24 小時(shí)不間斷學(xué)習(xí)且不遺忘，一輩子也只有 4GB 的“知識(shí)儲(chǔ)量”？

科學(xué)家們最新研究，計(jì)算出了人類學(xué)習(xí)積累上限，就這么多~~（甚至還不如一塊 U 盤能裝）。

這是來(lái)自 Cell 旗下神經(jīng)科學(xué)頂刊 Neuron 上的一項(xiàng)工作，它提出了一個(gè)發(fā)人深省的悖論：

人類信息處理速度僅為每秒 10bit，而我們的感官系統(tǒng)卻能以每秒 10 億 bit 的速率收集數(shù)據(jù)。

由此，按照每秒 10bit 的速度來(lái)算，人類 24 小時(shí)不間斷學(xué)習(xí)且不遺忘，100 年儲(chǔ)存的知識(shí)也不過 4GB。

什么概念呢？來(lái)和大模型做個(gè)對(duì)比：

大語(yǔ)言模型每個(gè)參數(shù)就能存儲(chǔ) 2bit 知識(shí)，一個(gè) 70 億參數(shù)的模型就能存儲(chǔ) 140 億 bit 的知識(shí)。

△ 結(jié)論來(lái)自華人學(xué)者朱澤園“Physics of Language Models”系列論文

難怪研究人員還提出了一項(xiàng)推論：

隨著算力的不斷提升，機(jī)器在各類任務(wù)中的表現(xiàn)超越人類只是時(shí)間問題。

另外，按照這項(xiàng)研究的結(jié)論，馬斯克目前的腦機(jī)接口研究也有問題了。

研究人員表示：

我們預(yù)測(cè)馬斯克的大腦與計(jì)算機(jī)的通信速率大約為 10bit/s。與其使用 Neuralink 的電極束，不如直接使用電話，因?yàn)殡娫挼臄?shù)據(jù)傳輸率已經(jīng)被設(shè)計(jì)得與人類語(yǔ)言相匹配，而人類語(yǔ)言又與感知和認(rèn)知的速度相匹配。

一時(shí)間，這一系列驚人推論在學(xué)術(shù)圈各大社區(qū)引起廣泛討論。

美國(guó)知名醫(yī)師科學(xué)家、斯克里普斯轉(zhuǎn)化研究所創(chuàng)始人 Eric Topol 也忍不住下場(chǎng)轉(zhuǎn)發(fā)。

為啥我們一次只能思考一件事呢？

所以，結(jié)論如何得出的？

中樞神經(jīng)系統(tǒng)“串行”影響信息處理速率

簡(jiǎn)單說，要想計(jì)算人一輩子能學(xué)多少知識(shí)，我們得先從大腦處理信息的速度說起。

從對(duì)幾項(xiàng)日?；顒?dòng)（如打字、說話演講、擰魔方等）的評(píng)估來(lái)看，他們初步得出“大腦處理信息的速度約為 10bits / s”這一結(jié)論。

以人類打字為例，高級(jí)打字員每分鐘能打 120 個(gè)單詞（每秒 2 個(gè)），平均每個(gè)單詞按 5bit 計(jì)算，那么信息傳輸速率就是 10bits / s。

同樣，若以英語(yǔ)演講為例，如果將節(jié)奏控制在舒適程度 —— 講話速度為每分鐘 160 個(gè)單詞，則信息傳輸速率為 13bits/s，略高于打字。

再比如“盲擰魔方”這項(xiàng)競(jìng)技活動(dòng)，選手需先觀察魔方幾秒，然后閉眼還原。以一次世界紀(jì)錄的成績(jī) 12.78s 為例，其中觀察階段約 5.5s，由于魔方可能的排列數(shù)約為 4.3x1016≈265，則最終信息傳輸速率約為 11.8bits/s。

使用類似方式，作者估算了更多場(chǎng)景下的信息處理速度（從經(jīng)典實(shí)驗(yàn)室實(shí)驗(yàn)到現(xiàn)代電子競(jìng)技等），結(jié)果顯示為 5~50bits / s 之間。

由此也得出一個(gè)整體結(jié)論：人類思考的速度始終在 10bits / s 的尺度范圍內(nèi)。

按照這一標(biāo)準(zhǔn)，假設(shè)我們能活 100 歲，每天 24 小時(shí)不間斷學(xué)習(xí)（且剔除遺忘因素），那么我們最終的“知識(shí)儲(chǔ)量”也將不到 4GB。

事實(shí)上，與 10bits / s 形成鮮明對(duì)照的是 —— 人類感官系統(tǒng)以約 10 億 bits / s 的速率收集數(shù)據(jù)。

10bits / s VS 10 億 bits / s

具體來(lái)說，我們每天從周圍環(huán)境中獲取信息的速率就以 Gbps/s 起算。

舉個(gè)栗子，視覺系統(tǒng)中單個(gè)視錐細(xì)胞能以 270bits / s 的速度傳輸信息，而一只眼睛就擁有約 600 萬(wàn)個(gè)視錐細(xì)胞。

那么，光是雙眼視覺系統(tǒng)接收信息的速度就高達(dá) 3.2Gbps / s。照此推算，我們接收信息的速度與處理信息的速度之間的差距比值竟然達(dá)到了 108:1。

要知道，人類大腦里有超過 850 億個(gè)神經(jīng)元，其中三分之一集中在大腦皮層組成了復(fù)雜的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)。也就是說，明明單個(gè)神經(jīng)元就能輕松處理超過 10bits / s 的信息。

而現(xiàn)在所觀察到的現(xiàn)象卻與之不符，顯而易見，上述二者之間存在一定矛盾。

從神經(jīng)元本身的性能來(lái)看，它們具備快速處理和傳輸信息的能力，但這并沒有直接轉(zhuǎn)化為整體認(rèn)知速度的提升，說明還有其他因素在起作用。

那么，為什么人類信息處理速度如此之慢？

按照論文分析，原因可能在以下幾個(gè)方面：

最主要的，中樞神經(jīng)系統(tǒng)在處理信息時(shí)采用的是串行方式，對(duì)信息傳輸速率有所限制。

這里要提到并行處理和串行處理之間的區(qū)別。

所謂并行處理，顯然指多個(gè)任務(wù)同時(shí)進(jìn)行。以我們看東西為例，視網(wǎng)膜每秒會(huì)產(chǎn)生 100 萬(wàn)個(gè)輸出信號(hào)，每一個(gè)信號(hào)都是視網(wǎng)膜神經(jīng)元對(duì)視覺圖像局部計(jì)算的結(jié)果，由此同時(shí)處理大量視覺信息。

而在中樞神經(jīng)系統(tǒng)中，他們觀察到了一種“心理不應(yīng)期”（psychological refractory period）效應(yīng)，即同時(shí)面對(duì)多個(gè)任務(wù)，中樞神經(jīng)系統(tǒng)只將注意力集中在一個(gè)任務(wù)上。

當(dāng)然，他們也進(jìn)一步探究了出現(xiàn)“串行”背后的原因，結(jié)論是這與演化過程早期的神經(jīng)系統(tǒng)功能有關(guān)。

展開來(lái)說，那些最早擁有神經(jīng)系統(tǒng)的生物，核心利用大腦來(lái)檢測(cè)氣味分子的濃度梯度，以此判斷運(yùn)動(dòng)方向進(jìn)行捕食和避開敵人。長(zhǎng)此以往，這種特定功能需求使得大腦逐漸形成了“一次處理一個(gè)任務(wù)”的認(rèn)知架構(gòu)。

在進(jìn)化過程中，大腦的這種架構(gòu)逐漸固化，雖然隨著物種的進(jìn)化，大腦的功能越來(lái)越復(fù)雜，但這種早期形成的認(rèn)知架構(gòu)仍然在一定程度上限制了我們同時(shí)處理多個(gè)任務(wù)和快速處理信息的能力。

除此之外，還有理論認(rèn)為存在“注意瓶頸”等限制了信息處理。注意力是認(rèn)知過程中的一個(gè)重要因素，它就像一個(gè)瓶頸，限制了能夠進(jìn)入認(rèn)知加工階段的信息數(shù)量和速度，不過其具體運(yùn)作機(jī)制目前人類尚未完全理解。