カリフォルニア工科大学の研究者たちは、人間の思考速度を計算しようとしています。そして、彼らが導き出した数字は、少々当惑するような、10秒あたりXNUMXビットの情報量でした。
しかし、ここで私たちは何について話しているのでしょうか? 皆さんは、私たちがコンピューターの「ビット」について話していると思っているかもしれません (驚くほどゆっくりとですが)。コンピューター言語では、ビットは 1 つの値のいずれかを持ち、多くの場合、0 進数の XNUMX または XNUMX で表されます。しかし、これは送信される情報の量とは一致しません。これは、情報理論の父と呼ばれるクロード シャノンにちなんで「シャノン」と呼ばれることもあります。
「情報の概念を理解するには、情報とデータの概念を区別することが重要です。例を挙げましょう。友人が出産したばかりで、私たちは彼女に新生児の性別を尋ねるメッセージを送ります。私たちの視点からすると、赤ちゃんが男の子になるか女の子になるかは平等です。したがって、彼女の返信はちょうど 1 シャノンになります。彼女はおそらく、それぞれが数ビットで表される複数の文字で構成された文を送信します。したがって、1 シャノンに対して数十ビットのデータを受け取ることになります」と、テレコム ブルターニュの准教授である Vincent Gripon 氏は説明します。
「私たちの脳はこの事実に慣れています。1 秒あたり 1 億ビットのデータが視覚野から大脳新皮質の深部へ伝達されていると推定されています。このデータのほとんどは私たちにとってまったく役に立たず、その上、ほとんど情報を持っていません。」
情報理論を研究する科学者たちは、言語の各音節でどれだけの情報量が伝達されるか、観測可能な宇宙全体にどれだけの情報量があるかなど、さまざまなシステムの情報を定量化しようと試みてきました。その過程で、彼らはちょっとした謎に遭遇しました。私たちの脳は、毎秒 109 ビットと推定される驚異的な速度で感覚データに絶えずさらされているのに、意識的な思考はそれよりはるかに遅い速度で情報を処理していっているのです。
当然のことながら、人間の思考を定量化することは困難です。その試みとして、新しい研究の著者らは、人々が行うタスクと、その際に処理する情報量に注目しました。そのようなタスクの 1 つが、手動でのテキスト入力です。
「優秀なタイピストは120分間に5語まで入力できます。各語を10文字とすると、このタイピング速度はXNUMX秒あたりXNUMX回のキーストロークに相当します。これは何ビットの情報量に相当するのでしょうか?キーボードのキーを数えてその数の対数を取り、XNUMX文字のエントロピーを求めることも考えましたが、それは少々無理があります」と研究チームは論文に記しています。
「英語には、文字の流れを非常に予測可能にする整然とした内部構造が含まれています。実際、英語のエントロピーは 1 文字あたり約 XNUMX ビットです。熟練したタイピストは、この冗長性をすべて利用して、より速く入力しています。ランダムな文字列を強制的に入力すると、速度が急激に低下します。」
これを基に、タイピストがランダムな文字列を入力する際の思考速度は、約 10 ビット/秒であると計算することができました。テトリスをプレイすることから、制御された条件下でのルービックキューブの解法、英語のリスニングまで、他のタスクを見て、研究チームはこれらのタスクのほとんどが同様に驚くほど低い速度で実行されていると推定しました。
「これは極めて低い数字です」と論文の共著者であるマルクス・マイスター氏は言う。「私たちは、感覚が取り込む何兆ビットもの情報から、ある瞬間にわずか10ビットだけを抽出し、それを使って周囲の世界を認識し、判断を下します。このことから、脳はどのようにしてこのすべての情報をフィルタリングするのかというパラドックスが浮かび上がります。」
脳が感覚データの雪崩に対処している間、意識的な思考ははるかに遅い速度で機能しているようです。研究チームは、これが例えば脳コンピューターインターフェースの作成に影響を与える可能性があると指摘しています。人間の脳の活動をスピードアップできる脳コンピューターインターフェースがいつの日か登場するかもしれませんが、私たちは自分自身の認知能力の速度によって制限される可能性があります。
もっと一般的に言えば、これは、私たちの意識的な思考がそれほどゆっくりとしたペースで進むのに、なぜ私たちの神経系は何千もの要素を並行して処理できるのか、といった多くの疑問を提起します。
「人間はたった 10 ビット/秒でどうやって対処できるのか? 直感的な答えは、このような低速の認知能力は生存に十分であるということです」と研究チームは書いている。「より正確に言えば、私たちの祖先は、生存を可能にするほど世界が遅い生態学的ニッチを選んだのです。実際、10 ビット/秒は最悪のシナリオでのみ必要であり、ほとんどの場合、私たちの環境ははるかに遅い速度で変化します。」
これは人間の思考における情報伝達速度の興味深い推定値だが、研究チームは、これは答えを提供するというよりもむしろ疑問を提起するものであり、将来さらに研究を進める機会を提供するものだと強調している。
「特に、私たちの末梢神経系は、ギガビット/秒のオーダーというはるかに高い速度で環境から情報を吸収することができます」と研究チームは書いています。「これは、人間の行動のわずかな情報スループットと、その行動の基盤となる膨大な情報入力との間の大きなギャップというパラドックスを定義します。この膨大な比率(約 100,000,000 億)は、ほとんど説明されていません。」
Pixabayによるイラスト写真: https://www.pexels.com/photo/light-trails-on-highway-at-night-315938/