人類終其一生在學(xué)習(xí)，但其實(shí)大腦只能存住4GB？

生活中，我們常聽到一句激勵(lì)之語，即“人類大腦有無限潛能”。但你真的認(rèn)真想過這句話的合理和正確性嗎？

從物理層面上看，人類大腦中存在近千億個(gè)神經(jīng)元，每個(gè)神經(jīng)元又與其他神經(jīng)元相連，形成了極為復(fù)雜的信息處理網(wǎng)絡(luò)。即便如愛因斯坦般全人類公認(rèn)的天造英才，其大腦的使用率也僅僅達(dá)到約10%而已。由此推斷，以上表述毫無問題。

緊密相連的神經(jīng)元

但同時(shí)大家似乎忽略了一件事情，如果將大腦比作精密運(yùn)轉(zhuǎn)的計(jì)算機(jī)，龐雜的信息網(wǎng)絡(luò)就如同“接收器”“傳感器”，只能驅(qū)動(dòng)接收與感知信息的能力，卻難以干預(yù)“CPU”和“內(nèi)存卡”，也就是信息處理與儲(chǔ)存的問題。那么如果計(jì)較起來，結(jié)果如何？

最近，一篇發(fā)表于《神經(jīng)元》（Neuron）的觀點(diǎn)性論文給出了一種答案。來自美國加州理工學(xué)院的研究人員經(jīng)過計(jì)算提出了一個(gè)讓人多少有些氣餒的理論：即使人類從出生到去世不停地學(xué)習(xí)，最終積累的“知識(shí)存儲(chǔ)”可能也只有區(qū)區(qū)4吉字節(jié)（GB），甚至比不過一枚隨身攜帶的小小U盤。但這意味著人類沒有自己想象中那樣聰明嗎？顯然也不是。

“無限傳感器配上單核處理器”

首先，我們必須了解，人類大腦是現(xiàn)代科技手段最難探索并解析清楚的器官，沒有之一。因此，如果試圖計(jì)算人類一生對(duì)信息的極限存儲(chǔ)量，只能通過對(duì)幾個(gè)物理量的模擬。其中起到關(guān)鍵性作用的就是大腦的信息處理速度。

對(duì)此，加州理工學(xué)院的研究團(tuán)隊(duì)選擇以打字和說話這兩種日常活動(dòng)為例。英語中每個(gè)字符的“信息量”（熵）大約是1比特。如果一個(gè)打字員每分鐘能打120個(gè)單詞（平均每秒2個(gè)單詞），而平均每個(gè)單詞大約由5個(gè)字母組成，那么打字員的信息處理速度大約是每秒10比特。即便是信息速率更高的口頭表達(dá)，按每分鐘說160個(gè)單詞計(jì)算，也不過是每秒約13比特，甚至即便是可以每分鐘敲擊千次按鍵的電競(jìng)職業(yè)選手，且再假設(shè)他處于比賽最激烈的時(shí)刻，信息處理速率也不過每秒16.7比特。

綜上可以得出，人類思考速度的平均值大約維持在每秒10比特的尺度。這樣便可順勢(shì)算出：即便一個(gè)人每天24小時(shí)不間斷地學(xué)習(xí)，完全不會(huì)遺忘任何記憶，還能這樣活到100歲，那么他最終儲(chǔ)存的知識(shí)也不足4GB。

大腦存儲(chǔ)

然而有人質(zhì)疑，10比特平均值的科學(xué)含量，因其非常反直覺。畢竟，人類一直標(biāo)榜自己思考速度飛快。尤其在當(dāng)今信息爆炸的社會(huì)背景下，不少人號(hào)稱自己“二倍速追劇都嫌慢”；又或是當(dāng)看到網(wǎng)盤下載速度停留在每秒幾千比特（Kbps）時(shí)，大概就會(huì)氣得想把電腦直接砸掉……這樣一對(duì)照，顯得人類如此“雙標(biāo)”，這合理嗎？

意外的是，也很合理。雖然人類大腦的信息處理和存儲(chǔ)能力多少有些辜負(fù)期待，但奇妙之處在于，我們的周圍神經(jīng)系統(tǒng)每天從環(huán)境中獲取信息的速率極快，可達(dá)到每秒吉比特（Gbps）。打個(gè)比方，視覺系統(tǒng)中單個(gè)視錐細(xì)胞能以每秒270比特的速度傳輸信息，而僅一只眼睛就擁有約600萬個(gè)視錐細(xì)胞。也就是說，光是雙眼視覺系統(tǒng)接收信息的速度就高達(dá)每秒3.2吉比特。如此一來，人類接收信息的速度與處理信息的速度之間的差距被拉到了驚人的108:1。

“強(qiáng)大的傳感器配上單核處理器”，或許還真就是人類大腦的宿命……

中樞神經(jīng)為什么選擇“慢工出細(xì)活”

隨之，一個(gè)更大的謎團(tuán)浮出水面：人類憑借單核處理器還能從漫長的演化過程中脫穎而出、制霸物種？研究人員指出，的確是，因?yàn)檫@樣的速度已經(jīng)能夠滿足生存需求了。畢竟，人類所面對(duì)的環(huán)境大多變化相對(duì)較緩，而這一“緩慢”的處理能力已經(jīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出了應(yīng)對(duì)這些變化的基本需求。

必須為大腦的中樞神經(jīng)系統(tǒng)正名的一點(diǎn)是，人家是真正的“慢工出細(xì)活”?？傮w來說，人類的神經(jīng)系統(tǒng)大概分為兩種對(duì)待信息的方式，一是并行處理、二是串行處理，可參照電路的并聯(lián)及串聯(lián)來理解。那么差異也顯而易見，即前者同時(shí)工作，后者只能忙完了一個(gè)再忙一個(gè)。

“串聯(lián)”與“并聯(lián)”

推及身體，我們的周圍神經(jīng)系統(tǒng)正是依賴并行方式來接收信息的。例如，視網(wǎng)膜每秒會(huì)產(chǎn)生100萬個(gè)輸出信號(hào)，每一個(gè)信號(hào)都是視網(wǎng)膜神經(jīng)元對(duì)視覺圖像局部計(jì)算的結(jié)果，這些信號(hào)隨后會(huì)被傳輸?shù)匠跫?jí)視覺皮層加工處理。但是，中樞神經(jīng)系統(tǒng)在處理信息時(shí)采用的卻是串行方式，當(dāng)多個(gè)任務(wù)同時(shí)出現(xiàn)時(shí)，中樞神經(jīng)系統(tǒng)會(huì)經(jīng)歷所謂的“心理不應(yīng)期”（psychological refractory period），只將注意力集中在其中一個(gè)任務(wù)上。這種機(jī)制解釋了為何在嘈雜的環(huán)境中，人類仍能專注于特定的對(duì)話。

另外，人類大腦只會(huì)從感官體驗(yàn)中選擇性地處理一小部分信息，只有這些經(jīng)過篩選的信息才會(huì)進(jìn)入我們的意識(shí)并轉(zhuǎn)化為記憶。研究人員認(rèn)為，之所以大腦以如此緩慢的速度處理數(shù)據(jù)，卻需要如此龐大的神經(jīng)元網(wǎng)絡(luò)，是因?yàn)槲覀冃枰l繁切換任務(wù)，并在不同神經(jīng)回路間整合信息。例如，開車需要在看路、看儀表盤、觀察后視鏡和查看導(dǎo)航的任務(wù)之間快速切換，而不同任務(wù)涉及不同的信息處理模式。

那么，為什么人類會(huì)演化出這種串行處理的機(jī)制？科學(xué)家認(rèn)為，這與演化過程早期的神經(jīng)系統(tǒng)功能有關(guān)。那些最早擁有神經(jīng)系統(tǒng)的生物，其大腦的核心功能是檢測(cè)氣味分子的濃度梯度，以判斷運(yùn)動(dòng)方向，從而靠近食物或避開捕食者。由于生物一次只能處在一個(gè)位置、選擇一條路徑，因此這種只解決單一問題的架構(gòu)逐漸演化為了今天的中樞神經(jīng)系統(tǒng)基礎(chǔ)。

其實(shí)如果觀察“最強(qiáng)大腦”擁有者們的記憶秘訣，也能發(fā)現(xiàn)類似機(jī)制，它就像福爾摩斯的“記憶宮殿”：總是習(xí)慣借助一個(gè)熟悉的場(chǎng)景，將需要的信息化作碎片放置在沿途各處；而需要調(diào)取回憶時(shí)，則會(huì)想象自己再次走過這個(gè)場(chǎng)景，依次提取碎片。研究人員也由此提出，人類的思維實(shí)際上可以被看作是在抽象概念空間中進(jìn)行導(dǎo)航的一種形式。

《神探夏洛克》中出現(xiàn)的“記憶宮殿法”

最后，科學(xué)家還在文章中“調(diào)皮”地對(duì)人類在生活中“尋求刺激”的行為作出解讀，即“正因?yàn)槿祟愄幚硇畔⒌乃俣认噍^于自然環(huán)境的緩慢變化仍有大量冗余，許多人才會(huì)選擇高速運(yùn)動(dòng)和快節(jié)奏的電子游戲來挑戰(zhàn)大腦的處理極限，獲取快感”。

但同時(shí)，他們也一句話點(diǎn)出了對(duì)身染網(wǎng)癮不能自拔，甚至開始疏離現(xiàn)實(shí)世界的群體而言有些殘酷的真相：在電子游戲的人機(jī)對(duì)戰(zhàn)中，機(jī)器并沒有人類的處理速率限制。也就是說，如果不對(duì)機(jī)器的操作速度進(jìn)行限制，人類根本不可能與其匹敵。

因此，如果你掙扎在與電腦較量的漩渦之中不能自拔，請(qǐng)記住，你只是在挑戰(zhàn)一個(gè)基本不可能戰(zhàn)勝也根本沒必要戰(zhàn)勝的敵人。那么，與其追求速度極限，不如專注利用起身邊便于高效理解的有效信息，重新走入現(xiàn)實(shí)。