Людський мозок обробляє інформацію з енергоефективністю до 79%, працюючи лише у 1,26 раза вище теоретичної межі Ландауера, згідно з новим дослідженням, опублікованим у National Science Review авторами Ма і Го з Нанкінського університету аеронавтики та астронавтики.
Дослідження
Відійшовши від традиційних моделей, які розглядають пам'ять та обчислення як статичні синаптичні стани або ізольовані потенціали дії нейронів, команда змоделювала локальні функціональні ланцюги як параметризовані цифрові нейронні ансамблі в межах багатомасштабної «нейронної сфери». Їхня структура показує, що інформація кодується в колективних просторово-часових електричних патернах, керованих нелінійною динамікою, хаосом та фрактальною теорією.
Симулюючи нейронні ансамблі з різними топологічними зв'язками, початковими потенційними станами та масштабами нейронів, дослідники виявили, що нейронні популяції генерують багаті періодичні електрофізіологічні активності. Ці періодичні хвилі потенціалу діють як динамічні носії інформації, а не інформація зберігається в ізольованих синапсах або окремих нейронах.
Кількісні оцінки дослідження вражають:
- Енергоефективність: 79% (1,26 раза межі Ландауера)
- Максимальний обсяг пам'яті: 7,48 × 1018 байт (близько 7,5 ексабайт), приблизно в 1000 разів більше, ніж попередні оцінки
- Обчислювальна пропускна здатність: До 6,24 × 1018 FLOPS, що еквівалентно 78 000 високопродуктивних GPU
На противагу цьому, сучасне напівпровідникове обладнання ШІ перевищує межу Ландауера в 1 мільярд разів, що підкреслює величезний потенціал для оптимізації нейроморфних чіпів.
Чому це важливо
Ці результати свідчать про те, що ефективність вашого мозку пов'язана не лише з окремими нейронами, а з динамічними патернами електричної активності в мережах. Це може пояснити, чому мозок виконує складні завдання, такі як розпізнавання образів і прийняття рішень, використовуючи лише близько 20 Вт енергії. Для вас це означає, що покращення когнітивних функцій може відбуватися через посилення здатності мозку формувати та підтримувати ці просторово-часові патерни — за допомогою таких активностей, як вивчення нових навичок, музичне тренування або навіть певні вправи для мозку.
Що ви можете зробити
Щоб підтримувати природну ефективну обробку мозку, займайтеся діяльністю, яка сприяє координації нейронних мереж: вивчайте нову мову, грайте на музичному інструменті або розв'язуйте головоломки, що вимагають інтеграції кількох фрагментів інформації. Постійні розумові виклики можуть допомогти підтримувати та потенційно покращувати здатність мозку до просторово-часового кодування.
Джерело: Neuroscience News
Цікавитесь власним мозком? Пройдіть наш безкоштовний адаптивний IQ-тест або спробуйте 306 рівнів тренування мозку.
