Caltech-Forscher schätzen die Geschwindigkeit des menschlichen Denkens auf nur 10 Bit pro Sekunde, eine so angenehm niedrige Datenrate, dass sie die Notwendigkeit weiterer Forschung zur Funktionsweise des Gehirns unterstreicht und Fragen zu Gehirn-Computer-Schnittstellen und künstlicher Intelligenz aufwirft
im ein Papier (PDF) Titel: „Die unerträgliche Langsamkeit des Seins: Warum leben wir mit 10 Bits/Sekunde?“ In der Zeitschrift veröffentlicht Neuron Am Dienstag erforschen Jiu Zheng, ein Caltech-Forscher, und Markus Meister, Professor für Biologie, das kognitive Konzept des menschlichen Gehirns.
Warum, so fragen sie, verarbeitet das innere Gehirn Gedanken mit etwa 10 Bits pro Sekunde, während das äußere Gehirn – das sensorische Informationen verarbeitet – 100 Millionen Mal schneller arbeitet, nämlich mit etwa 10?^9 Bits pro Sekunde.
Die Autoren denken: „Der Kontrast zwischen diesen Zahlen ist stark und berührt grundlegende Aspekte der Gehirnfunktion: Welches neuronale Substrat bestimmt diese Geschwindigkeitsbegrenzung für die Geschwindigkeit unserer Existenz? Es braucht Milliarden, bis das Gehirn 10 Bits pro Sekunde verarbeitet.“ Werden Neuronen benötigt? Warum können wir immer nur an eine Sache denken?“
Zheng und Meister gelangten zu der Schätzung der Denkgeschwindigkeit von 10 Bit/s, indem sie frühere Studien des letzten Jahrhunderts zum menschlichen Verhaltensdurchsatz für verschiedene Verhaltensweisen und Aktivitäten analysierten. Dazu gehören: binärer Ziffernspeicher (4,9 Bit/s); Sprache in 17 verschiedenen Sprachen (39 Bit/s); Hörverständnis in Englisch (13 Bit/s); Objekterkennung (30-50 Bit/s); Starcraft (10 Bit/s); Tippen (10 Bit/s).
Dies steht im Einklang mit früheren Arbeiten, die Menschen vermuteten Kommunizieren Sie mit einer Geschwindigkeit von etwa 40 Bit/Sekunde.
Dies hat auch Auswirkungen auf den Versuch, die Speicherkapazität des menschlichen Gehirns abzuschätzen, die nach Ansicht der Forscher auf einen 5-GB-USB-Stick passen könnte, wenn man Daten 24 Stunden lang mit einer Rate von 10 Bits/Sekunde aufnimmt das Jahr
Die Caltech-Autoren fanden heraus, dass Menschen gerne glauben, ihr Innenleben sei zu komplex, um in Echtzeitsprache ausgedrückt zu werden, wie es die Pipeline des Gehirns mit einer Geschwindigkeit von 10 Bits/Sekunde zulässt. Aber das sei nur eine Illusion, sagen sie.
„Weil wir uns beiden anschließen können^10 „Handlungen oder Gedanken sind in der nächsten Sekunde möglich, es fühlt sich an, als könnten wir sie gleichzeitig ausführen“, erklären sie in der Arbeit. „In der Praxis sind sie jedoch sequentiell.“
Aber diese Illusion über die geistige Leistungsfähigkeit des Menschen hat Konsequenzen, argumentiert er, weil Technologen daran glauben.
Beispielsweise hat der Mitbegründer von Neuralink, Elon Musk, sein Unternehmen für Gehirnimplantate als beschrieben Ein Interview aus dem Jahr 2018: „Neuro-Link zielt darauf ab, eine Schnittstelle mit hoher Bandbreite im Gehirn zu schaffen, damit wir mit der KI koexistieren können, denn wir haben ein Bandbreitenproblem. Über die Finger kann man nicht kommunizieren. Das ist zu langsam.“
Zheng und Meister glauben nicht, dass eine Schnittstelle mit hoher Bandbreite für die Kommunikation mit dem Gehirn notwendig ist.
„Basierend auf der hier besprochenen Forschung zur Geschwindigkeit der menschlichen Wahrnehmung schätzen wir, dass Musks Gehirn mit einer Geschwindigkeit von etwa 10 Bits pro Sekunde mit dem Computer kommunizieren würde“, schreiben sie. „Anstelle eines Bündels von Neuralink-Elektroden könnte Musk einfach ein Telefon verwenden, dessen Datenrate auf die menschliche Sprache abgestimmt ist, die wiederum der Geschwindigkeit der Wahrnehmung und Erkenntnis entspricht.“
Neuralink antwortete nicht auf eine Anfrage nach einem Kommentar.
sagte Meister in der E-Mail Registrieren dass er glaubt, dass die Technologiegemeinschaft ihre Anforderungen an die direkte Gehirnkommunikation im Hinblick auf die Geschwindigkeit des Denkens überdenken muss.
„(Musk) sagt in diesem Interview, er möchte, dass diese Schnittstelle für jeden verfügbar ist, den Mann auf der Straße“, sagte Meister. „Es wird mit ziemlicher Sicherheit nicht funktionieren. Wir haben argumentiert, dass es viele Beweise dafür gibt, dass man auf keinen Fall schneller als 10 Bits pro Sekunde denken kann. Also ja, es gibt eine enorme Reproduzierbarkeit. – Eine Auswertung wäre nützlich.“
MIT Technology Review letztes Jahr Gemeldet dass die Geschwindigkeit des Denkens eine Grenze für die Bandbreite von Gehirnimplantaten setzt, und erkennt gleichzeitig an, dass es potenzielle Anwendungen gibt, bei denen ein höherer Durchsatz anwendbar sein könnte, insbesondere durch Techniken wie die Überwachung von Motoneuronen zur Wiederherstellung der körperlichen Funktion.
Dennoch äußern Zheng und Meister Skepsis hinsichtlich der Notwendigkeit von Gehirn-Computer-Schnittstellen (BCIs) mit hoher Bandbreite für Patienten mit eingeschränkter sensorischer oder motorischer Kontrolle.
Sie verweisen auf Bemühungen, das Sehvermögen wiederherzustellen, indem in das Auge implantierte Elektrodenanordnungen eingesetzt werden, um Ganglienzellen mit Signalen einer Videokamera zu stimulieren, was Datenraten in der Größenordnung von Gigabit pro Sekunde erfordern würde.
„Obwohl dieser Ansatz von guten Absichten getragen war, war er völlig gescheitert: Nach jahrzehntelanger Anstrengung konnten alle Patienten implantiert werden Seien Sie gesetzlich blind„Sie stellen fest: „Die großen Unternehmen, die hinter diesem Ansatz stehen, sind jetzt aus dem Geschäft und ihre Patienten bleiben zurück.“ Tragen von Hardware, die in ihren Augen verblieben ist.“
Ein praktischerer Ansatz (und a Erfolgreich im Jahr 2018 eingesetzt), sagt er, geht es darum, die visuelle Szene in Echtzeit im Computer in Sprache zu übersetzen und sie dann in Worten zu beschreiben – mit einer kognitiv verständlichen Datenrate.
„Das wichtige Prinzip sowohl für sensorische als auch für motorische BCIs besteht darin, dass man tatsächlich einige Bits pro Sekunde zum und vom Gehirn übertragen muss, und diese können normalerweise über Schnittstellen transportiert werden, die am Kopf des Benutzers angebracht sind. Es sind keine Bohrlöcher erforderlich. „, argumentieren die Autoren.
Obwohl noch viel Unklarheit über die tatsächliche Funktionsweise des menschlichen Gehirns besteht, vermuten die Autoren, dass es große Chancen für neue Entdeckungen gibt, um das menschliche Wissen zu erweitern.
„Der Schlüssel liegt darin, das menschliche Gehirn in komplexen Verhaltenssituationen zu beobachten, in denen man beispielsweise mehrmals pro Sekunde zu einer bestimmten Aufgabe wechselt“, sagte Meister. „Wir führen derzeit Experimente mit menschlichen Probanden unter realistischen Bedingungen durch, beispielsweise beim Autofahren in Simulationen und bei Elektrodenaufzeichnungen von Neuronen in verschiedenen Gehirnregionen. Es gibt jedoch noch viel Raum für Erkundung und Kreativität bei der Gestaltung neuer Experimente.“ ®
