人脑是一个了不起的工具。它将海量数据存储与海量实时处理相结合。据《科学美国人》[1]报道,人脑的记忆容量相当于 2.5 PB (2500 TB) 的记忆容量。这个数字是通过估计大脑皮层中 125 万亿个突触可以存储多少信息而获得的。
事实上,人们可以在“信封背面”估计我们的大脑在其一生中接收了多少信息。人眼大约有576 兆像素[2]。假设一个人每秒可以处理大约 24 帧 (fs) [3],每个像素 3 个字节(典型的彩色图像),这将给出以下记录速度:
576 000 000 像素 x 24 fs x 3 字节 = 41472000000 字节 = 0.04 TB/秒
现在,假设总存储量为 2500 TB,我们的大脑可以保存大约 62500 秒的视觉信息。这是大约 17 个小时的信息。这完全忽略了其他记录的信息,例如气味和听觉。因此,我们在估计中保持保守。每秒 24 帧也是一个相当保守的数字。有报道称人类可以检测高达 100-1000 fs 的信息。
一个人的平均寿命为 75 年,但睡眠时间约为 25 年。因此,人类视觉记录的预期总时间为 50x365x24=438000 小时。我们如何才能将如此巨大的记录时间与我们大脑的微小存储能力相协调?
有人可能会猜测,人脑不存储“原始”像素信息。它压缩信息并转换为其他一些对象。它还会删除未使用的数据。首先,让我们说将信息压缩超过 20,000 倍对于现代技术来说是完全遥不可及的(我们在计算机行业能做的最好的事情就是将视觉数据压缩 10 倍)。期望我们的大脑能够执行如此“繁重”的压缩是不现实的。
我们必须假设我们只保留“减少”或“精简”的信息。例如,整个图像帧可以转换为以 1 fs(每秒一帧)记录的 5M 像素。在这种情况下,2.5 PB 的内存就足够了。但这也不太可能。人类可以恢复具有重要细节的记忆,并可以恢复记忆事件的实时序列。
很多记录的视觉信息也有可能在一个人的一生中丢失。然而,记忆恢复疗法表明,人们可以非常准确地解锁童年时期的非常深刻的记忆。
其中一个想法是,我们不会将信息作为“视频”保存在计算机中,即在具有像素的帧中。我们的长期记忆是可视化对象的“痕迹”、“轮廓”和“形状”。我们的大脑保存着一个对象属性(颜色、图案、气味等)的数据库。一个人一生所经历的物体数量并不是天文数字的大,也许有几百万个物体。假设每个对象有几百千字节的原始数据,这样的数据库并不是很大。当我们回忆过去的事件时,我们会详细地重建场景。我们的大脑使用这个数据库为过去的痕迹添加颜色并填充缺失的细节。显然,保留图像痕迹也不需要太多存储空间。这与电脑游戏中发生的情况并没有太大的不同。
但是“缺失”的细节是如何添加的呢?这种重建机制如何运作?这种方法的问题在于,非常小的细节,充满颜色,很容易被人类恢复,而不需要对小细节和颜色的预期外观做出任何假设。这种方法还有一个问题:当我们试图回忆过去的事情时(尤其是在催眠状态下),我们通常会放松。当大脑试图重建和可视化你的记忆时,这与密集的“计算”无关。它看起来更像是大脑试图从源头检索信息,而不是执行密集计算来重建场景。除非这样的重建被进化“硬连起来”,以至于我们甚至无法注意到大规模的计算。
关于我们的大脑,有很多我们不知道的事情。
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