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原作 Mike McRae
翻译 科研圈bot
最近，一篇发表于《神经元》（Neuron）的观点性文章探讨了人类大脑处理信息的速度，科学家们称，我们并没有自己想象中那么思维敏捷。
研究表明，我们的大脑处理信息的速度仅为每秒 10 比特。要知道计算机的运算速度已经达到了每秒千兆级比特，而我们脑海中的景象丰富多彩，存在照相式记忆，以及无意识处理的可能性。但人脑的实际运作速度确实极为缓慢。玩魔方时大脑每秒需处理的信息量略低于 12 比特。职业电竞选手玩《星际争霸》时的速度大约每秒 10 比特。阅读文字也只是会让你的大脑暂时达到每秒 50 比特的速度。
研究认为，这是由于我们的内部以单线程方式处理思维过程，导致任务队列缓慢拥堵。
这与我们外周神经系统的工作方式形成鲜明对比，后者以每秒千兆比特的速度并行并积累感官数据，远超我们那可怜的 10 比特级认知计算机。
对于来自美国加州理工学院的神经生物学家 Jieyu Zheng 和 Markus Meister 来说，这种感觉输入与处理之间的速度差异构成了一个谜题。
“每时每刻，我们仅仅从感官接收到的万亿级信息中提取 10 比特，并利用这 10 比特来感知周围世界并做出决策，”Meister 表示。“这引发了一个悖论：大脑做了些什么，要过滤这些信息？”
要知道，人类大脑在纯粹的分析能力方面堪称奇迹。其 800 多亿个神经元形成了数万亿的连接。这些连接以某种方式组合，使我们能够感受、想象，并与身边的人共同规划生活。
作为对照，果蝇仅拥有大约 10 万左右的神经元，这对它们寻找食物、四处飞动以及与其他果蝇进行交流已经足够。为什么人类的大脑不能像一群果蝇那样运作，每个单元同时处理少量信息，然后合在一起达到超高速的计算速度呢？
在这篇最近发表的文章中，Zheng 和 Meister 找到了一个明确的理由来解释这一发现——人脑缺乏这样做的必要性。“我们的祖先选择了一个生态位，在那里世界足够缓慢，使得生存成为可能。实际上，每秒 10 比特仅在最坏情况下需要，而大多数时候我们的环境变化要缓慢得多。”
研究者解释道，目前学界对其他物种的可比性处理速率的研究极为有限，不过他们所能找到的证据似乎验证了这样一种观点：通常我们的外部环境仅以每秒几比特的速率变化，这一变化速度仅需决策在相同的速率下进行。
我们可以构想一个“变化速度更快”的未来。在这样的环境中，我们那已达到瓶颈的大脑会被要求承担更多。通过技术进步，将我们单一的认知计算与计算机的并行处理直接连接起来，或许是一种可能的应对方式。
了解我们大脑的演化历程，或能让我们洞悉如何改进人工智能，并将其向适应我们尤为独特的神经结构方向塑造。至少，这可能揭示出放慢脚步，在面对世界时一次只问一个简单问题的深层益处。
原文链接：
https://www.sciencealert.com/scientists-quantified-the-speed-of-human-thought-and-its-a-big-surprise
【标题】The unbearable slowness of being: Why do we live at 10 bits/s?
【作者】Jieyu Zheng, Markus Meister
【期刊】Neuron
【日期】December 17, 2024
【DOI】10.1016/j.neuron.2024.11.008
【摘要】This article is about the neural conundrum behind the slowness of human behavior. The information throughput of a human being is about 10 bits/s. In comparison, our sensory systems gather data at ∼10^9 bits/s. The stark contrast between these numbers remains unexplained and touches on fundamental aspects of brain function: what neural substrate sets this speed limit on the pace of our existence? Why does the brain need billions of neurons to process 10 bits/s? Why can we only think about one thing at a time? The brain seems to operate in two distinct modes: the “outer” brain handles fast high-dimensional sensory and motor signals, whereas the “inner” brain processes the reduced few bits needed to control behavior. Plausible explanations exist for the large neuron numbers in the outer brain, but not for the inner brain, and we propose new research directions to remedy this.
【链接】https://www.cell.com/neuron/abstract/S0896-6273(24)00808-0
