Человеческий мозг обрабатывает информацию с энергоэффективностью до 79%, работая всего в 1,26 раза выше теоретического предела Ландауэра, согласно новому исследованию, опубликованному в National Science Review Ма и Го из Нанкинского университета аэронавтики и астронавтики.
Исследование
Отойдя от традиционных моделей, рассматривающих память и вычисления как статические состояния синапсов или изолированные потенциалы действия нейронов, команда смоделировала локальные функциональные цепи как параметризованные цифровые нейронные ансамбли в многоуровневой «нейросфере». Их структура показывает, что информация кодируется в коллективных пространственно-временных электрических паттернах, управляемых нелинейной динамикой, хаосом и фрактальной теорией.
Симулируя нейронные ансамбли с различными топологическими связями, начальными потенциальными состояниями и масштабами нейронов, исследователи обнаружили, что нейронные популяции генерируют богатые периодические электрофизиологические активности. Эти периодические потенциальные волны действуют как динамические носители информации, а не информация хранится в изолированных синапсах или отдельных нейронах.
Количественные оценки исследования поразительны:
- Энергоэффективность: 79% (в 1,26 раза выше предела Ландауэра)
- Максимальный объем памяти: 7,48 × 1018 байт (около 7,5 эксабайт), что примерно в 1000 раз выше предыдущих оценок
- Вычислительная мощность: до 6,24 × 1018 FLOPS, что эквивалентно 78 000 высокопроизводительных GPU
Для сравнения, современное полупроводниковое ИИ-оборудование превышает предел Ландауэра в 1 миллиард раз, что подчеркивает огромный потенциал для оптимизации нейроморфных чипов.
Почему это важно
Эти результаты показывают, что эффективность вашего мозга связана не только с активностью отдельных нейронов, но и с динамическими паттернами электрической активности в сетях. Это может объяснить, почему мозг выполняет сложные задачи, такие как распознавание образов и принятие решений, потребляя всего около 20 ватт мощности. Для вас это означает, что улучшение когнитивных функций может быть достигнуто за счет укрепления способности мозга формировать и поддерживать эти пространственно-временные паттерны — через такие занятия, как изучение новых навыков, музыкальные тренировки или даже определенные упражнения для мозга.
Что вы можете сделать
Чтобы поддержать естественную эффективность обработки информации вашим мозгом, занимайтесь деятельностью, способствующей координации нейронных сетей: учите новый язык, играйте на музыкальном инструменте или решайте головоломки, требующие интеграции нескольких фрагментов информации. Постоянные умственные нагрузки могут помочь сохранить и, возможно, улучшить способность мозга к пространственно-временному кодированию.
Источник: Neuroscience News
Хотите узнать свой мозг? Пройдите наш бесплатный адаптивный IQ-тест или попробуйте 306 уровней тренировки мозга.
