我们都喜欢认为自己思维敏捷,但加州理工学院的一项新研究计算出,我们的大脑处理信息的速度非常慢,大约每秒10比特。尽管我们的感官系统收集数据的速度要快1亿倍,但这种悠闲的节奏可能有着悠久的进化根源。
人类的大脑经常被认为是世界上最强大的计算机,它的效率是无可争议的。但用计算机术语来说,它的实际运行速度有多快?加州理工学院的生物学家已经用比特来量化人类思维的速度。从数字上讲,一个比特是一个1或0,它们的一串被用来编码信息。
这项新研究的研究人员首先开始用人类的术语来定义比特。当然,这取决于特定的信息处理模式 —— 例如,在阅读和写作中,他们将一个比特量化为文本的一个字符,而在听语音时,它本质上是一个声音。
对于写作,他们从专业打字员的例子开始。他们可以以每分钟120个单词的速度打字,平均每个单词5个字符,即每秒10次按键,或10位。对于音频,为了确保你的讲话能够被理解,建议的速度是每分钟160个单词。应用同样的数学计算,这是每秒13比特。
研究小组继续为人类信息处理的极端例子计算类似的比特率。其中包括以11.8比特/秒的世界纪录速度解决魔方,数字记忆挑战(4.9比特/秒),专业俄罗斯方块挑战(7比特/秒),以及速度卡牌挑战(17.7比特/秒),其中包括研究随机的一副牌并回忆顺序。
由此,研究小组得出结论,大约每秒10比特是人类思维速度的一个很好的平均水平。与人工数据传输系统相比,这是非常慢的 —— 例如,Wi-Fi的速度通常以数亿比特来衡量。
它甚至比我们自己的硬件 —— 感觉器官和神经系统 —— 还要慢。研究小组计算出,人眼中的单个视锥光感受器可以以大约270比特/秒的速度传输信息,每只眼睛的传输速度达到了惊人的16亿比特/秒。视神经似乎将其压缩到大约1亿比特/秒。然而,这仍然使我们的思维速度相形见绌,特别是考虑到同时从我们的其他感官流入的大量输入。
该研究的通讯作者马库斯·迈斯特(Markus Meister)说:“每时每刻,我们都在从我们的感官接收的万亿字节中提取10个比特,并利用这10个比特来感知我们周围的世界并做出决定。”
研究小组说,单个神经元有能力处理更快的数据速率,但在实践中,它们的运行速度通常在10比特/秒左右。这可能是我们最古老的祖先遗留下来的,他们只需要专注于寻找食物,远离捕食者。因此,我们一次只能想到一个“思路”。
研究人员在论文中写道:“我们的祖先选择了一个生态位,在那里,世界的发展速度足够慢,使生存成为可能。”“事实上,只有在最糟糕的情况下才需要每秒10比特的速度,而大多数时候,我们的环境变化的速度要慢得多。”
这对未来技术的影响有点令人担忧。研究人员表示,计算机、机器人和人工智能处理信息的速度比我们快得多,而且只会越来越快。
该团队写道:“关于自动驾驶汽车能否在交通中达到人类水平的讨论已经显得有些古怪:道路、桥梁和十字路口都是为以每秒10比特的速度行驶的生物设计的。”“当最后一位人类司机退休时,我们可以为具有千比特/秒认知能力的机器更新基础设施。到那时,人类将被建议远离这些生态位,就像蜗牛应该避开高速公路一样。”
对于那些希望通过埃隆·马斯克(Elon Musk)的Neuralink这样的系统,用人工智能增强认知能力的人来说,这也是个坏消息。不管计算机的一半速度有多快,我们那又软又旧的硬件仍将是瓶颈。
论文写道:“根据这里对人类认知速度的研究,我们预测马斯克的大脑与计算机的交流速度将达到每秒10比特。”“马斯克可以不用Neuralink的电极束,而是使用一部电话,它的数据速率被设计成与人类语言相匹配,而人类语言又与感知和认知的速度相匹配。”
不过,这项研究确实需要一些数字捏造。大脑比特和计算机比特并不完全具有可比性 —— 例如,像ASC这样的系统需要七个比特来编码每个字符,而新的说法是大脑中每个比特一个字符。此外,很难量化不同人类活动的比特。 但无论哪种方式,这都是一项有趣的研究,会让你思考 —— 只是,不要太快。
该研究发表在《Neuron》杂志上。
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