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前言：大腦的速度悖論
你有沒有想過，為什麼我們的大腦明明擁有數十億個神經元，處理資訊的速度卻慢得令人抓狂？在加州理工學院的最新研究中，Jieyu Zheng 和 Markus Meister 發表了一篇引人注目的論文《The Unbearable Slowness of Being: Why Do We Live at 10 Bits/s?》：無論是打字、說話還是解魔術方塊，人類行為的資訊處理速度平均只有每秒10位元（bits/s）。相比之下，我們的感官系統（如視網膜）每秒能處理數十億位元，差距高達百萬倍！這種「慢速人生」的背後隱藏著什麼秘密？
什麼是10位元每秒？
首先，讓我們搞清楚這個「10位元每秒」意味著什麼。資訊速率（bits/s）是用來衡量一個系統在單位時間內傳遞資訊的能力。在這篇論文中，研究者通過測量人類在各種行為中的表現（如打字、閱讀、記憶甚至玩電玩），發現我們的行為輸出速度驚人地一致：大約是每秒10位元。舉個例子，一個熟練的打字員每分鐘能打120個單詞，換算下來約為10 bits/s；一個盲解魔術方塊的世界紀錄保持者，在12.78秒內解出一個方塊，資訊速率約為11.8 bits/s。即使是在高速電玩《星海爭霸》中，職業選手的動作每分鐘高達1000次，資訊輸出也僅約16.7 bits/s（考慮到動作重複性）。
這數字聽起來是不是很低？對比一下：你的家用Wi-Fi速度動輒幾百兆位元每秒（Mbps），而人類大腦的「行為頻寬」卻只有這區區10 bits/s。這意味著，我們從外界接收到的海量資訊（如視覺、聽覺）最終被壓縮到極低的輸出速率，形成了一個巨大的「資訊鴻溝」。
研究的亮點：行為與神經的對比
為什麼人類行為這麼慢，而神經系統的潛力卻如此巨大？研究者從兩個層面進行分析：
行為速率的測量
他們用資訊理論的工具（如熵和互資訊）來量化人類行為的資訊含量。例如，在打字任務中，動作被分解為按鍵選擇（signal）和無關變異（noise，如按鍵時間的微小差異），最終得出10 bits/s的結論。類似的測量應用在多種活動上（如表1所示），從記憶二進位數字（4.9 bits/s）到語言閱讀（28-45 bits/s），結果都圍繞在10 bits/s上下，顯示這可能是人類行為的普遍上限。
神經系統的容量
相較之下，神經元本身的資訊傳輸能力遠超這個數字。例如，一個視網膜錐細胞（cone photoreceptor）每秒可傳輸約270位元，整個視網膜（600萬個錐細胞）加起來高達1.6 Gbits/s。視神經（100萬個軸突）在強刺激下也能達到100 Mbits/s。即使是大腦皮層中較慢的神經元，平均每秒也能傳輸10位元——這已經等於整個人的行為輸出速率！這種對比被研究者稱為「篩選數」（Sifting Number），計算為感官資訊速率除以行為輸出速率，結果高達10^8到10^9，凸顯了從感官到行為的驚人壓縮。
為什麼這麼慢？研究者提出了幾個假設來解釋這一現象，並逐一檢驗：
神經硬體效率低下？
有人可能認為神經元是「低效元件」，需要大量冗餘來穩定信號。但論文反駁：單個神經元每 spike（尖峰）能傳輸2-4位元，精確度極高（如視神經纖維能以1毫秒精度傳遞信號）。大腦並不像電腦晶片那樣有大量備份單元，例如視皮層中一個小中風就能摧毀某部分視野，顯示冗餘並不多。因此，硬體效率並非瓶頸。
串行 vs. 並行處理
一個更合理的解釋是：感官系統（如視網膜）是高度並行的，能同時處理數百萬個信號；而認知和行為卻是串行的，只能一次處理一個任務。例如，我們在雞尾酒會上只能專注聽一個人的談話，無法同時追蹤多個對話。國際象棋大師也是逐一思考每一步棋，而非並行評估所有可能性。這種「單任務限制」似乎是大腦設計的核心特徵。
進化歷史的遺產
研究者追溯到神經系統的起源：最早的腦可能只是為了幫助簡單生物（如水母）沿著氣味梯度移動。這種單一導航任務不需要多線程處理，於是演化出串行運作的架構。現代人類的抽象思維（如同在概念空間中導航）可能只是沿用了這一古老設計，導致我們至今仍受限於「一次一事」。
複雜性瓶頸
心理學中常提到的「注意力瓶頸」認為，感官輸入經過多層過濾後，必須匯入一個中央資源進行決策。但這個「資源」是什麼？論文指出，即使是複雜任務（如圖像識別），模擬神經網路只需幾千個神經元就能完成，遠低於大腦的數量。這意味著瓶頸可能不在硬體，而是某種未解的運算原則。
內腦與外腦：兩個世界的對話
研究進一步提出了「外腦」（outer brain）和「內腦」（inner brain）的概念。外腦包括感官和運動系統，處理高維度、高速率的資訊；內腦則負責決策和認知，運作於低維度、低速率的模式。例如，視網膜到上丘（superior colliculus）逐步將視覺資訊壓縮成行為目標（如眼動或注意力焦點）。但內腦如何從這洪流中提取關鍵的10 bits/s？這中間的機制仍是一個謎。
有趣的是，外腦和內腦看似使用相同的「材料」（神經元和突觸），卻有截然不同的運作模式。
外腦像是一個高解析度的平行處理器，而內腦更像一個慢速的單線程計算機。
研究者猜測，內腦可能由大量微任務模組組成，
每個模組處理一個短暫的子任務（如閱讀一個單詞或轉動茶杯），
但這些模組如何協調，仍需進一步的實驗
現實意義：從記憶到腦機介面
記憶容量有多大？
如果大腦每秒只能吸收10位元，一個100年壽命的人最多儲存約40 GB資訊（包括基因帶來的先天資訊）。相比之下，突觸總數（10^14個）理論上能存50 TB，顯示記憶儲存效率極低。這也解釋了為什麼我們記不住每一天的細節——大腦根本沒那麼多頻寬。
腦機介面（BCI）的反思
Elon Musk 的 Neuralink 希望通過電極提升人腦與電腦的通訊速度，但研究認為這可能是徒勞，因為認知本身就限於10 bits/s。相比之下，用語音控制機器（如「Siri，喝啤酒」）已經足夠高效。對於視力或運動障礙者，論文建議用自然語言傳遞關鍵資訊，而非直接刺激神經。
物種差異與未來
人類的10 bits/s適合我們的生態位，但其他物種呢？昆蟲如蒼蠅可能也有類似的行為-神經悖論。未來，當機器以千位元每秒運作時，人類可能得退出某些領域（如自動駕駛），就像蝸牛避開高速公路。
Zheng, J., & Meister, M. (2025). The unbearable slowness of being: Why do we live at 10 bits/s?. Neuron, 113(2), 192-204.