有最短路徑卻不走,MIT:大腦是為了進化而非最佳化

作者 | 發布日期 2021 年 10 月 21 日 10:32 | 分類 生物科技 , 科技趣聞 Telegram share ! follow us in feedly


人們可能都有這種經驗,意見與導航相左,時常覺得電腦計算的路線比自己認為的更遠。根據超過 1.4 萬人日常生活的手機數據發現,人類其實是很糟糕的導航者,計算最短路線方面並非基於理性,大腦偏向直接面對目的地的路線,忽略繞路走其實比較短的選項。科學家認為,這是大腦為了省力做其他更重要事情的結果。

大家都知道兩點間最短的距離是直線,但當你沿著城市街道行走,可能無法走直線,但要如何決定走哪條路?麻省理工學院 (MIT) 新研究發現,大腦並未最佳化,無法步行導航時計算所謂的最短路徑。

主導研究的科學家是麻省理工學院可感知城市實驗室主任,他在 20 年前還是英國劍橋大學學生時,注意到沿著某條路線前往學校,但走另一條路回到住所,即使其中一條路線較短,仍維持這種行為模式。

他說「我的行為一直不一致,對一生致力理性思考的學生來說,這是很小但令人沮喪的發現。」研究團隊收集 14,000 多人走過的 550,000 多條路徑數據,可幫助回答人們在城市移動時如何選擇路線的問題。

分析發現,人沒有選擇最短路線,而選擇稍長但與目的地角度偏差最小的路線。也就是說,即使一開始向左或向右路線可能更短,但人們選擇的路是更直接面對終點的選項。

研究團隊稱之為最尖路線,這類選擇策略也出現在昆蟲及靈長類動物研究。科學家認為,這種基於方向的導航需要比實際計算最短路線更少的腦力,可能讓大腦更多力氣投入其他任務。答案就是生存,科學家說:「似乎有種權衡讓大腦計算能力用於其他事情,3 萬年前是為了避開獅子,或現在是為了避開危險的 SUV。」

大腦發展是為了進化並不尋求最佳化,但大腦導航方式與智慧手機或 GPS 設備的電腦運算法大不相同,後者可根據地圖,幾乎完美算出任意兩點間的最短路線。但大腦無法下載詳細、基於距離的地圖,因此基於方向的導航似乎是最佳策略。

研究人員還觀察到,人在往返兩地時會選擇不同路線,就像麻省理工學院主任研究生時代那樣。發現這結果時他說:「基於成千上萬步行者的結論,很明顯我不是唯一這樣做的人。」

人類不是最佳導航者,電腦則完全理性,完全照程式碼指示去做,大腦是達到夠好和必要性妥協的「有限理性」。兩種腦袋越來越糾纏和碰撞時,科學家有必要了解兩者的不同。研究發表在 《Nature Computational Science》。

(首圖來源:pixabay)