现代计算机技术几乎全部使用以电子开关为基础的二进制系统。这种“逢二进一”数制系统使电子开关的制造更简单可靠、更准确，能够在有限空间内容纳更多的小电路形成更强大的CPU。同时允许使用其它具有二元特性的材料制造专用的存储设备。与十进制的加减乘除等运算相比，二进制数据计算法则更简单，最常用的是加法运算和乘法运算，大大简化了信息处理过程。还有一个特点，二进制可以用同一套数据格式和算法实现数学计算和逻辑运算。

现在，你可以发挥一点儿想象力，将电脑抽象为一个由线与点连接形成的空间网络结构，如下图所示。

在这个网络中，线代表与电路相关的各种元器件（如电阻、电容、电感、二极管、三极管等），点代表关键的电子开关。网络不同区域的亚结构有所不同（由设计决定），适用于不同的功能。所有的信息处理功能，包括数据存储、运算、输入/输出、执行控制，都可以在网络中完成。

更有意思的是，再多想象一些，将上图的点用计算机替换，将线用连接计算机的IP地址的连线代替，就变成了互联网。在互联网中的信息处理，就是很时髦的“云计算”。实际上，上图就是2005年1月15日运行的部分互联网实图（来源：http://en.wikipedia.org/wiki/File:Internet_map_1024.jpg）。

所以，信息处理功能是通过有开关的网络结构来实现的。

大脑是人体内的信息处理器官，那它有没有个带开关的网络结构？

当然有了，就是神经网络。

上图是构成小鼠大脑的14个基本单元的网络连接（Nature 2011 471,177–182 http://www.technologyreview.com/files/59660/serial3_x900.jpg，3D视频：http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC3095821/bin/NIHMS263529-supplement-8.mov）。而人脑中有10的11次方个这样的基本单元，远远比电脑的电子网络复杂。

电脑的电子网络是由许多不同类型的电子元件组成的，而组成大脑神经网络的基本元件只有一种，叫做神经元（neuron）。它既是连接导线又是开关，象Lego玩具积木那样拼接在一起，构建成巨大复杂的信息处理网络。

（图片来源月网络）                    

神经元是一种特殊分化的细胞，专门用于传递信号的，具有独特的形态结构。

从上图能够看到：神经元不像其它类型的细胞，形态很不规则，从细胞体（cell body）向外伸出很多突起，就是通常说的神经了纤维。其中总有一条最长的突起，叫轴突（axon）。轴突两端一般都有象树枝样分叉的结构，靠近细胞体一端的结构有个比较形象的名字，叫做树突（dendrite），另一端叫轴突末梢（axon terminal）或神经末梢。轴突是神经元信号传导的主干，一般是单向传导，信号从树突端接受（输入端），经过轴突传导，从轴突末梢端传出（输出端）。有些神经元的轴突可以被其它特殊的细胞包裹，形成一节一节的绝缘保护层，叫做髓鞘（myelin sheath）。髓鞘既可以降低信号干扰，又加快了神经元信号传递的速度。

电脑的电子网络中信号的传导是以电流在导线中流动实现的，而大脑的信号传导不是在神经纤维内进行的，而是在神经纤维的细胞膜上进行的，是个电化学相互转化的过程。静息时神经纤维细胞膜的内外由阳离子的浓度不同维持一个外正内负的电位差，膜的外表面为正，里面为负。神经纤维受到刺激时，接受刺激点细胞膜上的离子通道（一种镶嵌在细胞膜上的蛋白装置）快速动作，引起阳离子发生跨膜流动，电位差的极性发生短暂改变，变成外负内正，随后又回复正常的外正内负单位差。这种细胞膜电位差的快速反向变化叫做动作电位（action potential）。受刺激点发生动作电位，会引起左右相邻细胞膜上的离子通道发生相应的通透性改变，随后也产生动作电位。这样动作电位就从产生点沿神经纤维的连锁、顺序发生，形成动作电位的顺序传播，这就是神经信号的传导。

（图片来源：http://www.lmbe.seu.edu.cn/biology/bess/biology/chapt15/15-3-2.htm）

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