可不可以用计算机模拟各种原子，再用各种原子组成细胞、生命体从而拥有思想？ 第1页

大部分人都低估了现实世界的复杂度，高估了现代计算机的计算能力。

在原子尺度上（不涉及量子力学），用超算对一颗人脑模拟一秒钟，现实中的耗时要多久呢？答案是四千八百万亿亿年左右。

计算耗时的估算并不复杂，它大约等于：

每次耗时指的是模拟单个原子运动一次所需的时间，根据LAMMPS（学术界最常用的分子模拟软件之一）官网给出的测试^[1]，这个值最小大约是 。

好，现在我们知道了每次耗时，那么对一颗人脑模拟一秒钟，需要进行多少次单原子模拟呢？这个值有以下三个数字决定：

• 假设大脑重1kg，用水的分子量来估算，大脑里大约含 个原子
• 根据题设，模拟时间为1秒钟
• 由于原子振动非常快，大约 秒振动一次，为了准确的模拟原子运动，时间步长需要比 秒小一些，通常取 秒。

带入上面这些数字，可估算出，对一颗人脑模拟一秒钟所需的计算次数大约是 。

再带入上面给出的每次耗时，可知模拟人脑一秒钟对应现实中的耗时约为 秒，也就是 年，足足四千八百亿亿亿年。

当然，上述计算中只考虑了一个CPU核心，而一个超算通常都含有上万个CPU核心，可以将计算速度加速万倍以上。但即使如此，也只是把四千八百亿亿亿年，缩短到四千八百万亿亿年而已。

这就是我们从不在原子级精度上进行宏观的模拟的原因——计算时间会让任何人都感到绝望。

当然，也不是没有希望。前些年摩尔定律还没失效的时候，计算机的计算速度大约是18个月翻一倍。如果我们能通过某种够解锁某种黑科技（例如量子计算？），将这个增长速度继续保持200年，那时候就能做到模拟1秒，耗时1秒了。

参考

1. ^LAMMPS Benchmarks https://lammps.sandia.gov/bench.html#oneproc