為什麼大腦反應這麼慢呢? 大腦運算機制是怎麼樣的?

2020-12-06 川北在線網

為什麼大腦反應這麼慢呢？ 大腦運算機制是怎麼樣的？

時間：2017-08-01 13:02   來源：《大科技》雜誌   責任編輯：沫朵

川北在線核心提示：原標題：為什麼大腦反應這麼慢呢？ 大腦運算機制是怎麼樣的？ 在世界金融中心的紐約股票交易中心，有一臺自動金融交易機。它同時也是一臺電腦，可以在1毫秒（即1/1000秒）的時間裡，得出一個複雜運算的結果。通過實驗，科學家還發現蒼蠅對外界刺激的反應也很快。經測量

　　原標題：為什麼大腦反應這麼慢呢？ 大腦運算機制是怎麼樣的？

 

　　在世界金融中心的紐約股票交易中心，有一臺自動金融交易機。它同時也是一臺電腦，可以在1毫秒（即1/1000秒）的時間裡，得出一個複雜運算的結果。通過實驗，科學家還發現蒼蠅對外界刺激的反應也很快。經測量，它的神經反應僅需幾毫秒，而且還很 。

 

　　反觀人類的大腦，即使做一個很簡單的運算，也不會少於200毫秒。實際上人腦的運算過程不僅緩慢還易變，而且基本都在數百毫秒之上。相比之下，人類的大腦真是非常「拖沓」。那麼，為什麼人腦會這麼慢呢？
 

　　大腦運算機制：大規模並行系統

 

　　如果從電腦的原理來看，顯然大腦在運算時，要麼「內存」不足，要麼產生了「電子」碎片和幹擾，致使被拖累變慢。實際上，真的如此嗎？

 

　　先看一個實例。假如人們外出登山時，路上遇到一條蛇，這時大腦會怎麼反應？最終又採取了什麼措施？可能會有很多種情況。第一，大腦要判斷這是不是毒蛇，如果是毒蛇該怎麼防護？第二，如果不是毒蛇，要不要上去打死它？第三，要不要站住不動，等蛇自己爬走？因為蛇是高度近視，感覺不到威脅它也不會出擊。第四，要不要轉身逃跑？跑的時候要不要以S形路線？因為蛇在S形路線上速度明顯減慢。第五，要不要以迅雷不及掩耳之勢，迅速伸手抓住蛇的頭頸部位，然後一擊斃命？第六，如果一把沒抓住蛇，下一步該怎麼辦？等等，或許還會有更多的可能選擇。這些都在一瞬間從大腦閃過，但是最終人們會選擇一個最穩妥的方案。

 

　　這就是大腦的工作原理，它會考慮面臨的所有可能情況，然後從中選擇一個最安全的措施。與電腦不同，人類大腦可以同時「運行」數以百萬計的獨立運算。大腦是以大規模並行運算而構造的，而且它也必須這麼做，因為人類要在自然界生存下去。

　　自然環境裡充滿了很多不確定性，不知什麼時候會遇到意外，這種隨機性根本無法預測。因此經過生命的長期演化，大腦的作用不是用來處理某個特定運算，而是從一個廣闊的可能性選擇中運算出一個最優化選擇，使個體達到利益最大化，從而在不可測的環境中生存下來。所以在人類每一次行動之前，大腦已經運算了許許多多可能的選擇及其後果，而且這些運算是在不到1秒的時間內完成的，從這個角度來看，大腦的反應速度還是十分驚人的！

　　找到大腦運算延遲的區域

 

　　在研究癲癇患者的病情時，科學家發現了這個重大成果。

 

　　起初，科學家把電極臨時插入患者的大腦，只是為了觀測他們的病情，但後來卻有了意外發現，而這個發現還很有價值。當癲癇患者面臨選擇時，他們嘴裡會重複某種音節，有的患者手指則在不停擺動。在他們做決定的過程中，如果用電擊幹擾內側前額葉皮層（大腦皮層的一個重要區域），他們就會不由自主地加快選擇過程。只有幹擾內側前額葉皮層，才會有這種效果。

 

　　另外，如果在內側前額頁皮層內部的不同區域進行 地電擊幹擾，還會帶來不同反應，比如有的癲癇患者說話語速會加快，有的手指活動頻率會加快。這個結果令科學家十分欣慰，因為這種加速恰好與之前的預測相吻合。科學家預測，大腦如果沒有時間「拖沓」，就會更早地決斷。

 

　　因此科學家推論，人體所有的神經反應（如上面提到的逃跑、站住、打蛇等等）都是通過神經元一個一個地相互傳遞、相互作用，最後上升到大腦。大腦是 層次，在這裡每一種神經反應都會得到最終的肯定或否定。其中，內側前額葉皮層起著重要作用，這一區域似乎是所有神經反應的中央匯集地，與大腦的反應延遲有密切關係。如果內側前額葉皮層遭到損害，反應時間就會縮短，也就是說，大腦反應速度會更快，更早地做出最終決定。當然了，這將是以欠考慮為代價的，即「衝動的懲罰」。

 

　　最終同一時間內，只有一種神經反應能得到大腦的肯定，大腦肯定之後就變成人的最終決定。只有這樣，人才能保證身體平衡動作協調，器官機能不致紊亂。這個所有神經反應的過程，好比是贏家通吃的一個競爭。為確保競爭公平，自然就會有一段時間來「公平展示」，這恰好就是大腦的拖沓。也正因為反應延遲，大腦才有時間對外界所有的可能選擇及其後果進行權衡，並最終做出最優化選擇。

 

　　決策機制：生命演化的智慧

 

　　很明顯，在人類大腦的決策機制下，如果不讓每一個可能的選擇都「發發言」，不經歷幾百毫秒的遲延，大腦就不會「下定決心」。好比在人體的神經系統裡，開了一個民主表決會，所有參會者都要發言，但是最終只有一個得到表決通過。

 

　　大腦的決策延遲是良性的，它在下一步行動之前抱著深深的懷疑傾向，並確保在行動之前排除一切可能的隱患。這是生命演化的智慧，一切都為了生存，是經歷漫長過程而形成的。

 

　　相比而言，電腦雖然快，但也有弊端。2010年5月6日，美國道瓊工業指數突然莫名其妙地暴跌，從10867點猛然下跌到9869點，創造了歷史上單日下跌點數最大的紀錄。事後人們追查下來才發現，當天操作員失誤造成了一些意外情況，而電腦沒有能力應對這些意外情況。

 

　　電腦本身沒有出一點兒錯，只是它的代碼程序相對單一，而且不夠靈活，無法適應那一天的特殊情況，更不可能像人類一樣輕鬆權衡外界的所有影響因素。或許電腦能圓滿完成的，都是那些有固定模式、簡單具體的事情。因此，以後如果再聽說電腦未來將統治人類時，我們應該不會再相信了。

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