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人間の脳の情報処理速度を数値化したところ、驚くほど遅かったことが判明

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 人間の脳は世界最高のコンピュータと言われることがある。だが、最新の研究で、その情報処理スピードを計測したところ、意外にもかなり遅いことが明らかになったそうだ。

 それよれば、人間の脳は1秒あたりわずか10ビットの情報しか処理できないという。機械のコンピュータが毎秒何兆ビットもの操作を実行しているというのに、世界最高のはずの生体コンピュータはなぜこんなに遅いのだろう?

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 確かなことはわからない。一つだけ明らかなことは、脳の仕組みについてまだまだ未知の領域が広がっているということだ。

人間の脳の情報処理にみられる不可解なギャップ

 人間の脳の情報処理速度を数値化することに成功したカリフォルニア工科大学の神経生物学者チームにとって疑問なのは、脳の処理速度と脳に入力される感覚情報との巨大なギャップだ。

 人体に備わった感覚センサーは並行して機能することで、1秒ごとに1兆ビットもの情報を集めている。

 毎秒10ビットという脳の処理速度は、そうした末梢神経が感覚情報を集めるスピードとは対照的だ。

 だが、それは毎瞬もたらされる数ギガビットの情報から、脳はわずか10ビットだけを取り出して、周囲の世界を認識し、どうするべきか決めているということでもある。

 処理速度が遅いというわりに、脳はそんな膨大な情報から必要なものだけをチョイスしているのだ。脳の情報処理が速いのか、遅いのか、よくわからなくなってくる。

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外脳と内脳、そしていくつもの疑問

 研究チームは、こうした脳の働きを「外脳」と「内脳」の2つに分けて考察している。

 「外脳」は、体の外側(つまりは世界だ)からやってくる刺激を処理する。「内脳」は、そうした情報を内側で処理し、世界を認知する。

 外脳と内脳の処理速度をこれほどまでに違うものにしている神経学的なメカニズムは不明だ。

 たとえば、人間の脳は800億以上のニューロンで構成されている。それらは数兆もの結合によってネットワークを形成し、世界最高のコンピュータと呼ばれるほどに素晴らしい能力を発揮する。

 一方、小さなミバエの脳につまっているのは、せいぜい10万個ほどのニューロンだ。それでも、飛び回って、食べ物を探したり、子孫を残すパートナーと出会うには十分よく機能してくれる。

 では人間の脳を構成する800億のニューロンを10万単位のユニットに分けて、それらを並列稼働させることで、超高速の情報処理スピードを実現することはできなかったのだろうか?

 そもそも800億以上のニューロンを用意しながら、毎秒10ビットの処理速度しか発揮できないというのはどうしたわけなのだろう?

 それを説明してくれそうな説得力のある仮説はない。今わかっているのは、私たちには思考について理解していないことが、まだまだたくさんあるということだ。

なぜ人間の脳の処理速度は遅いのか?

 だが、できるかどうかは別にして、研究チームはそもそも圧倒的な超高速処理など脳には必要がないのだと考えている。

 彼らによるなら、私たちの祖先はこの地上で生きていくために、”ゆっくりとした世界”を選んだのだという。

 その世界では、環境はゆったりとしか変化しない。だから命に関わるような最悪の状況にあったとしても、1秒あたりの10ビットの処理速度があればどうにかなる。

 たとえば、研究チームによると、目隠しをしたままルービックキューブを解くなら1秒あたり12ビットの処理速度があればいいという。

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目隠ししてルービックキューブを解くような離れ技でも、せいぜい毎秒12ビットの処理速度で事足りてしまう image credit:Pixabay

 リアルタイムストラテジーゲーム『スタークラフト』をプロレベルでプレイするなら、10ビット程度だ。この研究の論文を読むなら、一時的になら毎秒50ビットに達するかもしれない。

 いずれも凄いことだが、脳の処理速度という点で見れば、毎秒10ビットでかなりのことができてしまうことが、これらの事例からわかる。

 人間以外の種がどのくらいの速度で情報処理をしているのか調べた研究は限られている。だが、こうした証拠は、私たちが暮らす世界は、毎秒数ビットの意思決定で事足りる程度のスピードでしか変化しないという仮説を裏付けているようだ。

 この研究は『Neuron』(2024年12月17日付)に掲載された。

References: Scientists Quantified The Speed of Human Thought, And It's a Big Surprise : ScienceAlert / Thinking Slowly: The Paradoxical Slowness of Human Behavior - www.caltech.edu

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この記事へのコメント、22件

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  1. 10ビットってどういう計算?
    2の10乗で1024回計算してるってこと?
    だとしたらめちゃ早いけど遅いってなら違うよね
    どういう計算?

  2. 脳ミソがオーバーヒートすると人体は自壊するんだろうな。考えられるエラー処理の1つが鼻血や耳血。
    精神病として区分されている状態も脳の活動を抑制するクスリである程度抑えたり改善できたりするので、フル活動の状態だと人類が『1秒』として認識している世界も実際には認識している何倍もの微細な変化が起きているのだと思う。

    統合失調症の症例として挙げられる『幻聴』や『幻覚』といったものも部分的に脳の処理速度が上がることで本来は認識できない(してはいけない)状態を感じているのだと思うよ。

  3. 目に入る全ての情報を細かく認識してしまうとあっという間に処理も容量もパンクしてしまうからいい感じに簡略したりいい加減にやる部分が脳にはあるというか必要になったという感じかな?そこを突いたのが某猫型ロボットの「石ころ帽子」や某蟻兵の「神の不在証明」とか

  4. これは昔から言われてるやつだけど、人間は計算速度はめちゃくちゃ遅いけど、使ってる計算式の質がめちゃくちゃ良いとされている
    機械は逆に計算速度がめちゃくちゃ早いけど、使ってる計算式の質がめちゃくちゃ悪いとされている
    この2つの組み合わせがかなり拮抗してて、どれだけ計算量で力押ししてもAIが人間の計算式の質を上回ることがかなり難しく、特定分野にのみ特化した計算式の研究をしたらその部分では人を超えられる、っていうのが近年のAI環境だったりする

    こんな感じなので、人の処理速度は遅いものだし、強みは別にそこじゃないんだよな

    1. どこで言われてるの?
      それがわかってるなら質のいい計算式をAIにさせればいいのでは?

      1. 人間(というか動物全般)の脳は、
        「さぼる」「楽をする」ことにかけてものすごく発達しているとはよく聞くな。

        地図上に2点とって、「最短の道順を求めろ」と言われたら、
        人間は早そうな2~3候補に絞って比べるけど、
        コンピュータは「そんなもん明らかに遠回りだろ」みたいな組合せでも
        分岐点の数ごとに考え得る全てのパターンを逐一計算して
        その中の最適解を返す、と。
        で、人間がいきなり2~3候補に絞る決め手は、
        「見りゃ分かるだろ」「なんとなく勘で」「経験論」って感じの
        何らかの処理はしてるんだろうけど言語化しにくい過程。

        そんな調子だから、チェスや将棋に機械が勝つのも
        演算能力の物量のわりには結構長い年数がかかったし、
        今でもたまに人間の側が定石を外した奇手をとると混乱して負けたりする。

    2. アーキテクチャの実装されてる数の違いでしょうかね
      記事では脳にはまだ分からない部分があると書いてあるのは、そういう意味なのでは。
      人間は生まれた時からいろんな計算式を既に持ってるけど
      コンピュータはある計算に対し常にオンデマンドで因数分解してるようなもんだと思う
      巷のAIとかLLMとかディープラーニングはその計算式を導き出すもので
      計算したり、計算式を導き出してるのはお馬鹿ちゃんだけど高速なコンピュータなんだと思う

  5. >機械のコンピュータが毎秒何兆ビットもの操作を実行しているというのに

    とあるけどなんで比較?
    車も電車も時速100km超えるのに人間ときたら…とは言わないじゃん

    1. 処理速度では機械に劣るのに、パフォーマンスでは人間の脳の方が優れているから不思議だって話だろう

      「機械と比べて人間ときたら・・・」なんて話ではない、その逆

  6. 遅い理由というか遅くてもいい理由はやっぱり集団で力を発揮してきたからじゃないかな
    人間の処理能力で充分なんだよ

    1. とはいえ、人間は、その「無駄」かどうかの初期分別を誤ると
      「思い込み」や「錯覚」にやられるリスクもある。

  7. 遅いから『大体』とか『おおよそ』みたいなので補ってる
    これがとても優秀なんだな

  8. スパコンが演算にどれだけ莫大な電力を使うかを考えれば、遅い理由がコストの問題であることは誰が考えたって明白だよ。
    いかに効率よく情報処理をするか、を30億年試行錯誤してたどり着いたアナログコンピュータ現行最強スペック機種が人類なんだから、開発されてわずか数十年のデジタルコンピュータが同じことできなくて当然。
    アナログコンピュータはまだその原理すらほとんど分かってないんだし比較すること自体、なんかズレてる。

  9. 脳内の天使と悪魔がみたいなのよくあるけど、実際は彼らはもっと沢山いて仲良しで、並列計算結果で膨大な仮説の中から近そうな結論を選ぶ能力に長けてるとかだとコスト少なくて済むよね。現実の会議もそうあってほしいものじゃ。

  10. 遅くても、今のところそれで間に合っているから困らない
    どんなに処理が完璧で早くても、車の自動運転がまだまともに使えないのはなぜなんだろうね
    私は人間のほうが処理能力が優れていると思う

    1. ABS(アンチロック・ブレーキ・システム)なんかに絞ればコンピューターの方が優れてるし、比較する物差しの数が足りなくて議論できない感じする。定性的議論じゃなくて定量的議論に必要な概念が圧倒的に足りない。

  11. 判断するときの直感は数値化できないからな
    その分抜いたら遅くて当然

  12. ミギーも「心に余裕(ヒマ)がある生物!なんと素晴らしい!」って言ってるしな
    いとまがある事で単なる処理能力ではない能力を獲得したのだろう

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