來源：梅斯學術 你是不是常常坐在辦公桌前，對著文件發呆半天寫不出一個字；話都到嘴邊了但突然又忘詞；手機拿在手里卻想不起原本要做什么？你是否經常感到大腦“轉不動”了，仿佛被“腦霧”籠罩，甚至出現“信息過載”或“大腦宕機”的情況？ 最新研究揭示了這一現象的根源：我們的感官系統能夠以每秒約10億比特的速度收集信息，但我們大腦的整體信息處理速度卻僅為每秒10比特（如果你每分鐘能打100個單詞，那么你的打字速度大約就是10比特/秒）。這意味著什么呢？如果把信息比作灰塵，感官系統收集信息的速度就像一個超級快的吸塵器，能瞬間吸入大量的灰塵；而大腦處理信息的速度就像一個慢吞吞的篩子，只能一粒一粒地篩選出有用的灰塵。如果把信息比作水滴，感官系統收集信息的速度就像一個巨大的瀑布，每秒有海量的水流下來；而大腦處理信息的速度就像一個滴管，每秒只能滴出一滴水。這種百萬倍的差距，解釋了為何我們只能“一心一用”，甚至面對復雜任務時感到“卡頓”。但這種巨大的反差在神經科學中一直是一個未解之謎。 那么大腦中究竟是什么限制了我們的行為速度？為何我們需要數十億神經元來支持如此低速的信息處理能力？文章通過多種實驗和理論分析，試圖解開這一謎團。 近日，美國加州理工學院生物學與生物工程系團隊在Neuron發表了綜述The unbearable slowness of being: Why do we live at 10 bits/s? ，該文通過信息論視角，剖析了大腦的“外腦”與“內腦”分工：外腦（感官與運動）以超高速并行處理海量數據，內腦（認知與決策）卻像蝸牛般串行篩選關鍵信息。這一發現不僅挑戰了“多線程思維”的幻想，還為腦機接口、人工智能設計提供了顛覆性啟示。 研究方法 信息論方法：文章采用信息論的方法來量化人類行為的信息處理速度。通過測量人類在特定任務中可能執行的動作范圍，并區分信號與噪聲，計算出信息率（以比特/秒表示）。 實驗測量：研究者通過多種實驗來測量不同類型行為的信息處理速度，包括打字、說話、閱讀、反應時間實驗等。實驗涉及經典實驗室實驗和現代電子競技比賽。 神經生理學測量：文章還回顧了神經生理學中關于神經元信息處理能力的研究，包括視網膜光感受器和動作電位神經元的信息傳輸能力。 跨物種比較：文章探討了不同物種的信息處理速度，比較了人類與其他動物（如昆蟲）的行為信息處理速度。 理論分析：文章分析了大腦的進化歷史，探討了大腦從控制運動到處理抽象概念的轉變，以及這種轉變對信息處理速度的影響。 研究結果 人類行為的信息處理速度（表1）：通過多種實驗測量，得出人類行為的信息處理速度約為10比特/秒。無論是打字、說話還是其他復雜任務，信息處理速度都保持在這個水平，例如英語聽力理解13比特/秒。 感官系統與行為的對比：人類的感官系統（如視網膜）能夠以每秒約10億比特的速度收集信息，但行為輸出的信息處理速度僅為每秒10比特。這種巨大的反差被稱為“慢速之謎”。 神經元的信息處理能力：單個神經元能夠以每秒幾個比特的速度傳輸信息，而大腦中有數十億神經元。然而，整體行為的信息處理速度仍然受限于每秒10比特。 進化歷史的影響：文章提出，大腦最初是為了控制運動而進化，這種進化歷史可能導致了大腦在處理信息時的串行模式，限制了多任務處理能力。（如同時聽多對話或并行思考多棋局是不可行的）。 外腦與內腦的差異：文章提出大腦可能存在“外腦”和“內腦”兩種模式。“外腦”處理高維度的感官和運動信號，而“內腦”則處理低維度的、與行為直接相關的少量信息。 可見大腦并非算力不足，而是進化塑造了“外腦-內腦”分工。外腦以超高速過濾環境信息，內腦則聚焦關鍵決策，但受限于串行處理。或許未來腦機接口無需追求千兆傳輸，只需傳遞10比特/秒的關鍵指令（如語音控制）。AI設計也可模仿“外腦”高效壓縮與“內腦”靈活決策的結合機制。 雖然我們活在“10比特/秒”的認知帶寬中，但可能這恰是自然選擇的最優解——足夠應對生存，卻也讓人類在機器時代顯得“緩慢而深刻”。 參考資料： https://doi.org/10.1016/j.neuron.2024.11.008