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    為什么大腦反應(yīng)這么慢?

    時間:2017/4/22 16:20:53 點擊:

    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)的時間里,得出一個復(fù)雜運算的結(jié)果。通過實驗,科學(xué)家還發(fā)現(xiàn)蒼蠅對外界刺激的反應(yīng)也很快。經(jīng)測量,它的神經(jīng)反應(yīng)僅需幾毫秒,而且還很精確。

    反觀人類的大腦,即使做一個很簡單的運算,也不會少于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(shù)百毫秒之上。相比之下,人類的大腦真是非常“拖沓”。那么,為什么人腦會這么慢呢?

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    大腦運算機制:大規(guī)模并行系統(tǒng)

    如果從電腦的原理來看,顯然大腦在運算時,要么“內(nèi)存”不足,要么產(chǎn)生了“電子”碎片和干擾,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,這時大腦會怎么反應(yīng)?最終又采取了什么措施?可能會有很多種情況。第一,大腦要判斷這是不是毒蛇,如果是毒蛇該怎么防護?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(zhuǎn)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,然后一擊斃命?第六,如果一把沒抓住蛇,下一步該怎么辦?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(wěn)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,然后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(shù)以百萬計的獨立運算。大腦是以大規(guī)模并行運算而構(gòu)造的,而且它也必須這么做,因為人類要在自然界生存下去。
    自然環(huán)境里充滿了很多不確定性,不知什么時候會遇到意外,這種隨機性根本無法預(yù)測。因此經(jīng)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(yōu)化選擇,使個體達到利益最大化,從而在不可測的環(huán)境中生存下來。所以在人類每一次行動之前,大腦已經(jīng)運算了許許多多可能的選擇及其后果,而且這些運算是在不到1秒的時間內(nèi)完成的,從這個角度來看,大腦的反應(yīng)速度還是十分驚人的!

    找到大腦運算延遲的區(qū)域

    在研究癲癇患者的病情時,科學(xué)家發(fā)現(xiàn)了這個重大成果。
    起初,科學(xué)家把電極臨時插入患者的大腦,只是為了觀測他們的病情,但后來卻有了意外發(fā)現(xiàn),而這個發(fā)現(xiàn)還很有價值。當(dāng)癲癇患者面臨選擇時,他們嘴里會重復(fù)某種音節(jié),有的患者手指則在不停擺動。在他們做決定的過程中,如果用電擊干擾內(nèi)側(cè)前額葉皮層(大腦皮層的一個重要區(qū)域),他們就會不由自主地加快選擇過程。只有干擾內(nèi)側(cè)前額葉皮層,才會有這種效果。
    另外,如果在內(nèi)側(cè)前額頁皮層內(nèi)部的不同區(qū)域進行精確地電擊干擾,還會帶來不同反應(yīng),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(jié)果令科學(xué)家十分欣慰,因為這種加速恰好與之前的預(yù)測相吻合?茖W(xué)家預(yù)測,大腦如果沒有時間“拖沓”,就會更早地決斷。
    因此科學(xué)家推論,人體所有的神經(jīng)反應(yīng)(如上面提到的逃跑、站住、打蛇等等)都是通過神經(jīng)元一個一個地相互傳遞、相互作用,最后上升到大腦。大腦是最高層次,在這里每一種神經(jīng)反應(yīng)都會得到最終的肯定或否定。其中,內(nèi)側(cè)前額葉皮層起著重要作用,這一區(qū)域似乎是所有神經(jīng)反應(yīng)的中央?yún)R集地,與大腦的反應(yīng)延遲有密切關(guān)系。如果內(nèi)側(cè)前額葉皮層遭到損害,反應(yīng)時間就會縮短,也就是說,大腦反應(yīng)速度會更快,更早地做出最終決定。當(dāng)然了,這將是以欠考慮為代價的,即“沖動的懲罰”。
    最終同一時間內(nèi),只有一種神經(jīng)反應(yīng)能得到大腦的肯定,大腦肯定之后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(xié)調(diào),器官機能不致紊亂。這個所有神經(jīng)反應(yīng)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(yīng)延遲,大腦才有時間對外界所有的可能選擇及其后果進行權(quán)衡,并最終做出最優(yōu)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(fā)發(fā)言”,不經(jīng)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(jīng)系統(tǒng)里,開了一個民主表決會,所有參會者都要發(fā)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,并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(jīng)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,美國道瓊斯工業(yè)指數(shù)突然莫名其妙地暴跌,從10867點猛然下跌到9869點,創(chuàng)造了歷史上單日下跌點數(shù)最大的紀(jì)錄。事后人們追查下來才發(fā)現(xiàn),當(dāng)天操作員失誤造成了一些意外情況,而電腦沒有能力應(yīng)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(yīng)那一天的特殊情況,更不可能像人類一樣輕松權(quán)衡外界的所有影響因素;蛟S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,以后如果再聽說電腦未來將統(tǒng)治人類時,我們應(yīng)該不會再相信了。

    作者:634233293 錄入:634233293 來源:原創(chuàng)
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