藏文科普 | 我们的大脑会“死机”吗？

撰文/应浩江（南洋理工大学）

本文来自《知识就是力量》杂志

面对海量信息说来你可能不信，我们大脑里的视觉系统其实没有办法逐一处理我们所看到的一切。首先，我们的短期记忆力有限。短期记忆是我们处理事物中必不可少的一环。我们的大脑可以把接收到的信息放进短期记忆里，也可以把过往记忆中的部分提取到短期记忆中，便于我们处理手头事务。但是短期记忆有容量上限，因而限制了大脑对看到的一切事物的处理。大脑的记忆有短期记忆也有长期记忆其次，每一个视觉区域也有处理能力的上限。所以，我们的大脑绝对不可能通过逐一分析的方法解读眼前的美景。那我们究竟是如何轻松且不间断地看见这个世界的呢？我们的大脑会“死机”吗？哪怕在街头一瞥，我们都可以看到无穷的事物。你知道我们到底是如何看清楚这么多东西的吗？我们的视觉系统在应对日常生活中的海量信息时不必、也无法把眼前的事物逐一加工。相反，我们的视觉系统用巧妙的算法规避了问题，让我们“感觉”到眼前丰富且跃动的万物，而且也不会因为太过丰富而“死机”。加大信息密度科学家们发现，当面对接收到的几近无穷的信息时，我们的视觉系统会用统计方法来应对。简单来说，视觉系统会抓住所接收到同类信息的“平均值”，从而有效“压缩”数据量。通过充分利用所有的能力，来把握最关键的信息，真可谓四两拨千斤。我们的大脑之所以可以提取出平均值，是因为我们眼前的世界有着大量的重复。虽说重复可以提升保存的可能性，但是在处理能力有限的视觉系统，反倒成为了负担。利用统计加工科学家们发现，视觉系统可以用统计方法加工基本各类信息。虽然说处理方向、颜色这样较低级的信息，与处理面孔这类较高级信息，在不一样的大脑区域完成，但是统计加工似乎是视觉系统共有的能力。所以说，无论在多么复杂的场景下，我们的视觉系统都不会因为信息过多而卡壳，反而会利用统计方法，在保证精度的情况下，降低处理的信息量。不过，视觉系统的压缩会带来一个问题：压缩会牺牲我们对于单个信息的精度。比如阿里尔教授就发现，我们虽然能记住整体的统计信息，但是我们很难回忆起个体的信息。由于大脑处理能力的限制，我们的统计加工其实是有损压缩；虽然整体留下了，但是个体的信息会被遗弃。所以，看体育比赛的时候，你可能只记得观众们整体的情绪，但是你记不起来每一位观众在某个瞬间的情绪，你甚至都记不清每一个观众的长相、性别、衣着以及具体的表情。倘若你没有投注注意力，统计加工方法在保证我们不“死机”的情况下，会“牺牲”这些信息的精度。观看比赛的英国球迷，表情千差万别心理学、神经科学、计算机视觉的科研工作者们在一起协同工作，试图搞清楚“看”的秘密。而统计加工其实是“看”的过程中一个小小环节。科学就如同我们眼前的美景一般，复杂而深邃，哪怕一个小细节都是如此吸引人。