陜西
為什么大腦運行時候沒有明顯升溫，但是計算機 CPU 會？
我覺得一個是生物學(xué)問題一個是物理學(xué)問題，大腦的思考更多是生物性的動力 ，但如果一個人思考，喜歡加入行為，例如行走例如手上動起來，例如喜歡搖頭晃腦，手抓頭，那會因為運動或者摩擦產(chǎn)生熱量！但CPU發(fā)熱是物理問題，CPU進(jìn)行邏輯計算，會因為電力和信息傳輸產(chǎn)生熱量……
簡單來說，CPU的發(fā)熱是其計算工作不可避免的物理副產(chǎn)品，而大腦則是一個經(jīng)過億萬年進(jìn)化、極度追求能量效率的生物系統(tǒng)，其“計算”本身幾乎不直接產(chǎn)生可感知的熱量。CPU之所以會產(chǎn)生熱量，是因為CPU計算的本質(zhì)是數(shù)十億個晶體管以極高的頻率（如3GHz）進(jìn)行開關(guān)操作。電流在導(dǎo)線和晶體管中流動時，因電阻的存在必然會產(chǎn)生熱量，這是無法根除的物理現(xiàn)象。
即使晶體哽處于“關(guān)閉”狀態(tài)，也會有微小的電流漏過。隨著芯片制程工藝的提升，晶體管尺寸縮小，漏電流問題愈發(fā)嚴(yán)重，成為待機功耗和發(fā)熱的主要來源。就算我們打開電腦關(guān)閉電腦的過程也會產(chǎn)生熱量，因為晶體管在“開”與“關(guān)”的切換瞬間，電路中會產(chǎn)生短暫的電流短路，這個過程也會消耗能量并產(chǎn)生熱量。
但大腦，雖然思考會耗能巨大（占人體總能耗約20%），但我們感覺不到它明顯升溫，但它會讓我們產(chǎn)生需要。我們要知道大腦的“計算”單元是神經(jīng)元，其工作方式是通過離子通道產(chǎn)生“動作電位”（一種電化學(xué)信號）來進(jìn)行通信。
這個過程的能量利用效率遠(yuǎn)高于CPU的純電子運動。更重要的是，大腦的能耗主要用于維持神經(jīng)元的“靜息狀態(tài)”和突觸的“待機”準(zhǔn)備，實際進(jìn)行思考、回憶等認(rèn)知活動所帶來的額外能耗非常有限，通常只比基礎(chǔ)代謝高幾個百分點，因此產(chǎn)生的額外熱量微乎其微。
而且大腦也會自己來實現(xiàn)降溫，大腦擁有一個遍布全身的“水冷系統(tǒng)”——血液循環(huán)。流經(jīng)大腦的血液會帶走代謝產(chǎn)生的熱量。同時頭頸部的血管網(wǎng)絡(luò)和通過頭部皮膚、呼吸進(jìn)行的熱量交換，也構(gòu)成了一個高效的散熱網(wǎng)絡(luò)，能迅速將局部溫度波動傳導(dǎo)出去并散發(fā)到環(huán)境中。
但有時候我們思考的是，也會感覺到頭冒犯，發(fā)熱，這是因為神經(jīng)刺激，例如恐懼嚇得冷汗，思考太多產(chǎn)生了擔(dān)心害怕和恐懼等心理。用生物科學(xué)來說，“思考時感覺腦袋發(fā)熱”，更多是由于長時間專注導(dǎo)致頭部肌肉緊張、精神壓力引起血管擴(kuò)張、血流量增加所致，這并非大腦內(nèi)部計算產(chǎn)熱的直接結(jié)果。
所以總結(jié)下，CPU的發(fā)熱是“工作”本身直接產(chǎn)生的物理廢熱，性能越強，廢熱越多。而大腦是一個高度優(yōu)化的能量利用系統(tǒng)，其“工作”（思考）本身只產(chǎn)生極少的額外熱量，并且擁有強大的生理散熱機制來維持穩(wěn)定。所以，CPU是在“燃燒”電力進(jìn)行物理計算，而大腦是在“精算”生物化學(xué)能進(jìn)行信息處理，這正是兩者在發(fā)熱問題上表現(xiàn)迥異的根本原因。對此大家怎么看的，歡迎關(guān)注我“創(chuàng)業(yè)者李孟”和我一起交流！
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