カリフォルニア工科大学の研究者らは、人間の思考速度が毎秒わずか 10 ビットであると推定しています。これはデータ速度が非常に遅いため、脳機能に関するさらなる研究の必要性を強調しており、脳とコンピューターのインターフェイスや人工知能に関する主張に疑問を投げかけています。

で 紙 [PDF] 「存在の耐えられない遅さ: なぜ私たちは 10 ビット/秒で生きているのか?」というタイトルでジャーナルに掲載 ニューロン 火曜日、カリフォルニア工科大学大学院研究員のジエユー・ジェン氏と生物科学教授のマーカス・マイスター氏が、人間の脳の認知的難問を探ります。

彼らは、内脳の思考処理が毎秒約 10 ビットであるのに、感覚情報を処理する外脳は 1 億倍の約 10 ビットで動作するのはなぜなのかと尋ねます。^{^9} ビット/秒。

著者らは、「これらの数字の明確な対照は依然として説明されておらず、脳機能の基本的な側面に触れています。私たちの存在のペースにこの速度制限を設定している神経基質は何でしょうか?なぜ脳は 10 ビット/秒を処​​理するのに数十億個のニューロンを必要とするのでしょうか?なぜ一度に一つのことしか考えられないのでしょうか？」

Zheng と Meister は、過去 1 世紀にわたってさまざまな行動や活動に対する人間の行動スループットについて行われた先行研究を分析することにより、思考速度の推定値 10 ビット/秒に到達しました。これらには次のものが含まれます。 2 進数の記憶 (4.9 ビット/秒)。 17 の異なる言語での音声 (39 ビット/秒)。英語の聴解 (13 ビット/秒)。オブジェクト認識 (30 ～ 50 ビット/秒)。スタークラフト (10 ビット/秒);タイピング (10 ビット/秒)。

これは、人類を示唆する以前の研究と一致しています。 約40ビット/秒の速度で通信します。

これは、人間の脳の記憶容量を見積もる際にも影響を及ぼします。研究者らによれば、人間が 10 ビット/秒の速度で 1 日 24 時間、100 分間データを吸収した場合、この記憶容量は 5GB のサムドライブに収まる可能性があるとのことです。年。

カリフォルニア工科大学の著者らは、人々は自分の内面の生活が、10 ビット/秒で実行される脳パイプラインによって可能になるリアルタイム音声で表現するにはあまりにも複雑すぎると考えたがることを観察しています。しかし、それは単なる幻想だ、と彼らは言います。

「なぜなら、我々は2つのうちのどちらかに従事することができるからです」^{^10} 次の瞬間に考えられる行動や思考をすべて同時に実行できるように感じます」と彼らは論文で述べています、「しかし実際には、それらは順番に起こります。」

しかし、人間の精神的スループットに関するこの幻想は、技術者がそれを信じているため、結果を招くと彼らは主張する。

たとえば、ニューラリンクの共同創設者イーロン・マスクは、彼の脳インプラント会社について次のように述べています。 2018年のインタビュー: 「ニューロリンクの目的は、帯域幅の問題があるため、脳への高帯域幅のインターフェイスを作成して、AI と共生できるようにすることです。指を介して通信することはできません。遅すぎます。」

Zheng 氏と Meister 氏は、脳との通信に高帯域幅のインターフェイスが必要であるとは考えていません。

「人間の認知速度に関してここでレビューした研究に基づいて、マスク氏の脳は約10ビット/秒でコンピューターと通信すると予測します」と彼らは書いている。 「ニューラリンク電極の束の代わりに、マスク氏は電話を使えばよいのです。そのデータ速度は人間の言語に一致するように設計されており、ひいては知覚と認識の速度に一致します。」

ニューラリンクはコメント要請に応じなかった。

マイスターがメールで伝えた レジスター 同氏は、テクノロジーコミュニティは思考の速度を考慮して脳の直接コミュニケーションの要件を再検討する必要があると考えていると述べた。

」[Musk] そのインタビューの中で、彼はこのインターフェースを誰でも、路上にいる人でも利用できるようにしたいと述べている」とマイスター氏は語った。私たちは、何があっても毎秒 10 ビットより速く考えることはできないという証拠はたくさんあると主張しました。したがって、ここでは大規模な再評価が役立つでしょう。」

昨年の MIT Technology Review 報告されました 思考の速度が脳インプラントの帯域幅に制限を設けることを認識すると同時に、特に運動ニューロンのモニタリングなどの技術を通じて、より高いスループットを適用できる潜在的なアプリケーション、特に身体機能の回復が可能であることも認めています。

しかし、Zheng 氏と Meister 氏は、感覚や運動制御に障害のある患者に対する高帯域幅のブレイン コンピューター インターフェイス (BCI) の必要性については懐疑的です。

彼らは、目に埋め込まれた電極アレイを使用してビデオカメラからの信号で神経節細胞を刺激し、視力を回復する取り組みを指摘しているが、それにはギガビット/秒程度のデータレートが必要だった。

「このアプローチは善意によるものではありましたが、まったく成功しませんでした。数十年にわたる努力の後、インプラントされた患者は全員、 法的に盲目のままである「このアプローチを支えた大手企業は現在廃業しており、患者たちは取り残されている」と彼らは指摘する。 放棄されたハードウェアを眼球の中に持ち込んでいる。」

より実践的なアプローチ (そしてもう 1 つは 2018年に導入に成功）彼らによれば、コンピュータに視覚的なシーンをリアルタイムで音声に翻訳させ、それを認知的に理解可能なデータ速度で言葉で説明させる必要があるという。

「感覚BCIと運動BCIの両方にとって重要な原則は、実際に脳との間でやりとりするのは1秒あたり数ビットだけで十分であり、それらは通常、ユーザーの頭にドリルで穴を開ける必要のないインターフェイスによって伝送できるということです。」著者らは主張する。

人間の脳が実際にどのように機能するかについてはまだ不明な点が多いが、人類の知識を進歩させる新たな発見の大きなチャンスがあると著者らは示唆している。

「重要なのは、たとえば、取り組んでいる特定のタスクが1秒間に数回切り替わるなど、複雑な行動の条件下で人間の脳を観察することです」とマイスター氏は述べた。 「私たちは現在、シミュレーションでの車の運転や脳のさまざまな領域のニューロンからの電極記録などの現実的な条件下で、人間の被験者を対象としたこのような実験を開始しています。しかし、ここでは新しい実験を計画する上で、さらに創意工夫と創造性の余地が大いにあります。」 ®