyi performans göstermeye başladı. Bilgisayarlar sayesinde beynimizin de yapabileceği işlemleri kolaylıkla gerçekleştirebiliyoruz. Yani bilgisayarlar yavaş yavaş beyinlerimizin yerine geçmeye başlıyor. Hatta öyle ki bazı fütüristik filmlerde bilgisayarlı robotların insanların yerine geçeceğini dahi izliyoruz.

Bu durumda ortaya önemli sorular çıkıyor: bilgisayarlar mı daha hızlı yoksa beyinlerimiz mi? Bilgisayarların ve beynimizin işlem gücünü birbiriyle nasıl kıyaslayabiliriz? Beyinle bilgisayarın mücadelesinde kazanan taraf kim olur? Burada biraz beynimizin ve işlemcilerin derinliklerine ineceğiz.

İşlem Nedir?

Beynimizle işlemcilerin işlem kapasitesini kıyaslayabilmek için öncelikle işlem kelimesinin tanımını doğru şekilde algılamamız gerekiyor. İşlem, bir işi sonuçlandırabilmek için yapılan uygulama veya işlerin hepsi anlamına gelmektedir. Yani buradaki en önemli nokta bir işi sonuçlandırmayı hedeflemektir.

Bir işi sonuçlandırabilmek için farklı uygulamaların gerçekleştirilmesi gerekli olabiliyor. İşte tüm bu uygulamaların gerçekleştirme hızı karşımıza işlem hızı olarak çıkıyor.

Dolayısıyla burada işlemcileri ve beynimizi kıyaslayabilmek için onlara uygun işler vereceğiz. Bu işler bu iki farklı yapıyı birbiriyle kıyaslayabilmemize ortam hazırlayacak işler olmalı. Ancak tabii ki de burada en net sonucu alabilmek için sonuçlarının beyin tarama sistemleri ile ölçülebileceği işler beynimize veriliyor.

İşlemcilerin işlem hızını ölçmek ise çok daha kolay. Kodlar aracılığıyla, verilen işlerin ne kadar sürede yapıldığı net şekilde ölçülebiliyor.

Beyin ve İşlemcinin Hızını Nasıl Ölçebiliriz?

Beynimiz, sinir sistemi hücrelerinden yani nöronlardan oluşuyor. Sahip olduğumuz tüm bilgi birikimi, algılarımız, isteklerimiz, düşüncelerimiz kısacası beynimizde meydana gelen her şey bu nöronların kendi aralarında iletişime geçmesi ile meydana geliyor. Nöronlar, ateşleniyor ve birbirini etkileyebiliyor. Farklı kombinasyonlardaki nöronların ateşlenmesi ile beynimizin tüm işlemleri gerçekleştiriliyor.

Bir nöron, silaha benzer şekilde çalışıyor. Yani bir kez ateşlendiği zaman tüm elektrik akımını bir ucundan diğer ucuna kadar gönderiyor. Silahta nasıl tetiği çekme hızımız merminin gitme hızını değiştirmiyorsa, nöron da benzer şekilde bir kez ateşlendiği zaman sabit bir hızla elektrik akımını iletmeye devam ediyor.

Nöronların iletişimindeki en önemli nokta sinapslar. Nöronlar birbirine dokunmuyor. Birbiriyle iletişime geçebilen nöronlar arasında sinaps denen çok ufak boşluklar var. Bu sinaps boşluklarında nöronlar birbirine neredeyse dokunacak kadar yaklaşıyor ama dokunmuyor. Eğer bir elektrik akımı bir nörondan diğer nörona geçecekse, bu sinaps bölgesinde farklı kimyasal tepkimeler gerçekleşiyor ve elektrik akımı diğer nörona aktarılıyor. Böylelikle elektrik akımı nöronlar boyunca iletilebiliyor ve nöronların iletişimi sağlanıyor.

Beynin hızı ölçülürken, oluşan bir bilginin diğer nöronlara iletilerek işlemin devam ettirilmesi hızı saptanmaya çalışılıyor. Elektrokimyasal olarak gerçekleştirilen bu bilgi iletim işlemlerinde enerji harcanıyor. Harcanan enerjinin saptanabilmesi durumunda, nöronlarda kaç adet işlem gerçekleştiğini saymaya gerek kalmıyor. Çünkü açığa çıkan enerjiden hareketle işlemlerin ne kadar hızlı şekilde gerçekleştiğini saptayabilmek mümkün.

Bilginin iletilmesi zaman alır. Bu durum, hem beynimiz hem de bilgisayar işlemcileri için geçerli. Bu zaman meselesi, beynimizi ve işlemcileri sınırlayan en önemli durumlardan biridir.

Hesaplama

Beynimizin mi yoksa işlemcilerin mi daha hızlı olduğunu hesaplayabilmek için yapmamız gereken birkaç işlem bulunuyor.Bunun için öncelikle beynimizin saniyede harcadığı toplam enerjiyi bulmamız gerekli. Ardından bu enerji miktarını, işlem başına gereken iş miktarına bölebiliriz.

Bir bilgisayar işlemcisinin saniyede harcadığı elektrik gücü miktarı bellidir. Bunları çeşitli aletlerle rahatlıkla açabilmek mümkün. Burada, bir işlem için gerekli enerji miktarını biliyorsak işlemcinin saniyede kaç işlem yaptığını yaklaşık olarak hesaplayabiliriz.

Gerekli işlemlerin matematiksel olarak bilim insanları tarafından gerçekleştirilmesi sonucunda beynimizin bir saniyede yaklaşık olarak 10 trilyon ila 10 katrilyon arasında işlem yaptığı saptanmış. Bu durum, beynimizin 10.000 GHz ile 10 milyon GHz arasında olduğunu söylüyor.

Hangisi Daha Hızlı?

Bilgisayar işlemcilerini biraz araştırdıysanız 10.000 GHz üzerindeki bu değerin ne kadar etkileyici olduğunu fark etmişsinizdir. Bu değer, günümüz bilgisayarlarından çok daha üstün bir performans sergileyebilir. Çünkü günümüz bilgisayarları yaklaşık olarak 3-4 GHz civarında bir hıza sahip.

Bu şekilde bakıldığında, beynimizin günümüz bilgisayarlarından çok daha ötede olduğunu düşünebiliriz. Ancak ortada hala bazı sorunlar var. Beynimizin performansı bu kadar yüksekse nasıl oluyor da hala basit matematik işlemleri için hesap makinalarından faydalanmamız gerekebiliyor? Nasıl oluyor da bazı işlemleri bilgisayarlar bizden çok daha başarılı şekilde gerçekleştirebiliyor? Bunları anlayabilmek için yapılan işlemlerin doğasını incelememiz gerekiyor.

Beyin ve İşlemci Arasındaki Fark

Doğrusal işlemcilerle donanmış olan tipik bir bilgisayar, belli bir anda tek bir şey yapar. Bilgisayarın işlemcilerine, geniş bir bellek destek olur.  Ancak beynimiz milyarlarca işlemci yani nöron barındırır.

Bu farktan dolayı, matematik işlemleri gibi bazı doğrusal işlemler bilgisayarlar tarafından çok daha başarılı şekilde gerçekleştirilir. Bilgisayarlarda modelleme gibi farklı işlemler gerçekleştirilmeye çalışıldığında ise bunların kodlarla birlikte temelde matematiksel bir anlamda ifade edilmesi gerekir.

Ancak örnek verecek olursak beynimiz bilgisayarlara kıyasla insanların yüzlerini çok daha iyi şekilde tanımlayabilir. Bunun gibi karmaşık ve çeşitli öğeler ile birlikte farklı ihtimalleri aynı anda değerlendirmeye ihtiyaç duyulan konularda beynimiz ciddi anlamda öndedir.

Ne Kadar Elektrik Enerjisi Harcanır?

Beynimizi ve işlemcileri anlayabilmek için aradaki elektrik enerjisi farkını da algılamamız yararlı olacaktır.

İnsan beyni gün içerisinde çalışırken yaklaşık olarak 10 watt gücünde elektrik harcar. Bu değer, buzdolabının içerisindeki küçük ampullerin harcamış olduğu elektrik değeri ile eşdeğerdir.

Günümüzdeki ortalama bir masaüstü bilgisayar ise yaklaşık olarak 175 watt gücünde elektrik tüketiyor. Yani insan beyni ile kıyaslandığında zaman ortada ciddi bir fark bulunuyor.

Sonuç olarak beynimiz ve işlemciler aslında birbirinden oldukça farklı. Beyin ile bilgisayar işlemcisini kıyaslamak elma ile armutu birbirine kıyaslamaya benziyor. Ancak buna rağmen bu iki farklı yapı da başarılı şekilde işlemler gerçekleştirebildiği için birbiriyle yapılacak olan kıyaslamada sonucun ne olacağını merak ediyoruz.

Ortada milyonlarca yıl boyunca süren evrimsel süreçlerin bir sonucu olarak beynimiz bulunuyor. Diğer yanda ise sadece son birkaç on yılda bulunmuş ve geliştirilmiş olan bir cihaz var.

Beynimiz ve işlemciler, üzerine çalıştıkları ve iyi oldukları alanlarda oldukça başarılı performans gösterebiliyorlar. Bu iki yapının başarılı olduğu konular birbirinden net şekilde ayrılıyor.

Beynimiz ve işlemciler birbirlerinin eksik yönlerini oldukça iyi şekilde tamamlayabiliyorlar. Bundan dolayı hem kendimizin hem de bilgisayarların varlığının devam etmesi için uyum içerisinde çalışmamız çok önemli. Bilgisayarlardan gerekli yardımı almak ama onları kötü amaçla kullanmamak, refah içerisinde hayatta kalabilmemiz için çok önemli.