- Die Geschwindigkeit der Informationsverarbeitung bei menschlichem Verhalten und in kognitiven Prozessen wird auf etwa 10 Bit pro Sekunde geschätzt
- Im Gegensatz dazu nimmt das menschliche Sinnessystem nachweislich etwa 1 Milliarde Bit an Informationen pro Sekunde auf
- Dieser enorme Unterschied (1 Milliarde zu 10) ist eines der größten ungelösten Rätsel der Neurowissenschaften
Experimentelle Belege für die Informationsverarbeitungsgeschwindigkeit
- Bei verschiedenen kognitiven Aktivitäten wie Tippen, Sprechen und Lesen wird durchgängig eine Informationsverarbeitungsgeschwindigkeit von etwa 10 Bit pro Sekunde beobachtet
- Selbst professionelle Gamer oder Spieler schneller Kartenspiele überschreiten dieses Niveau der Informationsverarbeitung nicht
- Auch bei verschiedenen kognitiven Funktionen wie visueller Wahrnehmung, auditiver Verarbeitung und Gedächtnis zeigen sich ähnliche Geschwindigkeitsgrenzen
Die Doppelstruktur von „äußerem Gehirn“ und „innerem Gehirn“
- Äußeres Gehirn: der Bereich, der hochdimensionale Informationen aus den Sinnesorganen parallel verarbeitet
- Inneres Gehirn: der Bereich, der nur eine geringe Menge an Informationen seriell verarbeitet, die für die Verhaltenssteuerung notwendig ist
- Die Unterschiede in Verarbeitungsweise und Geschwindigkeit zwischen diesen beiden Bereichen prägen die zentralen Eigenschaften der menschlichen Kognition
Implikationen und Vorschläge der Forschung
- Beim Entwurf von Gehirn-Computer-Schnittstellen müssen die Grenzen der menschlichen Informationsverarbeitungsgeschwindigkeit berücksichtigt werden
- Es ist nötig, die adaptiven Vorteile dieser Geschwindigkeitsbegrenzung im Verlauf der biologischen Evolution zu erforschen
- Um die menschlichen kognitiven Fähigkeiten zu verbessern, ist ein tieferes Verständnis der Informationsverarbeitungsmechanismen des inneren Gehirns erforderlich
Künftige Forschungsrichtungen
- Es sind detailliertere Untersuchungen zum seriellen Verarbeitungsmechanismus des inneren Gehirns erforderlich
- Das Verständnis des Informationstransfers zwischen äußerem und innerem Gehirn muss verbessert werden
- Weitere Forschung zur Möglichkeit paralleler Verarbeitung kognitiver Funktionen ist erforderlich
1 Kommentare
Hacker-News-Kommentare
Das Gehirn ist ein Universalcomputer; es ist seltsam, bei bestimmten Aufgaben oder Objekten nur die Information zu messen. Wenn man einen Rubik’s Cube ansieht, erkennt man nicht einfach nur die Position der Farben, sondern den Würfel selbst. Das zeigt die Fähigkeit des Gehirns, verschiedene Objekte zu erkennen.
Wenn man englischen Text eingibt, wandelt man Informationen nicht einfach nur in Text um, sondern wählt in diesem Moment die passendste Aktivität aus. Dazu gehört eine präzise Muskelkontrolle, die für Roboter schwer zu programmieren ist.
Wenn eine Frage gut formuliert ist, enthüllt jede Frage 1 Bit Information über etwas Rätselhaftes. Das deutet darauf hin, dass das Gehirn innerhalb weniger Sekunden auf etwa 1 Million Einträge zugreifen kann. Das ist eine extrinsische Definition von „Information“ und hat wenig mit der intrinsischen Verarbeitungsgeschwindigkeit zu tun.
Dass biologische Hardware trotz hoher „intrinsischer Geschwindigkeit“ Problemlösungen mit „sehr niedriger extrinsischer Geschwindigkeit“ liefert, ist trivial. Das zeigt, dass die Eigenschaften der Teile nicht die Eigenschaften des Ganzen sind.
Die „intrinsische Verarbeitung“ der Intelligenz hängt damit zusammen, verschiedene kognitive Fähigkeiten wie Vorstellungskraft, Koordination und Planung einzusetzen. Bei bestimmten Aufgaben müssen all diese Fähigkeiten zusammenarbeiten, weshalb die Geschwindigkeit der „extrinsischen Informationsverarbeitung“ sinkt.
Das Paper definiert Aufgaben auf abstrakte Weise und legt ein einheitliches Kostenmodell dafür an, „1 Bit Arbeitsinformation“ zu verarbeiten. Würde man dasselbe auf Computer anwenden, würde man ebenfalls kleine Bitraten finden.
Dass wir immer nur einen Gedanken gleichzeitig haben können, könnte ein Problem der Wahrnehmung sein. Vielleicht zwingt unsere Sprache unsere Denkmuster in eine lineare und nicht gleichzeitige Form.
Die Angabe von 10 Bit/s ist fragwürdig, denn tatsächlich kann man schneller tippen. Auch die Menge an sensorischen Informationen, die wir bewusst verarbeiten, ist deutlich höher.
Ich empfehle, das Paper zu lesen. Es ist interessant und liefert Antworten auf viele Fragen.
Das menschliche Gehirn ist ein hervorragendes Betriebssystem, aber es fehlt ein guter Texteditor.
Menschen können beim normalen Sprechen bis zu 39 Bit/s übertragen. Die menschliche „Durchsatzrate“ mit 10 Bit/s zu beschreiben, ist ungenau.
Das periphere Nervensystem kann Informationen aus der Umgebung im Gigabit/s-Bereich aufnehmen. Das definiert den großen Unterschied zwischen dem kleinen Informationsdurchsatz menschlichen Verhaltens und dem großen Informationsinput, auf dem dieses Verhalten beruht.
Das Gehirn scheint bei Aufgaben wie Bilderkennung besser abzuschneiden als eine GPU. Das könnte daran liegen, dass das Gehirn pro Sekunde mehr Operationen ausführt als eine GPU.
Die Annahme, dass 10 Bit/s langsam sind, ergibt sich aus dem Vergleich mit allgemeinen Computersystemen auf Siliziumbasis. Diese Annahme lässt sich jedoch nicht linear auf den Durchsatz des Gehirns und die Wahrnehmung des Daseins übertragen.
„Bits“ wären nur dann ein angemessenes Maß für menschliche Verarbeitung, wenn Menschen digitale Informationsartefakte verarbeiten oder erzeugen. Unsere Körpersysteme sind biochemische Wetware und lassen sich nicht auf boolesche Grundlagen reduzieren. Das ist eines der Hauptprobleme bei der gesellschaftlichen Fixierung auf klassische Konzepte von Geschlecht.