人类一生所能获得的知识是否存在上限
在科技飞速发展的今天，我们常常惊叹人类智慧的伟大，同时也对大脑的奥秘充满好奇。本期节目，我们将探讨一个有趣的话题：人类一生所能获得的知识是否存在上限？答案可能令人吃惊，科学家经研究和计算发现，这个上限不仅存在，而且可能远比我们想象的要小。
大脑的复杂结构
我们的大脑是一个极其复杂而神奇的器官，包含超过 850 亿个神经元，约三分之一集中在大脑皮层。这些神经元相互交织组成复杂的神经网络，负责高级思维活动。过去，科学家认为我们仅利用了神经网络的极小部分，还有很大开发空间。
知识存储上限的研究
最近，美国加州理工学院研究人员在《神经元》学术期刊发表论文。他们通过严谨计算发现，即便从出生到生命尽头不停学习，最终能积累的“知识存储”可能仅 4GB。这数字令人吃惊，如今一个小 U 盘都能轻松装下这么多数据，让我们对大脑学习能力产生疑惑。
大脑处理信息速度
这背后原因要从大脑处理信息的速度说起。研究人员以打字和说话为例，英语中每个字符“信息量”约 1 比特。打字员每分钟打 120 个单词，每秒 2 个，每个单词约 5 个字母，信息处理速度约每秒 10 比特；口才流利的人每分钟说 160 个单词，信息处理速度每秒 13 比特。研究人员拓展研究范围，发现人类处理信息速度大致在每秒 5 比特到 50 比特之间，思考速度总体在每秒 10 比特左右。
信息接收与处理的差距
与我们对信息速度的高期待相比，大脑处理信息能力“缓慢”。关键不在于接收信息速率，周围神经系统每天从环境获取信息速率达每秒 Gbps 水平。以视觉系统为例，单个视锥细胞每秒传输 270 比特信息，一只眼睛有 600 万个视锥细胞，双眼视觉系统接收信息速度高达每秒 3.2GB。按每秒 10 比特计算，每天 24 小时学习到 100 岁，储存知识量不到 4GB。
人类演化中的优势
人类处理信息能力“低效”，为何能在演化中脱颖而出？研究人员解释，这与并行处理和串行处理的差异有关。周围神经系统靠并行处理接收信息，如视网膜每秒产生 100 万个输出信号，精确计算视觉图像局部后传输到初级视觉皮层。中枢神经系统处理信息采用串行方式，完成一个任务后才进行下一个，多个任务同时出现会进入“心理不应期”，专注一个任务忽略其他。大脑处理信息有选择性，只挑选部分信息处理，进入意识层面转化为记忆。大脑处理数据慢却需庞大神经元网络，是因日常生活和学习需频繁切换任务，整合不同神经回路信息。
串行处理机制的演化
中枢神经系统演化出串行处理机制，可追溯到演化早期。最早拥有神经系统的生物，大脑核心功能是检测气味分子浓度梯度判断运动方向，因生物同一时间只能在一个位置选一条路径，这种解决单一问题的架构演变成今天中枢神经系统的基础。记忆高手在比赛中的记忆秘诀也有类似机制，借助熟悉场景放置记忆项目，回忆时按顺序提取。研究人员认为人类思维可看作在抽象概念空间中导航的一种形式。
现实中的刺激需求
大脑处理信息速度相对自然环境变化有冗余，许多人在慢节奏生活中寻求刺激，如滑雪、电子游戏等能让大脑逼近处理极限，带来兴奋和满足感。但在电子游戏人机对战中，机器处理信息无速率限制，不对机器操作速度限制，人类玩家无法抗衡。
未来展望
随着计算技术进步，机器在各类任务中超越人类只是时间问题。自动驾驶技术全面取代人类司机时，交通基础设施可能彻底变革，因现有设施很大程度是为适应人类缓慢信息处理速度设计，未来可能禁止人类步行进入相关区域。
对脑机接口的探讨
论文作者对马斯克的脑机接口设备进行探讨。马斯克认为人类信息处理限制在于肉体带宽不足，提出通过高带宽接口将人脑和计算机连接，实现与人工智能无拘无束交流和共生。但作者认为这想法过于理想化，研究发现即便接入高带宽设备，人脑向计算机发信号速度仍只能维持在每秒 10 比特左右，这限制源于大脑基本架构，所以作者幽默表示马斯克用一部电话就够了。不过作者对脑机接口领域未完全失去信心，认为其未来发展方向不在于追求提升信息传输速率，而在于精准提供和解码重要信息，如帮助盲人感知、解码瘫痪患者运动意图、解码渐冻症患者语言信息等。
总结
看完这篇论文，也许人类不需要成为思维速度冠军也能在地球上生存和创新。与其盲目追求速度极限，不如专注于高效理解、选择和利用获取的有限信息。大脑虽在信息处理速度上有限制，但其独特思维方式和创造力是我们前进和发展的动力源泉。感谢观看本期视频，下期再见。
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