Отвод тепла и другие вопросы

[0-aura.livejournal.com]

Человек может сносно прожить неделю, грубо говоря, на двух бутербродах в день (проверено)).

При этом как-то там передвигаться, тяжести поднимать, может, даже сексом каким-нибудь заниматься и т.п.

Теперь представим, что вместо человека - механизм, робот.

Сколько должны весить аккумуляторные батареи, чтобы робот мог выполнять примерно ту же работу?

Причём параметры взаимозависимы - чем тяжелее аккумуляторы, тем больше энергии нужно, чтоб их таскать на сложном механизме "ноги".

Теперь прибавим к этому умственную деятельность. Представим, что упомянутый человек - студент, готовящийся к экзаменам, или менеджер, решающий сложные многоходовые задачи.

Расход энергии намного возрастёт?

Дальше. Всем известна проблема отвода тепла от процессора. Как эта проблема решается у человека? Известны ли факты перегрева головного мозга?

С какой скоростью должна течь кровь, чтобы охлаждать мозг, если б он выделял столько же тепла, сколько компьютер, решающий те же задачи? Надо учесть, что температура крови около 36,6 °С и у человека нет чего-то похожего на радиатор. Если только кожные покровы, но там нет мощного тока крови. И вообще, не похоже, чтоб от головы кровь отливала горячей, остывая только в коже.

Куда же деваются излишки тепла? Или мозг столько тепла всё-таки не генерирует? Почему?

Comments

[azgar.livejournal.com]

Посчитайте калорийность двух бутербродов, поделите на типичную плотоность энергии в аккумуляторе. Получится масса аккумуляторов на день.
Влияние массы аккумуляторов на расход энергии можно посчитать только зная вес робота и сколько он расходует энергии на единицу дополнительной массы.
По расходу энергии на умственную деятельность были где-то данные в сети.
Охлаждается мозг в том числе и током крови, кровеносные сосуды в коже есть и много.

[irq-a.livejournal.com]

"Дальше. Всем известна проблема отвода тепла от процессора. Как эта проблема решается у человека? Известны ли факты перегрева головного мозга?"

Пот. А когда не помогает, тепловой/солнечный удар. Порой с очень печальными последствиями для нервной системы вплоть до паралича.

Что касается мозга, то он, кмк, работу не выполняет, и греться ему не от чего. По нему текут электрические токи, которые являются сигналами нервной системы.

[zhegloff.livejournal.com]

Процессор тоже "работу не выполняет", по нему "просто текут электрические токи".

[agorgul.livejournal.com]

КПД процессора весьма невелико , и в тепло уходит значительная часть работы , в отлиции от мозга

[zhegloff.livejournal.com]

это уже другой вопрос.

[http://users.livejournal.com/_dodger_/]

Есть еще Принцип Ландауэра (http://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%9F%D1%80%D0%B8%D0%BD%D1%86%D0%B8%D0%BF_%D0%9B%D0%B0%D0%BD%D0%B4%D0%B0%D1%83%D1%8D%D1%80%D0%B0)

[irq-a.livejournal.com]

Да, это я бред написал :)

[karpion.livejournal.com]

Я читал, что на питание мозга идёт очень много энергии (обсуждалось "сколкьо животному/человеку надо есть"). Вроде, у Кирилла Еськева в т.ч.

[wordsmsdnua.livejournal.com]

по некоторым прикидкам 25% вроде.

[zfoxz.livejournal.com]

Может я глупость скажу, но вроде бы у здорового организма в нормальных условиях обратная проблема - как бы не остыть.
А если бы мозг грелся как процессор, недолго бы он проработал.
А в целом терморегуляция именно радиатор, через кожу в основном.
Хотя вот только что прочитал, что зевота - в том числе и охлаждение для мозга.

[barsik83.livejournal.com]

из похожего на радиатор у человека есть кожный покров, при чем это не тупая железка, которая теплообменивается с двумя средами, а продвинутая интеллектуальная система активного охлаждения, основанная на фазовом переходе

касательно же мощностей, то можно прикинуть примерно так:
человеку в сутки нужно около 2500 ккал, то есть потребляемая человеком мощность составляет примерно 104 ккал/ч или 0,121 Вт, это условно, потому что потребление сильно зависит от занятия человека в данный момент
но тем не менее, потребляемая человеком мощность сравнима в электрической лампочкой

[roquefort-tln.livejournal.com]

интеллектуальная система реагировала бы на производные от температуры и на ожидания предстоящей работы и не доводила бы систему до состояния "вспотел, хоть выжимай, замерз, заболел, умер"

[agorgul.livejournal.com]

>>0,121 Вт сравнима в электрической лампочкой

странные у вас лампочки

[keatis.livejournal.com]

0,120 кВт примерно получается.

[nutsey.livejournal.com]

Мозг не генерирует тепло. Тепло генерируется в митохондриях, ими богаты мышечная ткань и бурый жир.

[http://users.livejournal.com/hayate_/]

> Человек может сносно прожить неделю, грубо говоря, на двух бутербродах в день (проверено)).

Человек может прожить какое-то время на внутренних запасах. Эти "два бутерброда" - чтобы приглушить чувство голода.

> Дальше. Всем известна проблема отвода тепла от процессора. Как эта проблема решается у человека?

У человека нет "гонки тактовой частоты". Аналогия абсолютно неверная технически, но можно сказать, что вместо тупого наращивания частоты единственного ядра, у человека очень очень многоядерный процессор, работающий на сравнительно небольшой частоте.

А в животном мире роль "радиатора на процессоре" выполняют уши. Чем жарче климат - тем больше уши. Например, фенек:
(http://ru.wikipedia.org/wiki/Фенек)

[magryba.livejournal.com]

про размер бутербродов ничего не сказано же

[roquefort-tln.livejournal.com]

у собак в качестве радиатора в основном язык, а человек тупо потеет чуть менее, чем весь

[thunarlx.livejournal.com]

>аккумуляторные батареи
бутерброд корректнее сравнивать с бензином

[tank-driver.livejournal.com]

Что-то все про легкие забыли. Площадь поверхности легких среднестатистического человека вполне гуглится, как и объем прокачиваемого в минуту/час воздуха. Там очень и очень существенные потери тепла.

[levaleva.livejournal.com]

человек генерирует тепло еще как! В обычных условиях его радиатор — кожа с дополнительным потным охлаждением, а антифриз — кровь.

В необычных становится проблема перегрева — скафандры для открытого космоса, где нет условий для работы радиатора (кожи), оборудованы системой трубок для охлаждения.


В общем, выделение тепла является общей проблемой для любого работающего процессора.

[0-aura.livejournal.com]

Спасибо всем ответившим.

Пока картина складывается такая:

Из-за отсутствия ""гонки тактовой частоты"" количество тепла, выделяемого головным мозгом в процессе работы, не намного больше, чем количество тепла, выделяемое телом человека в среднем, поэтому нет отдельной проблемы "отвода тепла от мозга".

И всё-таки хотелось бы вернуться к вопросу об энергоэффективности человеческого организма - намного ли лучше удаётся человеку накапливать и расходовать энергию в сравнении с современными "небиологическими" технологиями, или всё-таки технологии пока от био сильно отстают?

[keatis.livejournal.com]

Энергетическая ценность жира примерно 39кДж/г, глюкозы - 15кДж/г. Аналогичный показатель у литий-ионного аккума - примерно 390Дж/г. Другое дело, что человек не способен выдать такую же мгновенную мощность, как робот на аккумуляторах. И конструкционная прочность может быть совсем разной.
Но вопрос про вес аккумов не совсем точный - сильно зависит от типа, а положительная обр. связь с массой аккума зависит от вида выполняемой работы.
При прочих равных, если человек - это 120Вт/ч, то это примерно 20-24 кг литий-ионного аккумулятора (удельная энергоемкость - 110-200Вт/ч * кг), либо 24-28 кг LiFePo, либо 40-55 кг свинцового, либо около 50 кг NiCd.

[keatis.livejournal.com]

Это если совсем упрощать...

[ccccp.livejournal.com]

Мозг греется вполне себе, но у нас хорошая жидкостная система охлаждения.

[necroz.livejournal.com]

Неделю человек проживёт не на 2 бутербродах в день, а на запасах жира и т.д. Полной аналогией был бы робот, который в случае окончания заряда мог пускать на заправку аккумуляторов части корпуса.