Das menschliche Gehirn steht im Zentrum aller Prozesse unserer Existenz. Wie ein Computer analysiert es Daten, koordiniert Bewegungen, speichert Erinnerungen, steuert Organfunktionen und generiert sogar kreative Ideen. Jede Sekunde erhält es eine riesige Menge an Informationen, wodurch das Gehirn ständig arbeiten muss, auch wenn wir schlafen. Doch wie schnell bewältigt es diesen enormen Arbeitsaufwand? In einer aktuellen Studie konnten Wissenschaftler diese Frage beantworten und sie wird Sie wahrscheinlich überraschen.
Wissenschaftler haben herausgefunden, mit welcher Geschwindigkeit unser Gehirn arbeitet
Inhalt
- 1 Wie das Gehirn mit dem Datenfluss umgeht
- 2 Wie verschiedene Aufgaben unser Gehirn „belasten“
- 3 Warum arbeitet das Gehirn so langsam?
- 4 Drosophila-Fliegen haben ein leistungsfähigeres Gehirn als Menschen
- 5 Möglichkeiten, das Gehirn zu beschleunigen
So wie das Gehirn mit dem Datenfluss zurechtkommt
Wissenschaftlern zufolge gelangen pro Sekunde etwa mehrere Gigabit an Informationen über die Sinne ins Gehirn. Dabei handelt es sich um Daten über Geräusche, Gerüche, Bewegungen, Licht, Temperatur und vieles mehr. Wie jedoch in einem in der Zeitschrift Neuron veröffentlichten Artikel berichtet wird. Die Fähigkeiten unseres Gehirns sind recht bescheiden — Es verarbeitet Daten mit etwa 10 Bit pro Sekunde. Das heißt, es kann in einer Sekunde viel weniger Informationen verarbeiten, als es empfängt.
Im Vergleich dazu sind moderne Computer in der Lage, Billionen von Operationen in der gleichen Zeit auszuführen. Warum arbeitet ein so komplexes und leistungsstarkes Organ zig Millionen Mal langsamer als künstliche Intelligenz? Anstatt alle eingehenden Informationen gleichzeitig zu verarbeiten, nutzt das Gehirn das Prinzip der sequentiellen Verarbeitung. Das heißt, es verarbeitet die empfangenen Informationen nicht gleichzeitig, sondern in einer Kette.
Dieser Vorgang ähnelt einem engen Flaschenhals – der Datenfluss verengt sich und das Gehirn analysiert nur einen kleinen Teil der eingehenden Informationen. Die Caltech-Forscher, die die Studie durchgeführt haben, nennen dies einen „neuronalen Engpass“, bei dem die Verarbeitungsgeschwindigkeit auf durchschnittlich 10 Bits pro Sekunde begrenzt ist.
Das menschliche Gehirn arbeitet viel langsamer als künstliche Intelligenz. Quelle: blog.studylie.ru
Laut den Autoren der Arbeit filtert das Gehirn die gesamte Informationsmenge und wählt daraus nur die wichtigsten aus. Dies reicht aus, um die Welt wahrzunehmen und Entscheidungen zu treffen.
Wie verschiedene Aufgaben unser Gehirn „belasten“
Um zu verstehen, wie das Gehirn seine begrenzten Ressourcen nutzt und welchen Stress das Lösen verschiedener Probleme mit sich bringt, verwendeten die Forscher mehrere Tests, beispielsweise das blinde Lösen eines Zauberwürfels. Diese Aufgabe erforderte eine Verarbeitung von etwa 12 Bit pro Sekunde. Die Wissenschaftler nutzten auch die StarCraft-Strategie, die zum Spielen auf professionellem Niveau eine Datenverarbeitung mit einer Geschwindigkeit von knapp 10 Bit pro Sekunde erfordert. Der Spieler muss viele Faktoren berücksichtigen, tut dies jedoch durch eine effektive Filterung von Informationen.
Der dritte Test umfasste das Lesen komplexer Texte wie dieses Artikels. Diese Aktivität verursacht die größte Belastung für das Gehirn – bis zu 50 Bits pro Sekunde. Übrigens ist das Lesen von Büchern aufgrund dieser Belastung für die geistige Entwicklung viel nützlicher als das Ansehen von Videos. Allerdings ist die Verarbeitung von Daten in dieser Geschwindigkeit für unser Gehirn eher die Ausnahme als die Regel.
Warum arbeitet das Gehirn so langsam?
Eine Erklärung liegt in der Evolution — Eine langsame Verarbeitungsgeschwindigkeit kann das Ergebnis einer Millionen von Jahren dauernden Evolution sein. Forscher vermuten, dass unsere Vorfahren in einer Umgebung lebten, in der sich die Umwelt relativ langsam veränderte.
Dies ermöglichte es dem Gehirn, in einem für es angenehmen Tempo zu arbeiten und Überlastung und übermäßigen Ressourcenverbrauch zu vermeiden. Das Gehirn hat gelernt, das Unnötige zu ignorieren und sich auf das Wesentliche zu konzentrieren. Das heißt, es entwickelte sich nicht zu einer ultraschnellen Rechenmaschine, sondern zu einem Organ, das in der Lage ist, die ihm übertragenen Aufgaben effektiv auszuführen. 10 Bit pro Sekunde werden nur in den komplexesten Situationen benötigt, und in den meisten Fällen ist die Verarbeitung von Informationen mit dieser Geschwindigkeit nicht einmal notwendig.
Drosophila-Fliegen haben effizientere Gehirne als Menschen
Unser Gehirn enthält mehr als 80 Milliarden Neuronen, die Billionen von Verbindungen herstellen. Es ermöglicht uns, andere Probleme zu fühlen, uns vorzustellen, uns zu erinnern, zu planen und zu lösen. Allerdings gibt es Lebewesen auf der Erde, deren Gehirne viel effizienter arbeiten als unseres. Vögel haben beispielsweise ein fortgeschritteneres Gehirn, worüber wir bereits gesprochen haben.
Vögel haben ein fortschrittlicheres Gehirn als Säugetiere. Quelle: inde.io
Auch das Gehirn von Fruchtfliegen enthält beispielsweise nur 100.000 Neuronen, aber das reicht aus, damit Fliegen Nahrung finden, fliegen und mit anderen Fliegen kommunizieren können. Diese kleinen Insekten verarbeiten kleine Datenmengen, aber sie tun es schnell und effizient.
Warum kann das menschliche Gehirn mit Milliarden von Neuronen nicht wie ein Fliegenschwarm arbeiten und Informationen parallel verarbeiten? Eine genaue Antwort auf diese Frage können Wissenschaftler noch nicht geben. Wie oben erwähnt, vermuten die Forscher jedoch, dass eine solche parallele Verarbeitung für das Überleben unserer Spezies einfach nicht notwendig war.
«Langsam» Das Gehirn verschaffte unseren Vorfahren Vorteile. Quelle: bbc.com
Möglichkeiten zur Beschleunigung der Gehirnfunktion
Moderne Technologien versuchen bereits, die Langsamkeit des menschlichen Gehirns auszugleichen. In Zukunft könnte es möglich sein, die serielle Verarbeitung des Gehirns mit der parallelen Berechnung von Computern zu kombinieren. Dies könnte neue Horizonte eröffnen und es Menschen ermöglichen, mit Daten genauso effektiv zu arbeiten wie künstliche Intelligenz.
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Darüber hinaus kann das Verständnis der Funktionen des Gehirns dazu beitragen, eine fortschrittlichere künstliche Intelligenz zu schaffen. Wissenschaftler können beispielsweise die tieferen Vorteile einer Entschleunigung aufdecken. Dies wird es uns in Zukunft ermöglichen, die KI entsprechend unserer neuronalen Architektur zu gestalten.