V současném světě nás fascinuje nepředstavitelná rychlost výpočtů. Zálibně sledujeme soupeření ohromujících superpočítačů a tajuplných kvantových počítačů a těšíme se, až prolomí základní tajemství života, vesmíru a vůbec. Zároveň do toho vstupují organické počítače, které sice mohou poněkud zavánět, ale také počítají nesmírně efektivně a mají komicky nízkou spotřebu energie.
Když si ale představíme, že takovým organickým počítačem je i náš mozek, jak rychle vlastně počítá? Kolik mozek za určitou dobu zpracuje nul a jedniček, tedy v jejich biologické podobě?
Zní to jako záludná otázka. Ovšem, jak se zdá, biologové na Caltechu nejsou z těch, co by se zalekli podobné výzvy. Spočítali to a dospěli k tomu, že lidské myšlení, natož v dnešním světě, který nám rychle plyne mezi prsty, je vlastně úplně zoufale pomalé. Vyšlo jim, že lidské myšlení zpracovává informaci rychlostí zhruba pouhých 10 bitů za sekundu. Je to jako výsměch Matičky Přírody, i vzhledem k tomu, že naše senzory sbírají data z okolí asi tak 100 milionkrát rychleji.
Markus Meister a jeho kolegyně Jieyu Zhengová se museli poprat především s tím, jak vlastně vyjádřit jeden bit informace zpracovávané lidským myšlením. Důmyslně k tomu využili typické lidské aktivity, při nichž lze odhadnout „jednotky“ informace a rychlost, s jakou je zpracováváme. Určili, že při profesionálním psaní na stroji či počítači je to asi 10 bitů za sekundu, zatímco při mluvení až 13 bitů za sekundu, skládání Rubikovy kostky asi 11,8 bitů za sekundu nebo třeba při zkušeném hraní hry Tetris to dělá asi 7 bitů za sekundu.
Badatelé z toho odvodili, že lidské myšlení funguje zhruba rychlostí 10 bitů za sekundu. Podstatně víc nezvládneme, ani kdybychom se rozkrájeli. Jsme hrozně pomalí a to nejen v porovnání se syntetickými datovými přenosy, jako je staré dobré Wi-Fi. Jsme absurdně pomalí i vzhledem k našemu vlastnímu wetwaru. Lidské oko generuje informaci rychlostí cca 1,6 miliard bitů za sekundu. Přenos optickým nervem do mozku to sice zpomalí asi na 100 milionů bitů za sekundu, ale i proti tomu je naše myšlení jako paralyzovaný lenochod.
Jak říká Meister, s doslova hmatatelným despektem, v každém okamžiku si naše tupé myšlení extrahuje z bilionů bitů informace, které na něj prší ze všech stran, jen směšných 10 bitů, s nimiž pracuje myšlení. Mozek samozřejmě dělá i jiné věci než myšlení, které jedou automaticky mimo naše vědomí. Zjevně je moc dobře, že nemusíme myslet na dýchání a srdeční tep, protože našich 10 bitů za sekundu by se už asi na nic jiného nezmohlo.
Proč jsme tak pomalí v myšlení? Jednotlivé neurony mohou zpracovávat informaci mnohem rychleji. Jak se ale zdá, vědomí je omezené na nízkou provozní rychlost. Je to nepochybně zátěž evoluční historie, ostatně jako všechno v našem mozku. Lidský mozek není pečlivě zkonstruovaný superpočítač, ale improvizovaná hromada rosolu, kterou tvarovaly roztodivné evoluční tlaky dlouhé miliony let.
Pokud má Meister s kolegy pravdu, tak to znamená, že je v podstatě marné doufat, že lidské kognitivní schopnosti dramaticky vylepší nějaké neuralinky nebo podobné věci, co se nám teď budou snažit vkládat do hlav. Ať si je čip v hlavě rychlý jak chce, jeho rychlost vždycky zbrzdí náš upatlaný wetware se svými komickými 10 bity za sekundu. Tím není řečeno, že nikdy nedosáhneme rychlejšího myšlení, ale nejspíš to nebude naše myšlení. Budeme na to muset oklikou, třeba přes umělé inteligence nebo podpůrné syntetické mozky, jejichž omezení, doufejme, nebudou tak děsná.
Video: World Wide Neuro | Sussex Vision Series - 25/05/2022 - Markus Meister
Video: Dimensionless Numbers in Brain Science
Literatura
Zelená je v pořádku, to jen naše myšlení z ní dělá rizikovou
Autor: Josef Pazdera (28.05.2017)
Větší lidské mozky upřednostňují centra myšlení
Autor: Dagmar Gregorová (09.06.2018)
Brainoware je hardware s připojeným živým organoidem mozku
Autor: Stanislav Mihulka (11.12.2023)
Neuromorfní monstrum DeepSouth bude simulovat výkon lidského mozku
Autor: Stanislav Mihulka (14.12.2023)
Kompletně zmapovaný mozek octomilky by zasloužil Nobelovku
Autor: Stanislav Mihulka (05.10.2024)
Diskuze:
Definice
Stanislav Kaderabek,2024-12-20 13:11:05
Potřeboval bych poradit z definicí, protože nerozumím tomu, co naměřili. Vím, že je to možná ve videu, ale neumím natolik anglicky, abych to pochopil, tak se omlouvám.
Když si představím mozek jako organický počítač, nebo lépe síť. Co je v článku myšleno myšlením? Vědomé myšlení? Ta síť jistě zpracovává většinu těch signálů, co přicházejí, ale nevědomě, předpokládám. Takže vědomí v té síti si mohu představit jako jeden konkrétní počítač. A ten z té sítě zpracovává 10 bitů/sek. Koukám se na to dobře?
A jak je to s pamětí, vědomí používá k práci krátkodobou paměť, je v těch 10 bitech i přenos z dlouhodobé do krátkodobé? Protože jestli ne, tak se do vědomí dostanou i výsledky nevědomých částí a ty nejsou započítané, ne?
Nebo se na to koukám úplně špatně?
Pochybný závěr
Pavel Trávník,2024-12-20 12:04:59
Autoři zaměnili rychlost komplexu přenosu informace z mozku k efektorům plus reakce těchto efektorů za rychlost myšlení. Naprosto zásadní omyl.
Potenciál 100 Hz * 10 na 15
Mintaka Earthian,2024-12-20 01:21:34
Vsadil bych se, že to páni vědci vzal za špatný konec a odbornou diskuzí by jejich vybádané "šokující poznatky" neprošly.
Pokud takový "výzkum" nezačnou velmi detailní definicí "myšlení" a vymezení toho co vlastně chtějí kvantifikovat, tak asi těžko mohou dospět k relevantnímu výsledku.
Když jsem byl žákem ZŠ, tak nás souškačitelka přesvědčovala, že rozdíl mezi lidmi a člověkem je v tom, že lidé "přemýšlí" zatímco zvířata jednají instinktivně.
S tím jsem se tedy nebyl ochoten smířit a kontroval jsem tím, že v tom případě i my jednáme instinktivně, když se ráno probudíme, oblečeme, nasnídáme a jedeme do školy.
Nesmiřuji se tedy ani s těmi 10 bity/sec už jen pro to, že jsem schopen si během jedné sekundy přestavit třeba osla spokojeně si plavajícího v duhovém pudinku v bazénku ze zlata na Marsu.
A nedovedu si představit, že bych to zvládl s 10 bity ani za 10 bytů v Praze.
Re: Potenciál 100 Hz * 10 na 15
Martin Novák2,2024-12-20 09:51:17
Nesmysl to je, bit je málo, ale celý vzor (jako obraz, tvar nebo slovo) je zas moc. Kdyby to bylo 10 bytů už by to znělo pravděpodobněji.
Možná ale že jenom podceňujeme kompresi neuronové sítě a je možné v 10 bitech vyjádřit rozdíl mezi chodcem před autem a stromem v pozadí. Ale spíš je zpracování informací vysoce optimalizované a prudce zrychlí v krizové situaci, navíc to zkrátí reflexy.
Mozek se přizpůsobuje nárokům. Kdo vyrůstal bez počítačových her nebude dobrý ve Fortnite kdyby se rozkrájel.
Antonín Tesařík,2024-12-20 01:07:29
Jieyu Zheng je krásná bytost, bez ohledu na to, jak rychle pracuje její hardware. Efektivnost myšlení se nezakládá jen na rychlosti, ale na výběru preferencí. Superpočítač probírá všechny možnosti, lidský mozek jen ty nejkrásnější
Jan Kočvara,2024-12-19 23:28:46
Přijde mi to zvláštní experiment.
Kdyby byl člověk tak pomaly, proč by až donedavna porážel počítače v kombinatoricky náročných úlohách jako šachy nebo go? Lidské myšlení dokáže zpracovávat ohromné množství informace naráz - třeba pouhé řízení auta je velmi netriviální úloha, jak ostatně vidíme, když se nyni automobilky snaží o autonomní vozidla.
Lidské vědomé myšlení (proud myšlenek) je pomalé, ale skutečné přemýšlení ("čekání na nápad") je na pozadí, není formulované. To je v psychologii známé.
jsem duší technik
Standa Hořejší,2024-12-19 20:34:24
proto mírně pochybuji o správnosti navrženého konceptu pokusů.
Jedna věc je rychlost snímání podnětů z okolí nebo zevnitř organismu lidskými smysly (opravdu úžasná, ani jsem netušil, že by to mohlo být ve vyšších stovkách MB/s), druhou věcí je, k čemu a která část našeho lidského HW tyhle informace zpracovává. Pokud jde o "udržení se naživu" (dýchat, trávit potravu apod.), patrně rychlost zpracování těchto dat s tou, která je v článku odhalena jako rychlost myšlení nijak nesouvisí. Pro jakési přiblížení tohoto zpracování "dat" nasnímaných našimi smysly či receprory bych ho (podle mého názoru) připodobnil k analogovým počítačům (ano, musíme jich v sobě mít obrovské množství), které "řeší" nejrůznější úlohy, ale asi bych je nenazval myšlením. Rychlost těchto zpracování dat bude obrovská (jak to u analogových procesů může být).
Pokud se pokusy dle článku zabývaly nějakými výstupy vědomého přemýšlení a vzaly v potaz za základ rychlost zpracování informací mozkem při činnostech jako psaní na stroji anebo rukou, tetris apod., tak, podle mého názoru, nemusí být zjištěná rychlost vůbec rychlostí přemýšlení, ale jen rychlostí plnění převodníku "ruka - papír" potřebnými signály, jde o cílevědomé zahájení určitého pohybu pro dosažení výsledku (zvednutí ruky, stisku té které klávesy psacího stroje, škrt pera po papíru nebo u počítače např. pohyb po touchpadu).
Co dělá mozek v mezičasech (když vydal pokyn a ruka se pohne) do dalšího okamžiku, kdy se pohyb ruky bude muset nějak korigovat (směr, rychlost, síla pro úhoz či pro tah perem po papíru)? To, pokud vím, se pořád jaksi neví... viz řada článků na téma "svobodná vůle" (některými badateli bylo poukázáno na fakt, že ani pořádně neznáme/nerozumíme procesům v mozku účastnících se volního jednání).
Možná, že se v pauzách jednoho "pomalého" procesu, jakým je např. vedení ruky po papíře, zabývá mozek přemýšlením o něčem jiném, nebo čímsi jiným, co ani rozpoznat jako přemýšlení dnes věda neumí (pracuje v režimu muslitasking) a obávám se, že se nikdy nedovíme, která část mozkem řešených úloh je myšlení, jehož výstupem je fakt, badatelskou obcí považovaný za výsledek myšlení, které bylo iniciováno pokusem.
Anton H,2024-12-19 20:24:14
Nechápem, ako mohol autor porovnávať výkon mozgu s počítačmi, pracujúcimi v binárnej sústave. Mozog je skôr analógový počítač. Primitívny analógový počítač dokáže vyriešiť sústavu nelineárnych diferenciálnych rovníc n - tého stupňa v reálnom čase, čo nikdy nedokáže ani ten najvýkonnejší superpočítač, pracujúci v binárnom kóde. Navyše v mozgu sa spracovávajú stovky miliónov analógových informácií paralelne, čo by bolo ekvivalentom počítača so stovkou miliónov procesorov. Na fungovaní mozgu je fascinujúce, že pri "analógovom" spracovaní informácie zákonite dochádza k chybám. Evolúcia vytvorila mechanizmus, pri ktorom mozog s týmito chybami automaticky počíta a dokáže sa s nimi vysporiadať, aj keď došlo k poškodeniu informácie a dokonca aj k fyziologickému poškodeniu časti mozgu.
Re:
Martin Novák2,2024-12-19 21:43:23
Mozek není analogový. Jednotlivé neurony odpalují vzruchy. Buď je neuron excitovaný nebo není. Nic mezi tím. Tak analogový signál nevypadá. Navíc jak excitace tak základní stav mají jednu danou hladinu, prostě 1 nebo 0.
Re: Re:
Standa Hořejší,2024-12-19 22:12:21
Představa majoritní funkce neuronu pro myšlení by mohla vzít "za své" stejně, jako vzala za své představa o lidské paměti. Také podpůrné buňky mozku hrají v otázce paměti zcela rozhodující úlohu, viz https://www.osel.cz/13778-podivuhodne-astrocyty-v-mozku-ukladaji-vzpominky-jako-ziva-kartoteka.html)
Nechci být v pozici člověka co "vidí za roh", ale výzkum mozku dá vědcům ještě mnoho zabrat a jasná tvrzení (digitální/analogový) ještě několikrát přepíší.
Re: Re:
D@1imi1 Hrušk@,2024-12-20 05:00:09
Přenos signálu mezi neurony je digitální, ale jak se informace zpracovává v neuronu samotném je nejasné. Neuron má mnoho vstupů a mnoho výstupů. Podle jakých "vzorců" se rozhoduje ten výstup, asi zcela probádané není. Nebo se pletu? Předpokládám, že ten "výpočet" v neuronu bude závislý i na hladině různých hormonů, živin, kyslíku aj.
Re: Re: Re:
Martin Novák2,2024-12-20 09:31:34
Neuron má mnoho vstupů ale jenom jeden rozvětvený výstup. Na úrovni živin záleží jenom v naprosto krajních podmínkách - halucinace z hladu a nevyspání, křeče z nedostatku vápníku...
Neuron samotný využívá do krajnosti fyzikální zákony, takže jako odpověď na nedávnou otázku jestli žijeme v nejlepším možném vesmíru je nejspíš odpověď že kdyby se cokoliv změnilo ve fyzikálně-chemických zákonech tak mozek prostě přestane fungovat. Drogy ve skutečnosti ovlivňují mozek velice málo a v okrajových oblastech (třeba jenom přeruší odbourávání použitého neurotransmitteru takže se začne hromadit), proto se to dá přežít (a to ještě jenom většinou, ne vždycky).
Re: Re: Re: Re:
D@1imi1 Hrušk@,2024-12-20 11:03:10
Dobře, výstup je jen jeden, ale hlavní otázka zůstává - podle jakého vzorce se neuron rozhodne, jestli vzruch předá nebo nepředá? Zběžně jsem prolítl, co píšou aspoň na české wiki a řekl bych, že půlku informace vynecháváte. Membrána neuronu má části, kde převažují buď chemicky řízené kanály (nazvěme je analogové) nebo elektricky řízené kanály (nazvěme je digitální):
"Membrána, na které převažují chemicky řízené iontové kanály (tj. postsynaptická membrána), je drážditelná chemickými podněty, především mediátorem. Odpověď na toto podráždění může být dvojí:
- Depolarizace – zvýšení permeability pro sodné, draselné a chloridové ionty
- Hyperpolarizace – zvýšení permeability pro draselné a chloridové ionty
To způsobí lokální změnu membránového potenciálu (místní podráždění) membrány. Ještě ale nedochází k šíření podráždění. Depolarizace membrány působí excitačně, hyperpolarizace naopak inhibičně. Chemicky řízené iontové kanály jsou rozhodující pro vzrušivost neuronu, díky nim dochází k modulaci signálu.
Membrána, na které převažují elektricky řízené iontové kanály, reaguje na podráždění podle zákona „vše nebo nic“. Buď reaguje vzruchem, nebo ne, a pokud ano, tak s nejvyšší možnou intenzitou."
https://cs.wikipedia.org/wiki/Neuron
Pro přispívání do diskuze musíte být přihlášeni
