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人类思维速度的量化:每秒仅处理10比特信息

2025-01-03 10:12 Jieyu Zheng, Markus medicalxpress 阅读 0
核心摘要: 加州理工学院的研究发现,人类思维的处理速度约为每秒10比特,远低于感官系统的信息处理能力。这一发现引发了对神经科学领域的新思考,特别是关于人类思维为何一次只能处理一件事情的探讨。研究指出,这可能与人类大脑的进化方式有关,并对未来神经接口技术的发展具有重要意义。

加州理工学院的研究人员通过量化人类思维的速度,发现其约为每秒10比特。相比之下,人体感官系统以每秒一万亿比特的速度收集环境数据,这比思维过程快1000亿倍。这一发现引发了对神经科学领域的新思考,特别是关于为何人类一次只能思考一件事情,而感官系统却能同时处理多个输入。

这项研究由Anne P. 和 Benjamin F. Biaggini生物科学教授Markus Meister的实验室完成,研究生Jieyu Zheng领导。研究成果发表在《神经元》杂志上。

研究通过将信息论领域的技术应用于大量有关人类行为(如阅读、写作、玩视频游戏和解魔方)的科学文献,计算出人类的思考速度为每秒10比特。这一速度远低于感官系统的信息处理能力。

人类思维的速度瓶颈

研究发现,人类大脑尽管拥有超过850亿个神经元,其中三分之一位于大脑皮层,专门用于高级思考,但单个神经元每秒可以传输超过10比特的信息。为何整体思维速度却如此缓慢?Meister认为,这是一个值得深入研究的悖论。

另一个值得注意的问题是,为何人类大脑一次只能处理一个想法,而不是像感官系统那样同时处理多个输入。研究指出,这可能与人类大脑的进化方式有关。最早拥有神经系统的生物主要利用大脑进行导航、觅食和躲避捕食者。如果人类大脑从这些简单的系统进化而来,那么每次只能遵循一条思维“路径”也是合理的。

研究团队认为,人类思维可以被视为在抽象概念空间中进行的一种导航形式。他们强调,需要进一步研究这种限制(一次一个思路)是如何在大脑结构中编码的。

此外,研究指出,人类思维速度的新量化可能会影响一些科幻小说中的未来场景。科技巨头曾提出在人脑和计算机之间建立直接接口,以便人类能够以更快的速度进行交流。然而,这项研究表明,人类大脑通过神经接口进行交流的速度可能仅为每秒10比特。

更多信息:Jieyu Zheng, Markus Meister. The Intolerable Slowness of Existence: Why We Live at a Rate of 10 Bits/s?, Neuron (2024). DOI: 10.1016/j.neuron.2024.11.008. www.cell.com/neuron/fulltext/S0896-6273(24)00808-0

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