Informatika és tudomány

Hunter

Megmérték a látás sebességét

Szemeink nagyjából egy gyors Ethernet kapcsolat sebességével közvetítik az információt az agyba. Ez egész gyorsnak hat, a számítást végző kutatók szerint azonban neuronjaink ennél jóval nagyobb teljesítményre is képesek lennének.

A Pennsylvania Egyetem orvosi karának kutatói egy tápanyagokban gazdag folyadékban elhelyezett tengerimalac retinához kapcsoltak elektródákat, majd a retinára képeket vetítettek. Eközben egy számítógép rögzítette a retina azon sejtjeinek aktivitását, melyek a látóidegekhez, az agy vizuális kérgéhez továbbítják az információt - ezek az úgynevezett ganglion sejtek.


A ganglion sejtek
A számítógép elemzése szerint a tengerimalac retina másodpercenkénti 875 kilobites sebességgel továbbította az adatokat, ami az emberi szemre átszámítva 8,75 megabitet jelent másodpercenként, mivel az emberi retina körülbelül tízszer annyi ganglion sejttel rendelkezik, mint a tengerimalacé.

Ahogy már a bevezetőben is említettük, ez közel sem jelenti a maximumot, Vijay Balasubramanian, a tanulmány egyik szerzője szerint neuronjaink szinte minden egyes milliszekundumban képesek lennének egy felvillanásra, ezzel szemben átlagosan másodpercenként mindössze négyet teljesítenek. A kutatók szerint a sebesség az energiahatékonyság oltárán esik áldozatul.

Az emberi agy a teljes testtömeg csupán 2%-át teszi ki, működtetéséhez azonban anyagcserénk 20%-ára van szükség. A neurális átjárók rengeteg energiát emésztenek fel, ami nagyobb sebesség esetén tovább fokozódik. Ennek kompenzálására a természet két csoportra bontotta a retina ganglion sejtjeit, a mozgékonyakra és a lomhákra. A fontos képi információkat a mozgékony sejtek szállítják, ezek észlelik a gyorsan mozgó objektumokat, ahol egyetlen másodperc töredékén akár egy élet is múlhat. Ilyenkor sejtenként 13 bit/s sebességgel jutnak el az adatok a látóidegekhez. A tengerimalacnál a sejtek mindössze 30%-a mozgékony, azaz a munka nagy része a lomha sejtekre hárul, melyek egyenként 6-8 bit/s "sávszélességgel" működnek. Ezek többnyire kevésbé fontos feladatokat végeznek, mint például egy tárgy széleinek észlelése, vagy a látás járás közbeni stabilizálása.

Összességében a kutatók úgy vélik a ganglion sejtek aránytalan eloszlása a retinában egyfajta evolúciós hatékonysági elemzés eredménye. A mozgékony sejtek a vizsgálatok szerint nem túl hatékonyak, míg lomha társaikban minden elektromos impulzuscsúcs 2,1 bit információt szállít, a gyors sejtek csak 1,8 bitre képesek impulzuscsúcsonként, igaz gyakrabban villannak fel. Tehát jóval nagyobb energia befektetésért korántsem kapunk annyival több információt, hogy meg is érje a fáradozást. Balasubramanian szerint ugyanez mehet végbe az agyban is, lehetne sokkal gyorsabban gondolkozni, csak a szervezet nem bírná erővel.

Hozzászólások

A témához csak regisztrált és bejelentkezett látogatók szólhatnak hozzá!
Bejelentkezéshez klikk ide
(Regisztráció a fórum nyitóoldalán)
  • feketeribizli #148
    Egy agyat figyeltem a neten és ugy láttam, mintha abban egy emberi alak ülne egy fotelben, akár egy szürke ufonauta volna és a homlok irányába van a szeme, lába pedig a nyak irányába lefelé. Talán a lélek önmaga egy párcentis emberke a fejben?
  • BiroAndras #147
    "No és biztos vagy benne, hogy a definíció csak szavakból állhat?"

    Mondtam ilyet?

    "De ha akarod, fogalmazzuk át a mondatot: "...és a részecskéket a viselkedésüket leíró egyenletek határozzák meg igazán egzaktul". Ez szinte ugyanaz, nem?"

    Hasonló, de ugyanúgy hibás. Ráadásul kevésbbé egzakt, mivel a "meghatározás" sokmindent jelenthet.

    "magukon a meghatározásokon, amik emberi ideákon alapulnak."

    Min alapuljanak? Emberek vagyunk, nem? A definícióknak az a szerepük, hogy az emberek egymás közti kommunikációját lehetővé tegyék, és segítsék a gondolkodást.
    A világ leírására modeleket használunk.

    "Talán az, hogy olyan, hogy anyag, nincs is - az csak az energia egy megjelenési formája."

    Einstein is valami ilyesmit mondott.

    "Sőt, az energia is egy képzetes dolog: az is csak a világ működését meghatározó törvények kifejeződése."

    Igazából ezt mondja a fizika is.

    "De még ez sem a "lényeg""

    Ezzel egyetértek.

    "mivel ugye honnan jönnek ezek a törvények?"

    Ez egyelőre filozófiai kérdés. Vannak tudósok, akik szerint az élet létrehozásához elég komplex világegyetem nem lehet másmilyen, a fizika minden törvénye matematikai szükségszerűség.

    "Nos ehhez képest kicsit "elbizakodott" azt mondani, hogy valamely anyagi részecske tulajdonságainak meghatározása megmondja, hogy az pontosan micsoda..."

    Megmodja, hogy micsoda a legjobb tudásunk szerint. De mint mondtam, a definíció csak azt mondja meg, hogy a valós világ melyik objektumára gondolunk (persze csak ha létező dologról van szó). Nem kell tökéletesnek lennie, csak annyira pontosnak, hogy ne legyen belőle félreértés.
    De igazából még mindíg nem világos, hogy mit értessz az alatt, hogy "megmondja, hogy az pontosan micsoda".

    "egy pillanatra megállhatnánk elcsodálkozni, hogy valamilyen információ bizony azonnal átmegy..."

    A fizikusok úgy 60-70 éve megálltak ezen csodálkozni.
    De ismétlem: ez csak akkor csoda, ha a mindennapi tapasztalathoz hasonlítjuk.
    Milyen alapon írjuk elő a világnak, hogy milyen legyen?

    "Tükrök: mit is hagytam ki? Azt, hogy féligáteresztő tükrőkről van szó? De hát az hozzá tartozik a dologhoz."

    Pontosan azért nem szabad kihagyni, mert hozzá tartozik a dologhoz.
    A tükör az, ami visszaveri a fényt. A tükrök döntő többsége közel 100%-ot ver vissza.
    A féligáteresztő tükör az egy igen speciális fajta tükör, tehát illik megemlíteni, ha erről beszélsz. Ráadásul ennek a funkciója nem is az, hogy visszaveri a fényt, hanem az, hogy kettéosztja a fénysugarat.
    Alapvető dolog, hogy ha azt mondod:"háromszög", akkor senki se egyenlő szárú háromszögre gondol, hanem általános háromszögre.
    Amikor tükröt mondtál, eszembe jutottak a féligáteresztő tükrök, de mivel te nem azt mondtad, hanem csak tükröt, nem voltam benne biztos, hogy mire gondolsz, így visszakérdeztem.
  • dez #146
    No és biztos vagy benne, hogy a definíció csak szavakból állhat? Lásd pl. matematikai definíció (a magyar nyelvű oldalon). Ez alapján szerintem egy képlet is lehet maga a definíció. Pl. képzeld el azt az esetet, amikor nincsenek szavak egy dolog tulajdonságaira, de valahogy mégis csak meg kell határozni.

    De ha akarod, fogalmazzuk át a mondatot: "...és a részecskéket a viselkedésüket leíró egyenletek határozzák meg igazán egzaktul". Ez szinte ugyanaz, nem? Na de mindegy, nem az egyenleteken volt a hangsúly, hanem - többek között - magukon a meghatározásokon, amik emberi ideákon alapulnak.

    "De, igazából én arra vagyok kíváncsi, hogy milyen jobb ötleted van neked a definícióra, ami mindíg egyből a lényeget ragadja meg, és nem kell később finomítani? Egyáltalán mi az hogy "lényeg"?"

    Talán az, hogy olyan, hogy anyag, nincs is - az csak az energia egy megjelenési formája. Sőt, az energia is egy képzetes dolog: az is csak a világ működését meghatározó törvények kifejeződése. De még ez sem a "lényeg", mivel ugye honnan jönnek ezek a törvények?

    Nos ehhez képest kicsit "elbizakodott" azt mondani, hogy valamely anyagi részecske tulajdonságainak meghatározása megmondja, hogy az pontosan micsoda...

    Azonnali információ-átvitel: na, miután specifikáltuk, hogy nem emberi indíttatású információ átviteléről van szó, egy pillanatra megállhatnánk elcsodálkozni, hogy valamilyen információ bizony azonnal átmegy... :)

    Tükrök: mit is hagytam ki? Azt, hogy féligáteresztő tükrőkről van szó? De hát az hozzá tartozik a dologhoz.
  • BiroAndras #145
    "Ezt írtam: az "anyag" a klasszikus felfogás szerint részecskékből áll, és a részecskéket a viselkedésüket leíró egyenletekkel definiálják. -- Az egy másik dolog, hogy én speciel ezzel nem értek teljesen egyet. Látod a különbséget?"

    A gondom itt is az, hogy a definíciót nem az egyenletek alkotják.
    Lehet, hogy a definíció és a model közti különbséget nem érted?
    Akkor nézzük:
    Definíció
    Model
    Röviden:
    A definíció az adott ojjektum azon leglényegesebb tulajdonságainak halmaza, melyek alapján pontosan azonosítható. Célja, hogy mindenki értse amit mondunk, és ne beszéljünk el egymás mellett. A definíció változhat, ahogy tudásunk bővül, de jobb esetben ugyanarra a dologra utal továbbra is, csak pontosabban. Pl. a mértékegységek definíciója sokat változott.
    A model viszont az ojjektum egyszerűsített mása, mely egy adott szempontból jól tükrözi az eredeti model összes fontos tulajdonságát. Célja, hogy az eredeti objektum vizsgálatát leegyszerűsítse, illetve egyszerűbb dolgokra visszavezetve magyarázza a tulajdonságait. Ebből az is látszik, hogy egy dolognak akár több modelje is lehet, melyek különböző tulajdonságait veszik figyelembe.
    Pl. a foton definíciója:
    "In modern physics, the photon is the elementary particle responsible for electromagnetic interactions and light."
    Ebben szó sincs egyenletekről.
    A foton egy modeljét pedig a Maxwell egyenletek alkotják. Bár ezekben nincs meg egy rettentő fontos tulajdonsága (a kvantumosság), mégis remekül használhatók nagyon sok esetben (ahol a kvantumosság nem számít, pl. optika).

    "Ebből már látható, hogy a puszta viselkedést leíró definíció kissé hiányos, nem fogja meg a lényeget."

    Nos, mint mondtam, a definíció nem feltétlen csak a viselkedésről szól. Tulajdonságokról szól általában. És változhat ahogy tudásunk bővül. Pl. a "puszta viselkedés" azért "kissé hiányos" definíció, mert magáról a "puszta viselkedés"-ről hiányosak az ismereteink.
    De, igazából én arra vagyok kíváncsi, hogy milyen jobb ötleted van neked a definícióra, ami mindíg egyből a lényeget ragadja meg, és nem kell később finomítani? Egyáltalán mi az hogy "lényeg"?

    "És? Ebben hol van benne, hogy az ember által átvinni kívánt információról lenne szó?"

    Nincs benne, mert nem specifikálja, hogy miről van szó. Tehát elvileg az állítás igaz, de gyakorlatilag nem egészen, mivel az általánosabb fogalmazás általánosabb viselkedést sugall. Különösen, hogy ilyen definíciószerűség akart lenni.

    "Szükségtelen. "A legalapvetőbb kvantummechanikai tükör-kísérletek" <- ebből szerintem egyértelműnek kellene lennie."

    Nos, a kvantumfizikában általában féligáteresztő tükröt használnak a kísérletekhez, hogy két tökéletesen kohherens nyalábot kapjanak. Tehát itt a lényeg nem a tükröződés, hanem az, hogy egy nyalábból kettő lesz. Ha erre gondoltál, akkor tudom, hogy miről beszélsz, de ez esetben rosszul fogalmaztál, mert pontosan a lényeget hagytad ki.
  • dez #144
    Pontostok: ez már nem is csak az én egyéni véleményem, lásd energia-információ tétel. Viszont a klasszikus fizika rendszerén belül hiánytalannak számít(ott) a viselkedés leírás, mint definíció elv.
  • dez #143
    "Te épp azt írtad, hogy NEM ez a definíció szerinted."
    Ezt írtam: az "anyag" a klasszikus felfogás szerint részecskékből áll, és a részecskéket a viselkedésüket leíró egyenletekkel definiálják. -- Az egy másik dolog, hogy én speciel ezzel nem értek teljesen egyet. Látod a különbséget?

    "Egyébként meg kell különböztetni a jelenség és a model tulajdnoságait. Lehet egy jelenségnek olyan ismert tulajdonsága, amit a legjobb model se tud magyarázni.
    Az egyenletek a model részei. Általában jól egyeznek a kísérletekkel, vagyis a jelenség valódi tulajdonságaival, de fontos elvi különbség van a kettő közt."
    Természetesen.

    "Látod, mondom, hogy nem értessz vele egyet."
    Nem teljesen, és ez csak az én egyéni véleményem.

    "Nos, szerinted akkor hogyan leeht megtudni valamiről hogy micsoda? Milyen definiálást vársz?"
    Nos, régen ugyebár úgy hitték, hogy az anyag önmagában létező dolog. Aztán rájöttek, hogy az nem más, mint valamiféle energia-csomagok. Még később arra jutottak, hogy valójában az információ az alapvető. Ebből már látható, hogy a puszta viselkedést leíró definíció kissé hiányos, nem fogja meg a lényeget.

    "Ismétlem : erről beszélünk : "Aztán később rájött hogy itt valami nem kóser, és bevezettették a qwantum mezőt amely korlátlan sebességű átvitelre képes közeg" "
    És? Ebben hol van benne, hogy az ember által átvinni kívánt információról lenne szó?

    "Neked kéne végre megtanulni fogalmazni. Gondolatolvasást nem tanítanak az egyetemen."
    Szükségtelen. "A legalapvetőbb kvantummechanikai tükör-kísérletek" <- ebből szerintem egyértelműnek kellene lennie.

    "Se arról nem szól, hogy lehet, se arról hogy nem. Ezért pontosítottam."
    Oké, csak már egy kicsit sok szó fecsérlődik erre...

    "Nagyonis fontos dolog."
    Fontos, de a lényeg nem az volt.

    "Nem feltétlenül kell valaminek lennie."
    Igaz, de megmarad a valahogy.

    "Nos, ha nem hívják úgy, akkor nem hívják úgy. Egyébként hívhatnák krumplipürének is."
    Végülis az is kérdés, kik hívják úgy. :) Lehet, nem a fizikusok, hanem valamilyen műkedvelők, stb. Valahogy be kell azonosítani - még ha kiderülhet is, hogy nincs is ilyen, mert máshogy működik a dolog, stb.
  • BiroAndras #142
    "Nos, akkor ez miért is volt?: "Jéé... Érdekes, amikor én ugyanezt írtam egy másik topikban, bőszen ellenkeztél ellene...""

    Te épp azt írtad, hogy NEM ez a definíció szerinted.
    Egyébként meg kell különböztetni a jelenség és a model tulajdnoságait. Lehet egy jelenségnek olyan ismert tulajdonsága, amit a legjobb model se tud magyarázni.
    Az egyenletek a model részei. Általában jól egyeznek a kísérletekkel, vagyis a jelenség valódi tulajdonságaival, de fontos elvi különbség van a kettő közt.

    "Ezzel viszont már nem értek teljesen egyet. A gravitációra is vannak egyenletek, amik leírják a viselkedését, mégsem tudjuk, hogy micsoda..."

    Látod, mondom, hogy nem értessz vele egyet.
    Nos, szerinted akkor hogyan leeht megtudni valamiről hogy micsoda? Milyen definiálást vársz?

    "Nem az volt a lényeg, hogy mi tudunk-e így információt küldeni, hanem hogy valamilyen információ attól még átmegy."

    Ismétlem : erről beszélünk : "Aztán később rájött hogy itt valami nem kóser, és bevezettették a qwantum mezőt amely korlátlan sebességű átvitelre képes közeg"

    "Hm, akkor talán add vissza a diplomád."

    Neked kéne végre megtanulni fogalmazni. Gondolatolvasást nem tanítanak az egyetemen.

    "Itt nincs szó kimondottan ember által átvinni kívánt információról. Csak arról, hogy valamilyen információ átmegy."

    Se arról nem szól, hogy lehet, se arról hogy nem. Ezért pontosítottam.

    "Na, hát akkor mégiscsak képes a korlátlan sebességű átvitelre... Csak nem azt, amit mi szeretnénk, de ez egy másik dolog."

    Nagyonis fontos dolog.

    "De attól, hogy nem tudjuk, még valami valahogy átviszi..."

    Nem feltétlenül kell valaminek lennie.

    "Arról én sem tudok, hogy ezt kvatum-mezőnek hívnák. De akár hívhatnák úgy is."

    Nos, ha nem hívják úgy, akkor nem hívják úgy. Egyébként hívhatnák krumplipürének is.
  • dez #141
    "Pedig pont az a lényeg, hogy a dolgokat a tulajdnoságaik definiálják (vagy az, hogy mire használjuk)."
    Nos, akkor ez miért is volt?: "Jéé... Érdekes, amikor én ugyanezt írtam egy másik topikban, bőszen ellenkeztél ellene..."

    "Azokból tudjuk, hogy micsoda."
    Ezzel viszont már nem értek teljesen egyet. A gravitációra is vannak egyenletek, amik leírják a viselkedését, mégsem tudjuk, hogy micsoda...

    "De ez az effektus nem használható információ küldésre."
    Nem az volt a lényeg, hogy mi tudunk-e így információt küldeni, hanem hogy valamilyen információ attól még átmegy.

    "Nem tudom."
    Hm, akkor talán add vissza a diplomád. :P

    "Igen átmegy. De nem erről van szó. Az állítás így szólt:
    "Aztán később rájött hogy itt valami nem kóser, és bevezettették a qwantum mezőt amely korlátlan sebességű átvitelre képes közeg" "
    Itt nincs szó kimondottan ember által átvinni kívánt információról. Csak arról, hogy valamilyen információ átmegy.

    "Erre reagáltam. Arról van szó, hogy egyrészt nincs közeg, másrészt a "korlátlan sebességű átvitelre képes" sem igaz így ebben a formában, mert csak egy nagyon speciális fajta információ képes végtelen sebességgel terjedni."
    Na, hát akkor mégiscsak képes a korlátlan sebességű átvitelre... Csak nem azt, amit mi szeretnénk, de ez egy másik dolog.

    "Nem tudjuk, hogy mi viszi át."
    De attól, hogy nem tudjuk, még valami valahogy átviszi... Arról én sem tudok, hogy ezt kvatum-mezőnek hívnák. De akár hívhatnák úgy is.
  • BiroAndras #140
    "Pontosabban azt írtam, a (fizikai-matematikai) leírás maga a definíció. (Mivel számomra ez még nem mondja meg, pontosan micsoda.)""

    Pedig pont az a lényeg, hogy a dolgokat a tulajdnoságaik definiálják (vagy az, hogy mire használjuk). Azokból tudjuk, hogy micsoda. Ebből a szempontből az mindegy, hogy matekkal vagy anélkül írjuk le a tulajdnoságaikat.

    "Hát tudod, kvantumokban terjedő fény. De lehet, hogy a hullámhossz éppen ennek függvénye."

    A hullámhossz a foton energiájával arányos (ez az arány a Planck állandó), és a hullámhosszt nevezzük színnek (a látható tartományban). Pont az a lényeg, hogy a fotocellában keletkező feszültség az energiával arányos, és a kvantumosság miatt az energia a hullámhossztól függ. Erre a magyarázatra kapott Einstein Nobel díjat.

    "Hát az alapvető kvantummechanikai tükrös kísérletek. Ebből tudnod kell."

    Ott nem igazán a tükör a lényeg, de mindegy. A lényeg az, hogy ugyanarról a jelenségről van szó minden ilyen kísérletnél. És egyik esetben sem lehetséges információt továbbítani.

    "Hát nem is a fény terjedéséről van itt szó itt, hanem ugye a szuperpozició egész koherens felállításra kiterjedő egyszerre való összeomlásáról."

    De ez az effektus nem használható információ küldésre.

    "Gondolom, abból, hogy alap kvantummechanikai tükrös kísérletek, már magad is tudod."

    Nem tudom.

    "Ez (elvileg) így van, de nem ez a lényeg. Attól még az az információ átmegy."

    Igen átmegy. De nem erről van szó. Az állítás így szólt:
    "Aztán később rájött hogy itt valami nem kóser, és bevezettették a qwantum mezőt amely korlátlan sebességű átvitelre képes közeg"

    Erre reagáltam. Arról van szó, hogy egyrészt nincs közeg, másrészt a "korlátlan sebességű átvitelre képes" sem igaz így ebben a formában, mert csak egy nagyon speciális fajta információ képes végtelen sebességgel terjedni.

    "Az viszi át?"

    Nem tudjuk, hogy mi viszi át.

    "De valaki felhozta, hogy nincs olyan, hogy "pozitív töltés". Ami van, az ugye elektron-hiány. Ergo itt ionok. De akkor ionok (itt a levegőt alkotó gázok ionjai) hozzák létre az alulról induló csatornát?"

    Nyílván ionokról van szó, mert lyukak csak kristályokban vannak, és szabad pozitív töltésű elemi részecskék nem kószálnak arrafelé nagy számban.
  • dez #139
    Pontosabban azt írtam, a (fizikai-matematikai) leírás maga a definíció. (Mivel számomra ez még nem mondja meg, pontosan micsoda.)
További bejegyzések a fórumban...