Собственная внутренняя память человека: оперативная человеческая память

Оперативная память — что это в психологии человека, ее отличия от других типов

Когда человек говорит о памяти, обычно он имеет в виду ее вообще, как единое целое. Однако она таковой не является, разделяясь на разные виды. Одним из результатов такого деления является оперативная память.

Что такое оперативная память

Это понятие хорошо известно современному человеку в отношении умной техники, но мало кто знает, что и к человеческому мозгу данное определение тоже относится. Такое явление, как оперативная память, – это в психологии вид запоминания, работающий на сохранение информации на какой-то определенный срок, ради совершения конкретной задачи. Этот процесс называют еще рабочей памятью.

Например, люди держат в уме что-то здесь и сейчас, потому что это требуется для совершения определенного дела. Поставленная задача будет выполнена, и ставшая ненужной информация тут же забудется.

За функционирование рабочей памяти отвечает отдельная зона мозга – верхняя лобная извилина. Учеными доказано, что травмы, задевшие эту долю, вызывают длительный дефицит оперативной памяти у человека, который в зависимости от степени травмирования не всегда удается компенсировать.

Где находится верхняя лобная извилина

Интересно. По своему принципу работы оперативная память очень похожа на кратковременную. Они обе хранят поступающую информацию недолго. Все же операционная память выделяется отдельно. Следует ли ее считать лишь частью кратковременной или выделять в обособленный вид, ученые еще не определились.

Как используется оперативная память

Данные поступают в рабочую память из кратковременной и сохраняются только на определенный краткий срок, ограниченный выполнением конкретной поставленной задачи.

Например, получив задание добраться по определенному адресу, чтобы купить с рук какой-то предмет, человек конечную точку путешествия заносит сначала в кратковременную память, после – в оперативную, рабочую. Съездив куда надо и забрав искомую вещь, через несколько дней адрес покупатель уже и не вспомнит. Ненужная информация сотрется.

Еще так бывает, когда выступающий на конференции школьник готовит доклад с презентацией. Обычно он запоминает доклад вплоть до мелочей, когда какой слайд нужно переключить, где какую интонацию выбрать. Но после защиты доклада его автору уже не нужно помнить все это, и такие тонкости забываются. Общий смысл доклада сохраняется долгосрочно, но мелкие подробности самого выступления так долго не хранятся.

Школьник с докладом

Как развивать оперативную память

Американские ученые из университета Нью-Джерси доказали прямую связь между оперативной памятью и интеллектуальным развитием. Они подтвердили эту догадку посредством опыта на мышах. Грызуны подвергались специальным тренировкам, вследствие чего их рабочая память развивалась. После этого тестирование их интеллектуальных способностей показало лучшие результаты, чем до тренировок. Представленный эффект для человека тоже описывается как благотворный.

Объем рабочей памяти у человека изначально составляет порядка 5-7 ячеек. Это значит, что, услышав простой телефонный номер, люди могут его тут же воспроизвести, набрав и позвонив по нему. Но мобильный номер телефона, содержащий 11 цифр, так с ходу запомнить уже трудно. Этого объема мало, часто его не хватает для запоминания нужных сейчас данных. Это еще одна причина развивать оперативную память как личностную характеристику.

Развитие проводится так:

1. Разделение на группы. Любой человек отмечал про себя хоть раз, что телефонные номера запоминаются не просто как ряд чисел, а разбиваются на подгруппы. Например, 900-123-45-67 вместо 9001234567. Дело в том, что каждая такая подгруппа вместо 2-3 ячеек рабочей памяти занимает всего одну. Итого объем нагрузки снижается. Для проведения этой тренировки нужно представить себе разделение всего объема информации на легче усваиваемые фрагменты, причем в отношении всего вокруг.
2. Мнемотехника. Это замена абстрактного определения на нечто, о чем человек уже имеет представление, или связывание, накладывание сложного для запоминания понятия на уже известную интересную информацию. Причем мнемотехника включает в себя все: от визуального объекта до запаха и эмоции. Так, для лучшего запоминания можно придумать уже известные ассоциации, после при ответе представлять их, восстанавливая нужную информацию. Тренироваться с помощью мнемоники можно так: когда что-то нужно запомнить, заучивать информацию стоит не просто так, а в ритме, к примеру, любимой мелодии.

1. Питание и образ жизни. В норме человек должен получать с пищей комплекс минералов и витаминов, нужный для функционирования всего организма. Но так как современная экология оставляет желать лучшего, может возникать дефицит важных микроэлементов. Для хорошей работы памяти (причем не только рабочей, но и кратковременной, долгосрочной) обязательно нужно употреблять витамины группы В, антиоксиданты С и Е, Омега-3 жирные кислоты. Кроме этого, следует отказаться от алкоголя, сигарет, кофеина и рафинированного сахара. Эти продукты убивают необходимые для функционирования мозга витамины. С никотином даже проводилось исследование: способность запоминать после выкуренной сигареты существенно снижалась.

Важно! Память требует ежедневных тренировок, как и мускулы спортсмена. Потому заниматься ее развитием нужно ежедневно.

Различия оперативной и кратковременной памяти

Кратковременная и оперативная память очень похожи. Обе сохраняют информацию на короткий срок. Отличаться они всегда будут следующим:

• Кратковременная память – сортировочный центр. Она получает информацию от внешнего мира или от организма, после чего распределяет ее дальше: то, что нужно здесь и сейчас, отправляется в оперативную память, что важно и полезно, уходит в долгосрочную, ненужные данные вскоре забываются.

Мультик «Головоломка» хорошо пояснит работу разных видов памяти

• Рабочая память – конечный пункт информации. Данные из нее можно только использовать и забыть.

Мозг человека – орган, от которого зависит человеческое существование, он довольно сложный, чтобы изучить его так подробно, как и костный скелет. Именно поэтому до сих пор ведутся дискуссии на тему, является ли оперативная память отдельным видом памяти или всего лишь состоянием кратковременной. Большинство ученых и врачей склоняется ко второй версии.

Если предположить, что оперативная память – состояние кратковременной, то можно отследить следующую закономерность. Во время использования рабочей памяти возможность человека удерживать в уме нужные данные получается улучшить, зато в отместку страдают критическое мышление, возможность обдумывать, «записывать» информацию в долгосрочную память. Единого мнения нет, но можно сделать предположение, что такое переключение запускает напряжение. Когда результат нужен безотлагательно, сроки ограничены, мозгу легче переключиться в режим рабочей памяти, решить проблему и вернуться к нормальному функционированию.

На примере домохозяйки с кучей задач: у нее одно, второе, пятое, десятое дела, помнить о которых ей помогает оперативная память, работающая динамично. В итоге теряются из памяти довольно важные вещи: солила ли женщина суп или куда положила расческу. Именно поэтому рекомендуется не затягивать с важными делами, если важно не количество, а качество.

Домохозяйка со множеством дел

Видео

Урок 5
Хранение информации. Создаем и сохраняем файлы

Ключевые слова:

• память человека
• память человечества
• носитель информации
• файл
• папка

Память человека и память человечества

Для того чтобы информация стала достоянием многих людей и могла передаваться последующим поколениям, она должна быть сохранена. Память — самый первый инструмент хранения информации.

Существует память отдельного человека и память человечества. Память человечества, в отличие от памяти отдельного человека, содержит все знания, которые накопили люди за время своего существования и которыми могут воспользоваться ныне живущие люди. Эти знания представлены в книгах, запечатлены в живописных полотнах, скульптурах и архитектурных произведениях великих мастеров.

Изобретённая в 1839 году фотография позволила сохранить для потомков лица людей, пейзажи, явления природы и другие зримые свидетельства прошедших времён.

Человек научился хранить и звуковую информацию. Вначале её сохранение обеспечивалось передачей «из уст в уста» (например, напевами), позднее — с помощью записи нот. В 1877 году был создан первый прибор для записи и воспроизведения звука — фонограф.

В 1895 году в Париже был продемонстрирован первый в мире кинофильм. С той поры человечество получило возможность сохранять образы, воплощённые в движении (танец, жесты, пантомима и пр.).

Современный компьютер может хранить в своей памяти различные виды информации: текстовую, графическую, числовую, звуковую и видеоинформацию.

Дополнительные сведения о том, как хранили информацию раньше, можно найти в электронном приложении к учебнику.

Оперативная и долговременная память

Каждый человек хранит определённую информацию в собственной памяти — «в уме». Вы помните свой домашний адрес, имена, адреса и телефоны близких родственников и друзей. В вашей памяти хранятся таблицы сложения и умножения, основные орфограммы и другие знания, полученные в школе. Собственную (внутреннюю) память человека можно назвать оперативной, потому что содержащаяся в ней информация воспроизводится достаточно быстро. Но так уж устроен человек, что он не может долго хранить большие объёмы информации в собственной памяти: если не закреплять знания постоянными упражнениями, информация очень быстро забывается. Чтобы избежать этого, мы используем записные книжки, справочники, энциклопедии и другие носители информации — внешнюю память. Эту память можно назвать долговременной.

Носитель информации — это любой материальный объект, используемый для хранения на нём информации.

В разное время носителями информации служили: камень, пергамент, папирус и другие материалы, а также изделия из них.

С давних времён до настоящего времени одним из основных носителей информации остаётся бумага.

Свойства бумаги как носителя информации поистине уникальны:

• технология изготовления бумаги достаточно проста и недорога;
• даже тонкая бумага достаточно прочна и долговечна;
• бумага очень удобна для нанесения на неё знаков и рисунков с помощью разноцветных красок.

Много интересной информации о носителях информации вы сможете узнать, познакомившись с материалами электронного приложения к учебнику.

Файлы и папки

Программы и данные хранятся на устройствах долговременной памяти в виде файлов. Содержимым файла может быть текст, программа, таблица, рисунок, ведомость и т. д.

Файл — это информация, хранящаяся во внешней памяти и обозначенная именем.

Имя файла, как правило, состоит из двух частей: собственно имени и расширения. Собственно имя файлу придумывает тот, кто его создаёт. Делать это рекомендуется осмысленно, отражая в имени содержание файла. Имя файла может содержать до 255 символов; в нём можно использовать буквы латинского и русского алфавитов, пробелы и практически все символы, имеющиеся на клавиатуре.

Расширение обычно автоматически задаётся программой, в которой вы работаете. Оно сообщает пользователю и компьютеру о том, какого типа информация хранится в файле и какой программой был создан этот файл. Почти всегда расширение состоит из трёх букв латинского алфавита. От имени расширение отделяется точкой.

Например, имя файла расписание.txt говорит о том, что в файле содержится текстовая информация о расписании.

Уточните, каких правил при именовании файлов необходимо придерживаться в ОС, установленной на вашем компьютере.

На каждом компьютерном носителе информации может храниться огромное количество файлов — десятки и даже сотни тысяч. Чтобы не возникло путаницы, файлы по определённым признакам группируют в папки.

Папка — это контейнер для файлов.

Каждый файл хранится в папке или во вложенной папке (папка, расположенная внутри папки). Пусть, например, на жёстком диске компьютера записано несколько игр. Игра представляет собой набор файлов. Каждая игра хранится в отдельной папке, при этом все папки с играми для удобства могут быть вложены в одну общую папку с именем «Игры».

Система хранения файлов напоминает хранение большого количества книг в библиотеке (рис. 13).

Для каждого из вас на жёстком диске создана папка, где будут храниться файлы с вашими текстами и рисунками.

Много полезной информации вы сможете почерпнуть из видеолекции «Файлы и папки», размещённой в Единой коллекции цифровых образовательных ресурсов (sc.edu.ru).

САМОЕ ГЛАВНОЕ

Существует память отдельного человека и память человечества. Память человека можно назвать оперативной, потому что содержащаяся в ней информация воспроизводится достаточно быстро. Записные книжки, справочники, энциклопедии и другие внешние хранилища информации можно назвать долговременной памятью.

Носитель информации — это любой материальный объект, используемый для хранения на нём информации.

Файл — это информация, хранящаяся во внешней памяти компьютера как единое целое и обозначенная именем. Имя файлу придумывает тот, кто его создаёт.

Чтобы не возникло путаницы, файлы по определённым признакам группируются в папки.

Вопросы и задания

1. Какими свойствами обладает память человека?

2. Чем отличается память человека от памяти человечества?

3. Почему информацию, которую мы помним наизусть, можно назвать оперативной? Приведите примеры оперативной информации, которой вы владеете.

4. Какие сведения вы храните в своей записной книжке? Как можно назвать записную книжку с точки зрения хранения информации?

5. Перечислите достоинства и недостатки хранения информации в оперативной и долговременной памяти.

6. Объясните своими словами, что такое носитель информации. Какие носители информации вам известны? Каким носителем информации вы пользуетесь чаще всего?

7. В Единой коллекции цифровых образовательных ресурсов (sc.edu.ru) найдите тренажёр «Определение носителя информации» (вариант ученика). Выполните тренировочные упражнения.

8. В следующих примерах укажите информационный носитель и форму представления информации:

а) табличка с номером дома;
б) почтовая открытка;
в) билет на поезд;
г) газета;
д) диск со сборником мультфильмов.

9. Что такое файл?

10. Какие правила именования файлов вам известны?

11. Сравните хранение файлов в компьютере и книг в библиотеке.

Память внутренняя и внешняя

Лекция №4

Поговорим о хранении информации. Где хранит информацию человек? Это собственная (биологическая) память человека – внутренняя память; разнообразные средства записи информации — бумажные, магнитные и прочие – внешняя память.

Все устройства компьютера связаны между собой каналами передачи информации. Из внешнего мира информация поступает в компьютер через устройства ввода; поступившая информация попадает во внутреннюю память. Если требуется длительное ее хранение, то из внутренней памяти она переписывается во внешнюю память.

Оперативную память еще называют – ОЗУ (оперативное запоминающее устройство). ПЗУ – постоянное запоминающее устройство, батарейка хранящая информацию о дате, времени, начале загрузки.

Обработка информации осуществляется процессором при непрерывной двусторонней связи с внутренней памятью: оттуда извлекаются исходные данные, туда же помещаются результаты обработки. Информация из внутренней памяти может быть передана во внешний мир (человеку или другим компьютерам) через устройства вывода.

Понятие программы и данных.

Всю информацию, циркулирующую между различными устройствами компьютера, можно разделить на две разновидности: данные и программы. Для решения какой либо задачи компьютеру нужно сообщить исходные данные и программу работы. И данные и программа представляются в определенной форме, “понятной” компьютеру, заносятся во внутреннюю память компьютера и затем компьютер переходит к выполнению программы, т. е. решению задачи. Компьютер является формальным исполнителем программы. Любая работа выполняется компьютером по программе, будь то решение математической задачи, перевод текста с иностранного языка, получение рисунков на экране, игра с пользователем и т.д.

Суть принципа программного управления компьютером сводится к следующим трем положениям:

1) любая работа выполняется компьютером по программе;

2) исполняемая программа находится в оперативной памяти;

3) программа выполняется автоматически.

Свойства внутренней (оперативной) памяти.

Рассмотрим свойства каждого из видов памяти.

Следует говорить о двух типах свойств: о физических свойствах и о принципах организации информации.

Физические свойства внутренней памяти:

– это память, построенная на электронных элементах (микросхемах), которая хранит информацию только при наличии электропитания; по этой причине внутреннюю память можно назвать энергозависимой;

– это быстрая память; время занесения (записи) в нее информации и извлечения (чтения) очень маленькое — микросекунды;

– это память небольшая по объему (по сравнению с внешней памятью).

Быструю энергозависимую внутреннюю память называют оперативной памятью, или ОЗУ — оперативное запоминающее устройство.

В компьютере имеется еще один вид внутренней памяти — постоянное запоминающее устройство (ПЗУ). Основное его отличие от ОЗУ — энергонезависимось, т. е. при отключении компьютера от электросети информация в ПЗУ не исчезает. Кроме того, однажды записанная информация в ПЗУ не меняется. ПЗУ — это память, предназначенная только для чтения, в то время как ОЗУ — для чтения и для записи. Обычно ПЗУ по объему существенно меньше ОЗУ.

Информационная структура внутренней памяти: Представляет собой последовательность двоичных ячеек — битов.

Битовая структура внутренней памяти определяет ее первое свойство: дискретность. Каждый бит памяти в данный момент хранит одно из двух значений: 0 или 1, т. е. один бит информации. В процессе работы компьютера эти нули и единички “мигают” в ячейках.

Второе свойство внутренней памяти называется адресуемостью. Но адресуются не биты, а байты. — 8 рас­положенных подряд битов памяти. Адрес байта — это его порядковый номер в памяти. Доступ к информации в оперативной памяти происходит по адресам: чтобы записать данные в память, нужно указать, в какие байты ее следует занести. Точно так же и чтение из памяти производится по адресам. Таким способом процессор общается с оперативной памятью.

Итак, информационная структура внутренней памяти — битово-байтовая. Ее размер (объем) обычно выражают в килобайтах, мегабайтах

Виды внешней памяти (жесткие и гибкие магнитные диски, лазерные диски, flash-память).

Есть три разновидности носителей информации, используемых в устройствах внешней памяти:

– flash (хранит информацию в микросхемах)

Существуют магнитные ленты и магнитные диски. Оптические диски называются CD-ROM (Compact Disk – Read Only Memory) – компактный диск – только для чтения, CD-R (Compact Disk – recordable) – записываемый, CD-RW (Compact Disk – ReWritable) – перезаписываемый.

Физические свойства внешней памяти:

– внешняя память энергонезависима, т. е. информация в ней сохраняется независимо от того, включен или выключен компьютер, вставлен носитель в компьютер или лежит на столе;

– внешняя память — медленная по сравнению с оперативной; в порядке возрастания скорости чтения/записи информации, устройства внешней памяти располагаются так: магнитные ленты — магнитные диски — оптические диски – флеш-память;

– объем информации, помещающейся во внешней памяти больше, чем во внутренней; а с учетом возможности смены носителей — неограничен.

Необходимо обратить внимание на используемую терминологии:

– Ленты, диски — это носители информации.

– Устройство компьютера которое работает с магнитной лентой, записывает а считывает с нее информацию, называется накопителем на магнитной ленте (НМЛ). Употребляется также английское название этого устройства — стриммер.

– Устройство чтения/записи на магнитный диск называется накопителем на магнитном диске (НМД) или ди­сководом.

– С оптическими дисками работает оптический дисковод.

Оперативная память (ОЗУ) – память с произвольным доступом – это быстрое запоминающее устройство не очень большого объема, непосредственно связанное с процессором и предназначенное для записи, считывания и хранения выполняемых программ и данных, обрабатываемых этими программами.

Название «оперативная» память получила потому, что она работает очень быстро, так что процессору не приходится ждать при чтении данных из памяти или записи в память. Однако содержащиеся в ней данные сохраняются, пока компьютер включен; при выключении компьютера содержимое оперативной памяти стирается (за некоторыми исключениями).

Оперативная память (RAM – Random Access Memory – память с произвольным доступом) представляет собой множество ячеек, причем каждая ячейка имеет свой уникальный двоичный адрес (нумерация ячеек начинается с нуля). Каждая ячейка памяти имеет объем от 1 байт, следовательно, максимальный объем адресуемой памяти для процессоров равен 4 294 967 296 байт = 4 194 304 Кбайт = 4096 Мбайт = 4 Гбайт.

Кэш-память (cache), или сверхоперативная память, – очень быстрое ЗУ небольшого объема, которое используется при обмене данными между процессором и оперативной памятью для компенсации разницы в скорости обработки информации процессором и несколько менее быстродействующей оперативной памятью.

Кэш-памятью управляет специальное устройство – контроллер, который, анализируя выполняемую программу, пытается предвидеть, какие данные и команды, вероятнее всего понадобятся в ближайшее время процессору, и переписывает их в кэш-память. Кэш-память реализуется на микросхемах статической памяти SRAM (Static RAM), более быстродействующих, дорогих и малоемких, чем DRAM.

Современные микропроцессоры имеют встроенную кэш-память, так называемый кэш первого уровня, емкостью от 32 до 128 Кбайт. Кроме того, на системной плате компьютера может быть установлен кэш второго уровня емкостью 512 Кбайт и выше.

Постоянная память (ROM- Read Only Memory – память только для чтения) – энергонезависимая память, используемая для хранения данных, которые никогда не потребуют изменения. Содержание памяти специальным образом «зашивается» в устройстве при его изготовлении для постоянного хранения. Из постоянного запоминающего устройства (ПЗУ) данные можно только читать.

Прежде всего, в постоянную память записывают программу управления работой самого процессора. В ПЗУ находятся программы управления дисплеем, клавиатурой, принтером, внешней памятью, программы запуска и остановки компьютера, тестирования устройств.

Перепрограммируемая постоянная память (Flash Memory) – энергонезависимая память, допускающая многократную перезапись своего содержимого.

Важнейшая микросхема постоянной памяти, или Flash-памяти, – модуль BIOS. BIOS (Basic Input/output System – базовая система ввода-вывода) – совокупность программ, предназначенных для автоматического тестирования устройств после включения питания компьютера и загрузки операционной системы в оперативную память.

CMOS RAM – это память с невысоким быстродействием и минимальным энергопотреблением от батарейки. Она используется для хранения информации о конфигурации и составе оборудования компьютера, а также о режимах его работы. Содержимое CMOS изменяется специальной программой Setup, находящейся в BIOS.

Внешняя память компьютера.

Видеокарта – это плата с микросхемами, которая служит для форматирования изображения на экране. Все, что мы видим на экране монитора, создано процессом с помощью видеокарты. На видеокарте находятся микросхемы памяти, в которых хранится создаваемое изображение. Объем памяти видеокарт 128, 256, 512 Мб .

Как правило, в персональном компьютере используются трехдюймовые дискеты (размер – 3,5 дюйма, объем – 1,44 Мб). На дискете есть изображение стрелки, для правильной вставки дискеты в дисковод. На обратной стороне дискеты находится пластмассовая защелка, с помощью которой можно запретить запись на дискету. Для этого достаточно щелкнуть защелку до упора так, чтобы на ее месте появился просвет. Диск покрыт магнитным слоем. Информация на диске записывается на концентрические дорожки. Каждая дорожка разбита на сектора, таким образом, информация на диске хранится порциями. Каждая дорожка и каждый сектор пронумерованы. Информация на дискете может записываться и перезаписываться. Как правило, дискеты используются для обмена информацией между персональными компьютерами и для хранения архивной информации. В настоящее время почти вышли из употребления.

Дисковод для жесткого диска (винчестер) предназначен для быстрой записи и считывания информации. На винчестере хранится большинство программ, с которыми работает пользователь, также на винчестере пользователь сохраняет результаты своей работы (программы, тексты, таблицы и т.п.). Винчестер представляет собой несколько магнитных дисков, спрятанных в герметичном корпусе. Корпус жесткого диска герметичен, чтобы вовнутрь не попадала пыль и грязь.

Запись и считывание информации с винчестера, в отличии от дискет, происходит очень быстро.

Емкость винчестера в первых персональных компьютерах составляла 20 Мб, в современных – 80, 160,250, 320, 500, 750 Гбайт, 1 Тбайт.

CD-ROM диск можно только читать, эти диски делают с помощью обычного штампа и матрицы. На поверхности CD-ROM диска находятся концентрические дорожки с микроуглублениями. Считывание информации с CD-ROM диска осуществляется с помощью маленького лазера, поэтому CD-ROM диски называют также оптическими. Если на персональном компьютере установлена звуковая плата, то с помощью CD-ROM дисковода можно проигрывать на персональном компьютере аудиокомпакт-диски. Также многие CD-ROM дисководы имеют аудиовыход на передней панели, в этом случае можно прослушивать аудиокомпакт-диски и без звуковой платы.

Емкость CD-ROM диска составляет более 600 Мб.

Компакт-диск следует осторожно брать за края, чтобы не испачкать поверхность диска.

Обычно для вставки CD-ROM диска следует открыть дисковод с помощью кнопки на его лицевой панели. При этом из дисковода начнет плавно выезжать подложка диска. На одной из сторон CD-ROM диска, как правило, находится название и иногда рисунок. Компакт-диск вставляется так, чтобы сторона с названием была наверху. Диск надо класть на подножку точно в углубление и еще раз нажать кнопку на лицевой панели.

Компакт-диск можно протирать сухой мягкой тканью. Нельзя надписывать и ронять компакт-диск, а также нагревать или оставлять его на солнце.

Дальнейшее развитие технологий производства компакт-дисков привело к созданию дисков с высокой плотностью записи – цифровой универсальный диск Digital Versatile Disk (DVD), объем информации на диске до 4,7 Гбайт. Дальнейшее увеличение объема информации обеспечивается применением двухслойных и трехслойных DVD. Емкость таких носителей составляет 30 (двухслойный) и 45 (трехслойный) Гб.

Группа научных сотрудников Imperial.College в Лондоне занимается разработкой оптического диска, на который можно записать 1 Тбайт данных.

Новый тип памяти получил название флэш-память (Flash-memory). Флэш-память представляет собой микросхему перепрограммируемого постоянного запоминающего устройства (ППЗУ) с неограниченным числом циклов перезаписи.

Конструктивно флэш-память выполняется в виде отдельного блока, содержащего микросхему флэш-памяти и контролер, для переключения к одному из стандартных входов компьютера.

В настоящее время объем флэш-памяти достигает нескольких Гбайт (1,2,4,8), скорость записи и считывания составляет десятки Мбайт/с.

Модули и карты FLASH-памяти могут устанавливаться прямо в разъемы материнской платы и имеют следующие параметры.

FLASH-память – энергозависимое запоминающее устройство. Для перезаписи информации необходимо подать на специальный вход FLASH-памяти напряжение программирования (12 В), что исключает возможность случайного стирания информации.

Перепрограммирование FLASH-памяти может выполняться непосредственно с дискеты или с клавиатуры персонального компьютера при наличии специального контроллера либо с внешнего программатора, подключаемого с персонального компьютера.

FLASH-память может быть полезной как для создания весьма быстродействующих, компактных, альтернативных запоминающих устройств – «твердотельных дисков», так и для замены ПЗУ, хранящего программы BIOS, позволяя «прямо с дискеты» обновлять и заменять эти программы на более новые версии при модернизации персонального компьютера.

Blu-ray диски, флэш-накопители, ленточные библиотеки.

Дата добавления: 2014-01-06 ; Просмотров: 2375 ; Нарушение авторских прав? ;

Нам важно ваше мнение! Был ли полезен опубликованный материал? Да | Нет

Виды памяти человека, процесс запоминания информации,связь нервных процессов мозга и памяти

Общая характеристика памяти и ее физиологические основы

Память—психический процесс, позволяющий человеку сохранять и при определенных условиях восстанавливать огромное количество информации, полученной его мозгом извне и от собственного тела. Человек способен удержать в памяти не только то, что он ощущал и воспринимал, но и то, что он думал, переживал и делал. Память — это отражение объективной действительности, заключающееся в запоминании, сохранении и последующем узнавании и воспроизведении того, что было в нашем опыте.

Память — процесс сложный. Она состоит из нескольких частных процессов, связанных друг с другом: запоминания, сохранения, узнавания и воспроизведения. Если же человек с большим трудом воспроизводит ранее запечатленную и удержанную его мозгом информацию, это означает, что происходит забывание — процесс противоположный запоминанию, но неизбежный в определенных условиях.

• Память человека тесно связана с его мышлением, волей, чувствами и другими психическими процессами. Мышление и воображение невозможны без деятельности памяти, которая хранит впечатления и знания, дает этим процессам материал для логической и образной переработки.
• Связь памяти с мышлением особенно ясно выражена в так называемой логической памяти, входящей в состав процесса мышления. Связь с чувствами выражается в том, что человек испытывает удовольствие при успехе и неудовольствие при неудачах запоминания и воспроизведения.
• Существует также особый вид памяти — память на чувства, пережитые человеком. Запоминание и воспроизведение могут быть как непроизвольными, так и произвольными. Во втором случае видна связь памяти и воли.

Память необходима человеку.Она позволяет ему накоплять, сохранять и впоследствии использовать личный жизненный опыт и некоторую часть опыта других людей, которые человек усваивает в виде знаний, умений и навыков. Придавая огромное значение обогащению и совершенствованию памяти, ученый писал: «Богатым стать можно лишь тогда, когда обогатишь свою память знанием всех тех богатств которые выработало человечество».

Память избирательна. В ней сохраняется не все, что прошло через сознание человека или вообще воздействовало на его мозг, а главным образом то, что связано с его потребностями, интересами, деятельностью. Память, как и другие психические процессы, есть субъективное отражение объективного мира. Значит, особенности и установки личности человека и его деятельность влияют на содержание, полноту и прочность его памяти.

Физиологической основой памяти, по учению И. П. Павлова, является образование, сохранение и возобновление нервных связей в коре больших полушарий. Эти процессы протекают в соответствии с законами высшей нервной деятельности. Связи, возникающие в мозгу, отражают объективные связи, существующие между предметами и явлениями действительности. Они могут быть пространственными, временными, структурными, причинно-следственными и др. Запомнить — значит связать что-то с чем-то: имя человека — с его внешним видом, дату исторического события — с содержанием события и т. п. В психологии подобные связи называют ассоциациями. И. П. Павлов так характеризовал значение и физиологический механизм ассоциаций: «Временная нервная связь есть универсальное физиологическое явление в животном мире и в нас самих. Вместе с тем оно же и психическое — то, что психологи называют ассоциацией, будет ли это образование соединений из всевозможных действий, впечатлений или букв, слов и мыслей. Какое было бы основание как-нибудь различать, отделять друг от друга то, что физиологи называют временной связью, а психологи — ассоциацией»

И. П. Павлов считал, что наши знания о работе мозга были бы значительно полнее и точнее, если бы удалось проникнуть в сущность тех биохимических процессов, которые протекают в нервных клетках. В последние годы в этом направлении проведено много исследований советскими и зарубежными учеными. Среди гипотез, пытающихся углубить и конкретизировать павловское учение о физиологических механизмах памяти, наибольший интерес представляет химическая гипотеза, сущность которой заключается в следующем.

В состав живых клеток входят особые химические вещества — ДНК (дизоксирибонуклеиновая кислота) и РНК (рибонуклеиновая кислота). Нервные клетки содержат много рибонуклеиновой кислоты. Исходя из экспериментальных данных, исследователи предполагают, что ДНК имеет прямое отношение к передаче наследственных признаков от поколения к поколению, а РНК играет важную роль в процессах памяти. Она служит обязательным промежуточным звеном в механизме записи (закрепления) информации, поступающей извне в нервные клетки. Под действием нервных импульсов меняется структура РНК, а это в свою очередь приводит к изменению структуры белковых молекул нервных клеток. Изменение структуры белковых молекул означает возникновение «следа» в нервной клетке. Если нервные импульсы, поступающие извне в нервные клетки, кратковременны, то происходит лишь циркуляция их по замкнутым нервным путям. Это явление лежит в основе кратковременной памяти. Если же нервные импульсы циркулируют долго (свыше 30—50 мин.), то под действием РНК изменяется структура белковых молекул нейронов. Это ведет к образованию «следов», позволяющих прочно сохранять поступающую в мозг информацию (долговременная память).

Согласно другой гипотезе, запись информации осуществляется в системах определенным образом соединенных клеток. Это своеобразное сочетание нейронов является основой сохранения и воспроизведения информации. Авторы этой гипотезы предполагают, что разнообразные объективные связи между предметами и явлениями окружающего мира отражаются в разнообразных меняющихся сочетаниях нейронов.

Многие исследования направлены на выяснение роли отдельных структур мозга в процессах памяти. Так, например, опыты российского психолога Лурия показали, что повреждения различных корковых областей (зрительной, слуховой, двигательной и др.) вызывают расстройство отдельных видов памяти (зрительной, слуховой и др.). При повреждении глубоких структур мозга, таких, как ретикулярная, расположенная в мозговом стволе, происходит общее расстройство памяти. Такое же явление наблюдается при повреждении среднего мозга. При этом во всех случаях обнаруживается нарушение «кратковременной» памяти. Воспринятая информация забывается через 2—3 секунды.

• Ученые прилагают огромные усилия на раскрытие физиологических механизмов памяти. Все добытое в этой области позволяет сделать вывод о том, что в хранении и воспроизведении информации участвуют все отделы головного мозга, хотя и в разной степени.

Различают несколько видов памяти человека.

Если иметь в виду своеобразие информации, удерживаемой памятью, то можно выделить память сенсорную, моторную, эмоциональную и словесно-смысловую. Сенсорная память — это память на образы предметов и явлений (или их свойств), которые ранее действовали на наши органы чувств. В зависимости от того, по какому каналу поступает информация, сенсорную память в свою очередь делят на зрительную, слуховую, обонятельную, осязательную, вкусовую, смешанную. Запоминание, сохранение и воспроизведение величины, формы и цвета предметов — это проявление преимущественно зрительной памяти; запоминание, сохранение, узнавание и воспроизведение речевых звуков, мелодий и пр.— это преимущественно проявление слуховой памяти. Конечно, указанное подразделение условно, потому что всегда существует связь между анализаторами (каналами). Сенсорную память некоторые ученые называют наглядной памятью, потому что у зрячего человека чаще всего возникают зрительные представления. Моторная память — это память на движения собственного тела. Она особенно важна при образовании двигательных навыков — спортивных, производственно-трудовых, некоторых учебных и т. п. Эмоциональная память — это память на пережитые человеком эмоции и чувства. О ее существовании выдающийся русский актер и режиссер К. С. Станиславский писал следующее: «Подобно тому как в зрительной памяти перед вашим внутренним взором воскресает давно забытая вещь, пейзаж или образ человека, так точно в эмоциональной памяти оживают пережитые ранее чувствования. Казалось, что они совсем забыты, но вдруг какой-то намек, мысль, знакомый образ — и снова вас охватывают переживания. Раз вы способны бледнеть, краснеть при одном воспоминании об испытанном, раз вы боитесь думать о давно пережитом несчастье — у вас есть память на чувствования, или эмоциональная память». Словесно-смысловая память (ее также называют вербально-логической) — это память на мысли, выраженные словами. Словесно-смысловая память необходима человеку для усвоения знаний в качестве основы логического мышления.

Не всякий материал, хранимый памятью, человек одинаково осмысливает. В зависимости от степени осмысления информации, память делят на механическую и логическую. Примером механической памяти может быть запоминание и припоминание телефонных номеров, заучивание иностранных слов и все те случаи, когда кто-либо заучивает смысловой материал (например, текст учебника), не понимая его смысла. Логическая память, наоборот, основана на понимании смысловых связей между объектами памяти.

По длительности функционирования запечатленной памятью информации память делят на кратковременную и долговременную.

Кратковременную память в настоящее время принято называть оперативной памятью, потому что она особенно нужна операторам — лицам, обслуживающим сложные системы механизмов на автоматизированном производстве. На сигнализационных досках перед оператором то и дело появляются световые или звуковые сигналы, имеющие определенное значение. Чтобы принять то или иное решение, оператору нужно запомнить сигнал лишь на короткое время. После выполнения операции ему надо сразу же забыть информацию, обозначенную сигналом, с тем, чтобы переключить внимание на очередные сигналы. Ошибочные действия операторов часто объясняются тем, что забывания использованной информации не произошло, и она вновь используется для решения иной задачи. Главная особенность оперативной памяти — кратковременность. Сохранение информации длится несколько минут и даже секунд. В оперативной памяти запоминание целиком подчинено текущей задаче деятельности. Оперативная память связана с памятью долговременной. Информация, использованная в деятельности, или исчезает из памяти, или из оперативной памяти переходит в долговременную память, закрепляясь в белковых молекулах нервных клеток. По мере надобности она вновь может перейти в кратковременную память и после использования опять отойти на второй план, в долговременную память.

Некоторые советские психологи (И. М. Соловьев и др.) провели исследования с целью выявления роли оперативной памяти в обучении. Установлено, что многие трудности учащихся при решении арифметических задач и списывании текстов объясняются особенностями оперативной памяти.

Запоминание условий задачи в процессе ее решения — результат не долговременной, а кратковременной памяти: при выполнении ряда последовательных действий важно сохранять в памяти лишь конечный результат предыдущего действия до получения следующего результата, в противном случае запечатленный материал может мешать решению задачи. При списывании текстов тоже необходима лишь кратковременная память: ученику надо держать в памяти только те небольшие куски текста, которые он в данный момент пишет (слоги, слова, словосочетания); по мере написания выполненная часть работы забывается, уходит с поля сознания, и это вполне естественно.

Оперативная память опирается на способы запоминания, сформировавшиеся в долговременной памяти, и на приемы, выработанные в деятельности, которую она обслуживает. В свою очередь долговременная память использует приемы и способы запоминания, характерные для оперативной памяти. Объем оперативной памяти зависит от характера выполненной деятельности. Так, решая задачи на отыскивание заданного символа (бук. вы, цифры) среди большого количества предъявленных символов, испытуемые удерживали от 6 до 8 единиц. В этих же задачах при усложнении мыслительной операции с символами объем оперативной памяти снижался до 3—4 единиц.

• Объем кратковременной памяти зависит также от характера материала задачи.

Так, списывать текст можно по буквам, слогам, словосочетаниям. Успех выполнения работы зависит от того, какие единицы памяти используются: чем они крупнее, тем успешнее списывание.

На ранних этапах оперативная память протекает в виде непроизвольного запоминания; с развитием произвольного запоминания и овладения приемами заучивания запоминание в оперативной памяти тоже становится произвольным, но оно не является заучиванием.

Материал оперативной памяти включен в способы выполнения какой-либо деятельности (решение арифметической задачи, списывание с обязательным соблюдением грамматических правил, точное нанесение обозначений географических объектов на контурную карту и т. п.), поэтому его трудно, а часто невозможно, воспроизвести после свершения операции. Успешное выполнение деятельности возможно, когда способы запоминания и забывания оперативной информации автоматизируются.

Собственная внутренняя память человека: оперативная человеческая память

Одним из основных элементов компьютера, позволяющим ему нормально функционировать, является память.

Внутренняя память компьютера – это место хранения информации, с которой он работает. Внутренняя память компьютера является временным рабочим пространством; в отличие от нее внешняя память предназначена для долговременного хранения информации. Информация во внутренней памяти не сохраняется при выключении питания.

Память компьютера организована в виде множества ячеек, в которых могут храниться значения; каждая ячейка обозначается адресом. Размеры этих ячеек и, собственно, типы значений, которые могут в них храниться, отличаются у разных компьютеров. Некоторые старые компьютеры имели очень большой размер ячейки, иногда до 64 бит в каждой ячейке. Эти большие ячейки назывались “словами”.

Оперативная память, или оперативка – это один из главных элементов компьютера. «Оперативная» память потому, что очень быстро работает и позволяет процессору практически без какого-либо заметного ожидания читать информацию из памяти. Содержащиеся в оперативной памяти данные сохранены и доступны только тогда, когда компьютер включен. При выключении компьютера содержимое стирается из оперативной памяти, поэтому перед выключением компа все данные нужно сохранить. От объема оперативной памяти (кстати, еще ее называют ОЗУ – оперативное запоминающее устройство) зависит количество задач, которые одновременно может выполнять компьютер.

Устройства оперативной памяти иногда называют запоминающими устройствами с произвольным доступом. Это означает, что обращение к данным, хранящимся в оперативной памяти, не зависит от порядка их расположения в ней. Когда говорят о памяти компьютера, обычно подразумевают оперативную память, прежде всего микросхемы памяти или модули, в которых хранятся активные программы и данные, используемые процессором.

За несколько лет определение RAM (Random Access Memory) превратилось из обычной аббревиатуры в термин, обозначающий основное рабочее пространство памяти, создаваемое микросхемами динамической оперативной памяти (Dynamic RAM – DRAM) и используемое процессором для выполнения программ. Одним из свойств микросхем DRAM (и, следовательно, оперативной памяти в целом) является динамическое хранение данных, что означает, во-первых, возможность многократной записи информации в оперативную память, а во-вторых, необходимость постоянного обновления данных (т.е., в сущности, их перезапись) примерно каждые 15 мс (миллисекунд). Также существует так называемая статическая оперативная память (Static RAM – SRAM), не требующая постоянного обновления данных.

Термин “оперативная память” часто обозначает не только микросхемы, которые составляют устройства памяти в системе, но включает и такие понятия, как логическое отображение и размещение. Логическое отображение – это способ представления адресов памяти на фактически установленных микросхемах. Размещение – это расположение информации (данных и команд) определенного типа

В большинстве систем оперативной памяти современных ПК используется динамическая оперативная память (Dynamic RAM – DRAM). Основное преимущество памяти этого типа состоит в том, что ее ячейки упакованы очень плотно, т.е. в небольшую микросхему можно упаковать много битов, а значит, на их основе можно построить память большой емкости.

Ячейки памяти в микросхеме DRAM – это крошечные конденсаторы, которые удерживают заряды. Именно так (наличием или отсутствием зарядов) и кодируются биты. Проблемы, связанные с памятью этого типа, вызваны тем, что она динамическая, т.е. должна постоянно регенерироваться, так как в противном случае электрические заряды в конденсаторах памяти будут “стекать” и данные будут потеряны. Регенерация происходит, когда контроллер памяти системы берет крошечный перерыв и обращается ко всем строкам данных в микросхемах памяти. Большинство систем имеют контроллер памяти (обычно встраиваемый в набор микросхем системной платы), который настроен на соответствующую промышленным стандартам частоту регенерации, равную, например, 15 мкс. Ко всем строкам данных обращение осуществляется по прохождении 128 специальных циклов регенерации. Это означает, что каждые 1,92 мс (128×15 мкс) прочитываются все строки в памяти для обеспечения регенерации данных.

Регенерация памяти, к сожалению, отнимает время у процессора: каждый цикл регенерации по длительности занимает несколько циклов центрального процессора. В старых компьютерах циклы регенерации могли занимать до 10% (или больше) процессорного времени, но в современных системах, работающих на частотах, равных сотням мегагерц, расходы на регенерацию составляют 1% (или меньше) процессорного времени. Некоторые системы позволяют изменить параметры регенерации с помощью программы установки параметров CMOS, но увеличение времени между циклами регенерации может привести к тому, что в некоторых ячейках памяти заряд “стечет”, а это вызовет сбои памяти. В большинстве случаев надежнее придерживаться рекомендуемой или заданной по умолчанию частоты регенерации. Поскольку затраты на регенерацию в современных компьютерах составляют менее 1%, изменение частоты регенерации оказывает незначительное влияние на характеристики компьютера. Одним из наиболее приемлемых вариантов является использование для синхронизации памяти значений по умолчанию или автоматических настроек, заданных с помощью Setup BIOS. Большинство современных систем не позволяют изменять заданную синхронизацию памяти, постоянно используя автоматически установленные параметры. При автоматической установке системная плата считывает параметры синхронизации из системы определения последовательности в ПЗУ (serial presence detect – SPD) и устанавливает частоту периодической подачи импульсов в соответствии с полученными данными.

В устройствах DRAM для хранения одного бита используется только один транзистор и пара конденсаторов, поэтому они более вместительны, чем микросхемы других типов памяти. В настоящее время имеются микросхемы динамической оперативной памяти емкостью 16 Гбайт и больше. Это означает, что подобные микросхемы содержат миллиарды транзисторов. В микросхеме памяти все транзисторы и конденсаторы размещаются последователь но, обычно в узлах квадратной решетки, в виде очень простых, периодически повторяющихся структур.

Транзистор для каждого одноразрядного регистра DRAM используется для чтения состояния смежного конденсатора. Если конденсатор заряжен, в ячейке записана 1; если заряда нет – записан 0. Заряды в крошечных конденсаторах все время стекают, вот почему память должна постоянно регенерироваться. Даже мгновенное прерывание подачи питания или какой-нибудь сбой в циклах регенерации приведет к потере заряда в ячейке DRAM, а следовательно, и к потере данных. В работающей системе подобное приводит к появлению “синего” экрана, глобальным отказам системы защиты, повреждению файлов или к полному отказу системы.

Динамическая оперативная память используется в персональных компьютерах; поскольку она недорогая, микросхемы могут быть плотно упакованы, а это означает, что запоминающее устройство большой емкости может занимать небольшое пространство. К сожалению, память этого типа не отличается высоким быстродействием, обычно она намного “медленнее” процессора. Поэтому существует множество различных типов организации DRAM, позволяющих улучшить эту характеристику

Кэш (англ. cache) или сверхоперативная память – очень быстрое ЗУ небольшого объёма, которое используется при обмене данными между микропроцессором и оперативной памятью для компенсации разницы в скорости обработки информации.

Кэш-памятью управляет специальное устройство – контроллер, который, анализируя выполняемую программу, пытается предвидеть, какие данные и команды вероятнее всего понадобятся в ближайшее время процессору, и подкачивает их в кэш-память. При этом возможны как “попадания”, так и “промахи”. В случае попадания, то есть, если в кэш подкачаны нужные данные, извлечение их из памяти происходит без задержки. Если же требуемая информация в кэше отсутствует, то процессор считывает её непосредственно из оперативной памяти. Соотношение числа попаданий и промахов определяет эффективность кэширования.

Кэш-память реализуется на микросхемах статической памяти SRAM (Static RAM), более быстродействующих, дорогих и малоёмких, чем DRAM. Современные микропроцессоры имеют встроенную кэш-память, так называемый кэш первого уровня размером до 384 Кбайт. Кроме того, на системной плате компьютера может быть установлен кэш второго уровня ёмкостью до 12 Мб.

Память типа ROM (ПЗУ)

В памяти типа ROM (Read Only Memory) или ПЗУ (постоянное запоминающее устройство), данные можно только хранить, изменять их нельзя. Именно поэтому такая память используется только для чтения данных. ROM также часто называется энергонезависимой памятью, потому что любые данные, записанные в нее, сохраняются при выключении питания. Поэтому в ROM помещаются команды запуска ПК, т.е. программное обеспечение, которое загружает систему.

ROM и оперативная память – не противоположные понятия. Часть адресного пространства оперативной памяти отводится хранения программного обеспечения, которое позволяет загрузить операционную систему.

Перепрограммируемая постоянная память (Flash Memory) – энергонезависимая память, допускающая многократную перезапись своего содержимого с дискеты.

В настоящее время в большинстве систем используется одна из форм Flash-памяти, которая называется электрически стираемой программируемой постоянной памятью (Electrically Erasable Programmable Readonly Memory – EEPROM). Flash-память является по-настоящему энергонезависимой и перезаписываемой, она позволяет пользователям легко модифицировать ROM, программно-аппаратные средства системных плат и других компонентов (таких, как видеоадаптеры, платы SCSI, периферийные устройства и т.п.).

Важнейшая микросхема постоянной или Flash-памяти – модуль BIOS. Роль BIOS двоякая: с одной стороны это неотъемлемый элемент аппаратуры, а с другой стороны – важный модуль любой операционной системы.

BIOS (Basic Input/Output System – базовая система ввода-вывода) – совокупность программ, предназначенных для автоматического тестирования устройств после включения питания компьютера и загрузки операционной системы в оперативную память.

Основной код BIOS содержится в микросхеме ROM на системной плате, но на платах адаптеров также имеются аналогичные микросхемы. Они содержат вспомогательные подпрограммы BIOS и драйверы, необходимые для конкретной платы, особенно для тех плат, которые должны быть активизированы на раннем этапе начальной загрузки, например видеоадаптер. Платы, не нуждающиеся в драйверах на раннем этапе начальной загрузки, обычно не имеют ROM, потому что их драйверы могут быть загружены с жесткого диска позже – в процессе начальной загрузки.

Дни старого доброго BIOS сочтены. UEFI (Unified Extensible Firmware Interface) представляет собой более мощную версию, которая лучше соответствует требованиям современного разнообразного “железа”. По своей сути, UEFI является интерфейсом, который отвечает за предзагрузочное окружение операционной системы. Первую реализацию UEFI – EFI представила компания Intel в 2003 году.

CMOS RAM – это память с невысоким быстродействием и минимальным энергопотреблением от батарейки. Используется для хранения информации о конфигурации и составе оборудования компьютера, а также о режимах его работы.

Механизмы и принципы работы памяти головного мозга человека

Поводом написания данной статьи послужила публикация материала американских неврологов на тему измерения емкости памяти головного мозга человека, и представленная на GeekTimes днем ранее.

В подготовленном материале постараюсь объяснить механизмы, особенности, функциональность, структурные взаимодействия и особенности в работе памяти. Так же, почему нельзя проводить аналогии с компьютерами в работе мозга и вести исчисления в единицах измерения машинного языка. В статье используются материалы взятые из трудов людей, посвятившим жизнь не легкому труду в изучении цитоархитектоники и морфогенетике, подтвержденный на практике и имеющие результаты в доказательной медицине. В частности используются данные Савельева С.В. учёного, эволюциониста, палеоневролога, доктора биологических наук, профессора, заведующего лабораторией развития нервной системы Института морфологии человека РАН.

Прежде, чем преступить к рассмотрению вопроса и проблемы в целом, мы сформулируем базовые представления о мозге и сделаем ряд пояснений, позволяющих в полной мере оценить представленную точку зрения.

Первое что вы должны знать: мозг человека — самый изменчивый орган, он различается у мужчин и женщин, расовому признаку и этническим группам, изменчивость носит как количественный (масса мозга) так и качественный (организация борозд и извилин) характер, в различных вариациях эта разница оказывается более чем двукратной.

Второе: мозг самый энергозатратный орган в человеческом организме. При весе 1/50 от массы тела он потребляет 9% энергии всего организма в спокойном состоянии, например, когда вы лежите на диване и 25% энергии всего организма, когда вы активно начинаете думать, огромные затраты.

Третье: в силу большой энергозатраты мозг хитер и избирателен, любой энергозависимый процесс невыгоден организму, это значит, что без крайней биологической необходимости такой процесс поддерживаться не будет и мозг любыми способами старается экономить ресурсы организма.

Вот, пожалуй, три основных момента из далеко не полного списка особенностей мозга, которые понадобится при анализе механизмов и процессов памяти человека.

Что же такое память? Память – это функция нервных клеток. У памяти нет отдельной, пассивной эноргонезатратной локализации, что является излюбленной темой физиологов и психологов, сторонников идеи нематериальных форм памяти, что опровергается печальным опытом клинической смерти, когда мозг перестает получать необходимое кровоснабжение и примерно через 6 минут после клинической смерти начинаются необратимые процессы и безвозвратно исчезают воспоминания. Если бы у памяти был энергонезависимый источник она могла бы восстановиться, но этого не происходит, что означает динамичность памяти и постоянные энергозатраты на ее поддержание.

Важно знать, что нейроны, определяющие память человека, находятся преимущественно в неокортоксе. Неокортекс содержит порядка 11млрд. нейронов и в разы больше глии. (Глия – тип клеток нервной системы. Глия является средой для нейронов глиальные клетки служат опорным и защитным аппаратом для нейронов. Метаболизм глиальных клеток тесно связан с метаболизмом нейронов, которые они окружают.

Глии, связи нейронов:

Хорошо известно, что в памяти информация хранится разное время, существуют такие понятия как долговременная и кратковременная память. События и явления быстро забываются, если не обновляются и не повторяются, что очередное подтверждение динамичности памяти. Информация определенным образом удерживается, но в отсутствии востребованности исчезает.

Как говорилось ранее, память – энергозависимый процесс. Нет энергии – нет памяти. Следствием энергозависимости памяти является нестабильность ее содержательной части. Воспоминания о прошедших событиях фальсифицируются во времени вплоть до полной неадекватности. Счета времени у памяти нет, но его заменяет скорость забывания. Память о любом событии уменьшается обратно пропорционально времени. Через час забывается ½ от всего попавшего в память, через сутки – 2/3, через месяц – 4/5.

Рассмотрим принципы работы памяти, исходя из биологической целесообразности результатов ее работы. Физические компоненты памяти состоят из нервных путей, объединяющих одну или несколько клеток. В них входят зоны градуального и активного проведения сигналов, различные системы синапсов и тел нейронов. Представим себе событие или явление. Человек столкнулся с новой, но достаточно важной ситуацией. Через определенные сенсорные связи и органы чувств человек получил различную информацию, анализ события завершился принятием решения. При этом человек доволен результатом. В нервной системе осталось остаточное возбуждение – движение сигналов по сетям, которые использовались при решении проблемы. Это так называемые «старые цепи» существовавшие до ситуации с необходимостью запоминать информацию. Поддержания циркуляции разных информационных сигналов в рамках одной структурной цепи крайне энергозатратно. Потому сохранение в пямяти новой информации обычно затруднительно. Во время повторов или схожих ситуациях могут образоваться новые синаптические связи между клетками и тогда полученная информация запомнится на долго. Таким образом, запоминание – это сохранение остаточной активности нейронов участка мозга.

Память мозга – вынужденная компенсаторная реакция нервной системы. Любая информация переходит во временное хранение. Поддержка стабильности кратковременной памяти и восприятия сигналов от внешнего энергетически крайне затратна, к тем же клеткам приходят новые возбуждающие сигналы и, накапливаются ошибки передачи и происходит перерасход энергетических ресурсов. Однако ситуация не так плоха, как выглядит. Нервная система обладает долговременной памятью. Зачастую она так трансформирует реальность, что делает исходные объекты неузнаваемыми. Степень модификации хранимого в памяти объекта зависит от времени хранения. Память сохраняет воспоминания, но изменяет их так, как хочется обладателю. В основе долговременной памяти лежат простые и случайные процессы. Дело в том, что нейроны всю жизнь формируют и разрушают свои связи. Синапсы постоянно образуются и исчезают. Довольно приблизительные данные говорят о том, что этот процесс спонтанного образования одного нейронного синапса может происходить у млекопитающих примерно 3-4 раза в 2-5 дней. Несколько реже происходит ветвление коллатералей, содержащих сотни различных синапсов. Новая полисинаптическая коллатераль формируется за 40-45 дней. Поскольку эти процессы происходят в каждом нейроне, вполне можно оценить ежедневную емкость долговременной памяти для любого из животных. Можно ожидать, что в коре мозга человека ежедневно будет образовываться около 800 млн. новых связей между клетками и примерно столько же будет разрушено. Долговременным запоминанием является включение в новообразованную сеть участков с совершенно не использованными, новообразованными контактами между клетками. Чем больше новых синаптических контактов участвует в сети первичной (кратковременной) памяти, тем больше у этой сети шансов сохраниться надолго.

Запоминание и забывание информации. Кратковременная память образуется на основании уже имеющихся связей. Её появление обозначено оранжевыми стрелками на фрагменте б. По одним и тем же путям циркулируют сигналы, содержащие как старую (фиолетовые стрелки), так и новую (оранжевые стрелки) информацию. Это приводит к крайне затратному и кратковременному хранению новой информации на базе старых связей. Если она не важна, то энергетические затраты на её поддержание снижаются и происходит забывание. При хранении «кратковременной», но ставшей нужной информации образуются новые физические связи между клетками по фрагментам а-б-в. Это приводит к долговременному запоминанию на основании использования вновь возникших связей (жёлтые стрелки). Если информация долго остаётся невостребованной, то она вытесняется другой информацией. При этом связи могут прерываться и происходит забывание по фрагментам в-б-а или в-a (голубые стрелки).”

Из выше сказанного ясно, что мозг динамическая структура, постоянно перестраивается и имеет определенные физиологические пределы, так же мозг чрезмерно энергозатратный орган. Мозг не физиологичен, а морфогенетичен, потому его активности некорректно и неправильно измерять в системах, используемых и применимых в информационных технологиях. Из за индивидуальной изменчивости мозга не представляется возможным делать какие либо выводы обобщающие различные функциональные показатели мозга человека. Математические методы так же не применимы в расчете структурного взаимодействия в работе мозга человека, из за постоянного изменения, взаимодействия и перестраивания нервных клеток и связей между ними, что в свою очередь доводит до абсурда работу американских ученых в исследовании емкости памяти головного мозга человека.