- 人間の行動と認知過程における情報処理速度は、1秒あたり約10ビットと測定されている
- 一方で人間の感覚システムは、1秒あたり約10億ビットの情報を収集していることが確認されている
- この途方もない差（10億対10）は、脳科学分野における最大級の未解決の謎の1つである
情報処理速度の実験的証拠
- タイピング、発話、読書など多様な認知活動において、いずれも1秒あたり約10ビットという情報処理速度が一貫して観察されている
- プロのゲーマーや高速なカードゲームの選手であっても、この水準の情報処理速度を超えることはできない
- 視覚認識、聴覚処理、記憶力など多様な認知機能でも、同様の速度制限が確認されている
「外部脳」と「内部脳」の二重構造
- 外部脳：感覚器官から受け取った高次元の情報を並列に処理する領域
- 内部脳：行動制御に必要な少量の情報だけを直列に処理する領域
- 2つの領域のあいだにある情報処理方式と速度の差が、人間の認知の中核的な特性を形作っている
研究の示唆と提案
- ブレイン・コンピュータ・インターフェースの設計では、人間の情報処理速度の限界を考慮する必要がある
- 生物学的進化の過程において、この速度制限が持つ適応上の利点を研究する必要がある
- 人間の認知能力を向上させるには、内部脳の情報処理メカニズムについて、より深い理解が必要である
今後の研究方向
- 内部脳の直列処理メカニズムについて、より詳細な研究が必要
- 外部脳と内部脳のあいだの情報伝達過程について、理解の改善が必要
- 認知機能における並列処理の可能性に関する探究が求められる
1件のコメント
Hacker Newsの意見
脳は汎用コンピュータであり、特定の作業や物体の情報だけを測定するというのは不自然だ。ルービックキューブを見るとき、単に色の位置だけを認識するのではなく、キューブそのものを認識している。これは、脳が多様な物体を認識する能力を示している。
英語のテキストを入力するとき、単に情報をテキストに変換しているのではなく、その瞬間に最も適切な行動を選択している。そこには、ロボットにプログラムするのが難しい精密な筋肉制御も含まれる。
質問がうまく設計されていれば、各質問は謎めいたものについて1ビットの情報を明らかにする。これは、脳が数秒のうちに約100万個の項目にアクセスできることを示唆している。これは「情報」の外在的な定義であり、内在的な処理速度とはあまり関係がない。
生物学的ハードウェアが高い「内在的速度」を持ちうるにもかかわらず、問題解決を「非常に低い外在的速度」でしか提供しない理由は些細なことだ。これは、部分の特性が全体の特性ではないことを示している。
知能の「内在的処理」は、想像力、調整、計画など、さまざまな認知スキルを動員することに関係している。特定の作業ではこれらすべてのスキルが働く必要があるため、「外在的な情報処理」速度は遅くなる。
論文は作業を抽象的に定義し、「1ビットの作業情報」を処理するのに一様なコストを課している。これをコンピュータにも同じように適用すれば、小さなビット転送率が見つかるだろう。
私たちが一度に一つのことしか考えられない理由は、認識の問題なのかもしれない。言語が私たちの思考パターンを線形的で非同時的なものに強制している可能性がある。
10ビット/秒という速度については、実際にはもっと速くタイピングできる。意識的に処理している感覚情報の量も、はるかに多い。
この論文を読んでみることを勧める。興味深く、多くの疑問に答えてくれる。
人間の脳は優れたオペレーティングシステムだが、良いテキストエディタが不足している。
人間は通常の発話の間に最大39ビット/秒を伝達できる。10ビット/秒で人間の「スループット」を説明するのは不正確だ。
末梢神経系は、環境からギガビット/秒単位で情報を取り込める。これは、人間の行動として現れる小さな情報処理量と、その行動を支える巨大な情報入力との大きな差を定義している。
脳は、画像認識のような作業ではGPUよりもうまく機能しているように見える。これは、脳がGPUよりも1秒あたりに多くの作業を実行しているからかもしれない。
10ビット/秒が遅いという前提は、シリコン基板上に実装された汎用コンピューティングシステムと比較したときに遅いという意味だ。しかし、この前提は脳のスループットや存在の知覚に線形には変換されない。
「ビット」は、デジタル情報の生成物を処理または生成するときにのみ、人間の処理を測る適切な尺度となるだろう。私たちの身体システムは生化学的なウェアであり、ブール的な基礎では説明できない。これは、性別に関する古典的概念に対する社会の執着が抱える主要な問題の一つでもある。