人間の行動の耐え難いほどの遅さ：なぜ私たちは10ビット/秒で生きるのか？

核心概念

人間の行動は、感覚系が毎秒ギガビット単位の情報を処理できるにもかかわらず、毎秒約10ビットという非常に遅い情報処理速度に制限されているという逆説的な現象を、神経科学的見地から考察する。

要約

人間の行動の処理速度の謎：なぜ私たちは10ビット/秒で生きるのか？

本稿は、人間の行動の遅さに関する神経科学的な謎を考察する。人間の行動の情報処理速度は約10ビット/秒である一方、感覚系は毎秒約1ギガビットの速度で情報を収集している。この大きな差は未解明のままであり、脳機能の根本的な側面に関わっている。

タイピング、読書、記憶、意思決定など、人間の様々な行動は、約10ビット/秒の情報処理速度に制限されている。
この速度は、感覚系や脳内の神経細胞の処理能力と比較して、極めて遅い。

神経細胞の非効率性：神経細胞はトランジスタに比べて情報処理の効率が悪いため、単純な処理にも膨大な数の神経細胞が必要となるという説がある。しかし、個々の神経細胞は、その樹状突起への入力について、スパイクごとに数ビットの情報を伝達できることが示されており、この説は支持されない。
並列処理と逐次処理：末梢神経系は、視覚処理や聴覚処理など、多くの処理を並列して行うことができる。一方、中央処理は逐次的に行われるように見え、複数のタスクを同時に行うことはできない。この逐次処理への制限が、人間の認知処理速度の遅さの一因と考えられる。
進化的歴史：初期の生物において、神経系の主な役割は、食物に近づいたり、捕食者から逃れたりするなど、移動を制御することであった。このため、脳は空間的に局所的な単一のタスクを処理するように設計された可能性がある。人間の思考は、抽象的な概念空間における一種のナビゲーションとみなすことができ、この空間ナビゲーションの制約を受け継いでいる可能性がある。
複雑さのボトルネック：感覚系からの情報は、目標、感情、記憶などと統合され、意思決定へと至る。この統合処理を行う中枢神経系のリソースには限りがあり、逐次的に処理せざるを得ないという説がある。しかし、この説を裏付ける具体的な神経基盤は明らかになっていない。

抽出されたキーインサイト

The Unbearable Slowness of Being: Why do we live at 10 bits/s?

by Jieyu Zheng,... 場所 arxiv.org 11-19-2024

https://arxiv.org/pdf/2408.10234.pdf

深掘り質問

人間の認知処理速度の限界は、人工知能の開発にどのような影響を与えるのだろうか？

人間の認知処理速度の限界は、皮肉にも、人工知能（AI）開発の目標設定において重要な意味を持ちます。

AIの能力の指標としての「10ビット/秒」: 人間の認知処理速度の限界である「10ビット/秒」は、ある意味で、AIが目指すべき一つの基準点となります。現状のAIは、特定のタスクにおいて人間を凌駕する情報処理速度を達成していますが、汎用的な認知能力において人間に匹敵するレベルには至っていません。AIが真の意味で人間の知能に近づくためには、この「10ビット/秒」という制約の中で、いかに効率的かつ柔軟な情報処理を実現するかが課題となります。
人間とのインタラクション: AIが人間と自然なインタラクションを行うためには、人間の認知処理速度に合わせた設計が不可欠です。これは、情報伝達速度の調整だけでなく、人間の認知バイアスや思考プロセスへの配慮も含みます。例えば、自動運転車や医療診断AIなど、人間と協調して動作するAIシステムにおいては、人間の認知処理速度の限界を考慮した設計が、安全性や信頼性の向上に繋がります。
「意識」の理解: 人間の認知処理速度の低さは、「意識」や「思考」といった高次認知機能と深く関連している可能性があります。AI開発において、人間の「意識」を再現することは大きな目標の一つですが、そのためには、人間の認知処理速度の制約と、それが生み出す「意識体験」との関係を解明する必要があるでしょう。
しかし、AI開発は人間の限界に縛られるべきではありません。むしろ、人間の限界を理解することで、AIの可能性をさらに広げることが可能になります。例えば、人間の認知処理速度が遅いからこそ、膨大なデータを高速で処理できるAIの能力が生きてきます。AIは、人間の認知処理を補完するツールとして、様々な分野で活躍することが期待されています。

もし人間の認知処理速度が10倍になったら、私たちの生活はどう変わるのだろうか？

もし人間の認知処理速度が10倍になったら、私たちの生活は劇的に変化するでしょう。

学習と仕事の効率化: 学習速度が10倍になれば、同じ時間で10倍の知識やスキルを身につけることができます。仕事の効率も飛躍的に向上し、より短時間で多くのタスクをこなせるようになるでしょう。
コミュニケーションの進化: 言語処理能力が向上することで、より複雑な内容を高速で理解し、表現することが可能になります。外国語の習得も容易になり、グローバルなコミュニケーションが促進されるでしょう。
新しいエンターテイメント: 処理速度の向上は、より複雑でリアルなVR/AR体験や、脳波で操作するゲームなど、全く新しいエンターテイメントを生み出す可能性を秘めています。
認知能力の進化: 処理速度の向上は、人間の思考力や創造性をさらに発展させる可能性があります。複雑な問題解決や高度な芸術活動など、これまで以上に高度な認知能力が求められる分野が発展するでしょう。
しかし、このような変化は良い面ばかりではありません。

情報過多: 処理速度の向上は、同時に処理しなければならない情報量の増加を意味します。情報過多によるストレスや集中力の低下、精神的な疲労などが懸念されます。
社会構造の変化: 生産性や効率の向上は、社会構造や雇用形態に大きな変化をもたらす可能性があります。
倫理的な問題: 認知能力の進化は、倫理的な問題を引き起こす可能性も孕んでいます。例えば、人間の能力を人工的に拡張することの是非や、AIとの関係性など、新たな倫理観の確立が求められるでしょう。
人間の認知処理速度の向上は、私たちに計り知れない可能性と同時に、新たな課題を突きつけることになるでしょう。

意識的な思考と無意識的な処理は、情報処理速度の観点からどのように異なるのだろうか？

意識的な思考と無意識的な処理は、情報処理速度の観点から見ると、以下のような違いがあると推測されます。

情報処理速度: 無意識的な処理は、意識的な思考に比べて、圧倒的に高速かつ並列的に行われます。視覚情報処理や運動制御など、膨大な情報を瞬時に処理する必要がある機能は、主に無意識下で行われています。一方、意識的な思考は、限られた情報に基づいて、逐次的に行われる処理であると考えられます。
情報量: 意識的な思考で扱える情報量は、無意識的な処理に比べて極めて限られています。これは、意識的な思考が「注意のボトルネック」と呼ばれる情報処理の隘路を通過する必要があるためだと考えられています。一方、無意識的な処理は、意識にのぼらない膨大な情報を処理することができます。
柔軟性: 意識的な思考は、無意識的な処理に比べて、柔軟性が高いという特徴があります。過去の経験や知識に基づいて、状況に応じて柔軟に思考を変化させることができます。一方、無意識的な処理は、あらかじめプログラムされたパターンに従って、自動的に実行される傾向があります。
論文では、「外側脳」と「内側脳」の概念を用いて、この違いを説明しています。「外側脳」は、感覚入力や運動出力に直接関与する領域であり、高速かつ並列的な情報処理を担います。一方、「内側脳」は、意識的な思考や意思決定など、より高次な認知機能を担う領域であり、限られた情報に基づいて、逐次的に処理を行うと考えられています。
しかし、意識的な思考と無意識的な処理の境界は明確ではありません。意識的な思考は、無意識的な処理によって準備された情報に基づいて行われている可能性もあります。意識と無意識、そして情報処理速度の関係は、脳科学における大きな謎の一つであり、今後の研究が期待されています。