Исследователи Калифорнийского технологического института пытаются вычислить скорость человеческой мысли. И число, к которому они пришли, — это немного обескураживающие 10 бит информации в секунду.
Но о чем мы здесь говорим? Ваш разум может (удивительно медленно, как оказывается) предположить, что мы говорим о «битах», подобных компьютерным. На компьютерном языке бит может иметь одно из двух значений, часто представленных двоичной цифрой — 1 или 0. Но это не соответствует количеству передаваемой информации, иногда называемому «шенноном», в честь Клода Шеннона, которого в свою очередь называют «отцом теории информации».
«Чтобы понять концепцию информации, важно отличать ее от концепции данных. Вот пример. У нас есть подруга, которая только что родила, и мы отправляем ей сообщение, чтобы спросить о поле новорожденного. С нашей точки зрения, есть равные шансы, что ребенок будет мальчиком или девочкой. Поэтому ее ответ отправит нам ровно 1 шеннон. Чтобы ответить, она, вероятно, отправит нам предложение, состоящее из нескольких символов, каждый из которых представлен несколькими битами. Таким образом, мы получим несколько десятков бит данных за 1 шеннон», — объясняет Винсент Грипон, доцент Télécom Bretagne.
«Наш мозг привык к этому факту. Было подсчитано, что из зрительной коры в глубокие области нашего неокортекса передается сто миллионов бит данных в секунду. Большая часть этих данных совершенно бесполезна для нас и, более того, несет в себе очень мало информации».
Ученые, изучающие теорию информации, пытались количественно оценить информацию различных систем, включая то, сколько информации передается в каждом слоге языка и сколько информации содержится во всей наблюдаемой вселенной. При этом они наткнулись на маленькую загадку: наш мозг постоянно бомбардируется сенсорными данными с невероятной скоростью, оцениваемой в 109 бит в секунду, однако наши сознательные мысли обрабатывают информацию гораздо медленнее.
Как и следовало ожидать, человеческую мысль трудно измерить количественно. В попытке сделать это авторы нового исследования рассмотрели задачи, которые выполняют люди, и объем информации, который они обрабатывают во время выполнения этих задач. Одной из таких задач является ручной набор текста.
«Хороший машинист может печатать до 120 слов в минуту. Если каждое слово считать 5 символами, то эта скорость печати соответствует 10 нажатиям клавиш в секунду. Сколько бит информации это представляет? Мы рассматривали возможность подсчета клавиш на клавиатуре и взятия логарифма этого числа, чтобы получить энтропию одного символа, но это было бы немного натянуто», — написала команда в своей статье.
«Английский язык содержит упорядоченные внутренние структуры, которые делают поток символов весьма предсказуемым. Фактически, энтропия английского языка составляет всего ∼1 бит на символ. Опытные машинистки полагаются на всю эту избыточность, чтобы печатать быстрее: если бы их заставили печатать случайную последовательность символов, их скорость резко упала бы».
На основе этого они смогли подсчитать, что скорость мысли, с которой работает машинистка, печатая случайную последовательность символов, составляет около... 10 бит в секунду. Рассматривая другие задачи — от игры в тетрис до решения кубика Рубика в контролируемых условиях и прослушивания английского языка — команда подсчитала, что большинство этих задач выполняются с похожей, удивительно низкой скоростью.
«Это чрезвычайно малое число», — говорит Маркус Майстер, соавтор статьи. «В любой момент времени мы извлекаем только 10 бит из триллионов, которые принимают наши чувства, и используем их для восприятия окружающего мира и принятия решений. Это порождает парадокс: что делает мозг, чтобы отфильтровать всю эту информацию?»
В то время как наш мозг справляется с лавиной сенсорных данных, наши сознательные мысли, по-видимому, работают гораздо медленнее. Команда отмечает, что это может иметь последствия, например, для создания интерфейсов мозг-компьютер. Хотя интерфейсы мозг-компьютер могут однажды появиться и ускорить активность человеческого мозга, мы можем быть ограничены скоростью наших собственных когнитивных способностей.
В более общем плане это поднимает ряд вопросов, например, почему наша нервная система может обрабатывать тысячи элементов параллельно, в то время как наше сознание движется с такой медленной скоростью.
«Как люди могут справиться всего с 10 бит/сек? Интуитивный ответ здесь заключается в том, что познание на такой медленной скорости достаточно для выживания», — пишет команда. «Точнее, наши предки выбрали экологическую нишу, в которой мир был достаточно медленным, чтобы сделать выживание возможным. На самом деле, 10 бит/сек нужны только в худшем случае, а большую часть времени наша окружающая среда меняется гораздо медленнее».
Хотя это интересная оценка скорости передачи информации в человеческом мышлении, группа подчеркивает, что она скорее поднимает вопросы и, вместо того чтобы давать ответы, открывает возможность для дальнейших исследований в будущем.
«В частности, наша периферическая нервная система способна поглощать информацию из окружающей среды с гораздо большей скоростью, порядка гигабит в секунду», — пишет команда. «Это определяет парадокс: огромный разрыв между крошечной информационной пропускной способностью человеческого поведения и огромными информационными входами, на которых это поведение основано. Это огромное соотношение — около 100,000,000 XNUMX XNUMX — остается в значительной степени необъясненным».
Иллюстративное фото Pixabay: https://www.pexels.com/photo/light-trails-on-highway-at-night-315938/