Человеческий мозг стоит в центре всех процессов нашего существования. Подобно компьютеру, он анализирует данные, координирует движения, сохраняет воспоминания, управляет работой органов и даже генерирует творческие идеи. Каждую секунду в него поступает огромное количество информации, в результате чего мозгу приходится постоянно работать, даже когда мы спим. Но насколько быстро он справляется с этим огромным объемом работы? В ходе недавнего исследования ученым удалось получить ответ на этот вопрос, и он вас наверняка удивит.
Как мозг справляется с потоком данных
Согласно подсчетам ученых, каждую секунду через органы чувств в мозг поступает порядка нескольких гигабитов информации. Это данные о звуках, запахах, движениях, свете, температуре и многом другом. Однако, как сообщается в статье, опубликованной в журнале Neuron. Возможности нашего мозга довольно скромны — он обрабатывает данные со скоростью около 10 бит в секунду. То есть за секунду может обработать гораздо меньше информации, чем в него поступает.
Для сравнения, современные компьютеры способны выполнять триллионы операций за то же время. Почему же такой сложный и мощный орган работает в десятки миллионов раз медленнее, чем искусственный интеллект? Вместо того, чтобы обрабатывать всю поступающую информацию одновременно, мозг использует принцип последовательной обработки. То есть обрабатывает полученную информацию не одновременно, а по цепочке.
Этот процесс напоминает узкое горлышко в бутылке – поток данных сужается, и мозг анализирует только незначительную часть от поступающей информации. Сотрудники калифорнийского технологического института, которые провели данное исследование, называют это «нейронным узким местом», где скорость обработки ограничена в среднем 10 битами в секунду.
По словам авторов работы, мозг фильтрует весь массив информации, выбирая из него только самое важное. В результате этого достаточно, чтобы мы могли воспринимать мир и принимать решения.
Как различные задачи “нагружают” наш мозг
Чтобы понять, как мозг использует свои ограниченные ресурсы и какую нагрузку оказывает на него решение различных задач, исследователи привели несколько тестов, таких как решение кубика Рубика вслепую. Эта задача потребовала обработки примерно 12 бит в секунду. Также ученые использовали стратегию StarCraft, которая, для игры на профессиональном уровне, требует обработки данных со скоростью немногим менее 10 бит в секунду. Игрок должен учитывать множество факторов, но делает это с помощью эффективной фильтрации информации.
Третий тест включал чтение сложного текста, подобного этой статье. Это занятие вызывает наибольшую на мозг – до 50 бит в секунду. К слову, из-за такой нагрузки, читать книги гораздо полезнее для умственного развития, чем смотреть видео. Однако обработка данных с такой скоростью является скорее исключением, чем правилом для нашего мозга.
Почему мозг работает так медленно?
Одно из объяснений кроется в эволюции — низкая скорость обработки информации может быть результатом миллионов лет эволюции. Исследователи предполагают, что наши предки обитали в среде, где окружающая обстановка менялась относительно медленно.
Это позволяло мозгу работать в комфортном для него темпе, избегая перегрузки и чрезмерного расхода ресурсов. Мозг научился игнорировать лишнее, концентрируясь на главном. То есть эволюционировал не как сверхбыстрая вычислительная машина, а как орган, способный эффективно выполнять поставленные перед ним задачи. 10 бит в секунду нужны только в самых сложных ситуациях, а большую часть времени обработка информации с такой скоростью даже не требуется.
У мух дрозофил более эффективный мозг, чем у людей
Наш мозг содержит более 80 миллиардов нейронов, которые образуют триллионы связей. Это позволяет нам чувствовать, воображать, запоминать, планировать и решать другие задачи. Однако на Земле есть существа, у которых мозг работает гораздо более эффективно, чем у нас. Например, более совершенный мозг у птиц
Кроме того, в качестве примера можно привести мозг мух дрозофил, который содержит всего 100 тысяч нейронов, но этого вполне достаточно для того, чтобы мухи могли находить еду, летать и общаться с другими мухами. Эти маленькие насекомые обрабатывают небольшие объемы данных, но делают это быстро и эффективно.
Так почему же человеческий мозг, обладая миллиардами нейронов, не может работать как «рой мух», обрабатывающих информацию параллельно? Ученые пока не могут дать точный ответ на этот вопрос. Однако, как уже было сказано выше, исследователи предполагают, что такая параллельная обработка просто не была нужна для выживания нашего вида.
Возможности ускорения работы мозга
Современные технологии уже пытаются компенсировать медленность человеческого мозга. В будущем, возможно, удастся объединить последовательную обработку мозга с параллельными вычислениями компьютеров. Это может открыть новые горизонты, позволив людям работать с данными так же эффективно, как это делает искусственный интеллект.
Кроме того понимание особенностей работы мозга может помочь в создании более совершенного искусственного интеллекта. Например, ученые, возможно, раскроют более глубокие преимущества замедления. В будущем это позволит формировать ИИ в соответствии с нашими особенностями нейронной архитектуры.
