Was für eine Welt würde Gehirne dazu bringen, Hochdurchsatz-Sensorik zu entwickeln?

Diese Antwort kann als nicht ansprechend gewertet werden, aber ich denke, Ihre Frage geht möglicherweise an Ihrem Punkt vorbei.

Sie behaupten, dass das „Herausfiltern“ des unwichtigen Reizes ein Zeichen langsamer oder unvollständiger Verarbeitung sei. Stattdessen halte ich es für einen sehr schnellen Ansatz, um unwichtige Eingaben zu eliminieren und es der Situationsintelligenz zu ermöglichen, sich auf die unerwarteten, neuartigen und wichtigen Eingaben zu konzentrieren.

Anstatt das menschliche Gehirn als langsam zu betrachten, weil es sich nur um einen kleinen Prozentsatz der von den Sensoren gelieferten Signale kümmert, betrachten Sie es stattdessen als sehr breit, sehr schnell und gut darin trainiert, wichtige Dinge zu identifizieren.

Ein Großteil, vielleicht der größte Teil der Arbeit, die das Gehirn verrichtet, unterliegt keiner ständigen bewussten Kontrolle.

Dieselbe Gehirnarchitektur würde in jeder Situation funktionieren, um das Wichtige zu identifizieren.

Wenn Sie Gehirne schneller machen wollten, müssten Sie mit ein paar Variablen arbeiten. Sie könnten die Signalleitungsrate erhöhen, die synaptischen Lücken verkleinern und schneller diffundierende Neurotransmitter entwickeln. Gehirne sind bereits ein ausgewogener Kompromiss zwischen Größe, Energieverbrauch, Kühlung, Abfallmanagement, Infektionskontrolle, Plastizität und Stabilität, aber jedes Gleichgewicht kann als Reaktion auf Umweltfaktoren verändert werden.

Verbessern Sie die Sensoren.

Wenn Sie den Umfang der Signale verbessern wollten, die dem Gehirn zur Verfügung stehen, könnten Sie bessere Sensoren herstellen.

Augen könnten breitere Sichtfelder haben oder eine Mischung aus Säugetier- und Insektenaugen sein. Augen könnten tiefer ins Infrarot oder höher ins Ultraviolett hinein wahrnehmen. Augen könnten die Empfindlichkeit gegenüber Lichtpolarisation erhöhen, da einige Bienenaugen empfindlich sind.

Ohren und Haut könnten empfindlicher auf Vibrationen bei niedrigeren und höheren Frequenzen reagieren.

Der Muster- und Texturabgleich im visuellen Kortex würde sich entwickeln, um besser auf die besonderen Muster und Texturen zu reagieren, die in eurer Welt wichtig sind.

Die Haut könnte verschiedene chemische Sensoren für Grundlagen wie pH-Wert und Salzgehalt sowie spezifische Pheromone enthalten, die für Ihre Kreaturen wichtig sind.

Welche Art von Welt würde dies fördern?

Um eine bessere Vibrationserkennung zu fördern, eine Welt mit großen Bedrohungen, die den Boden erschüttern.

Um einen Polarisierungssinn zu fördern, eine Welt mit einer ziemlich dichten Atmosphäre, aber wenig Variation auf der Oberfläche, vielleicht eine Ozean- oder Wüstenwelt.

Um die Infrarotsensorik zu fördern, eine kalte Welt mit warmblütigen Bedrohungen.

Um einen ultravioletten Sinn zu fördern, ein blauer Stern und wenig Ozon in der Planetenatmosphäre.

Um die chemische Wahrnehmung zu fördern, eine dunkle Welt, vielleicht unter Wasser in der Nähe einer hydrothermalen Quelle.

Um ein breiteres Sichtfeld zu fördern, eine Welt, in der Bedrohungen aus allen Richtungen kommen. Dies können Kreaturen sein, die an der Oberfläche leben und Bedrohungen aus der Luft ausgesetzt sind, oder vielleicht eine Vogel- oder Unterwasserart.

Ich denke, es ist mehr als nur die Welt, in der die Kreatur lebt, man muss auch ihre Gewohnheiten und ihren Platz im Ökosystem berücksichtigen. Ich glaube, man muss mit einem warmblütigen Fleischfresser beginnen, solche Kreaturen sind fast immer an die Jagd nach der nächsten Mahlzeit, wie sie ist. Dann müssen Sie sie in die Mitte der Nahrungskette stellen und nicht an die Spitze. Jetzt sind sie entweder auf der Suche nach einer Mahlzeit oder, wenn sie einen vollen Magen haben, nach den Dingen, die sie jagen.

Um die sensorischen Daten zu maximieren, die sie während der Suche verarbeiten müssen, müssen alle lokalen Pflanzenfresserpopulationen in bestimmten Phasen ihres Lebenszyklus und des Lebenszyklus der Vegetation, von der sie sich ernähren, toxisch sein. Raubtiere müssen jetzt die winzigen Zeichen um sie herum in der Vegetation und auf ihrer Beute berücksichtigen, um zu wissen, welches Fleisch sie jederzeit jagen können . Darüber hinaus müssen die Raubtiere höherer Ordnung, die sie fressen, die aktive, chamäleonartige Tarnung voll ausnutzen, sodass sie aus der Ferne schwerer zu erkennen sind und sich sowohl in der Pirsch als auch in der Jagd aus dem Hinterhalt auskennen.

Jetzt haben wir also eine Kreatur, die ihre Umgebung ständig nach Hinweisen auf Beuteeignung, Beute und die heimlichen Raubtiere höherer Ordnung absucht, die speziell Beute machen, kein Detail kann sicher abgetan werden.

Ressourcenknappheit ist eine Tatsache, mit der wir uns auseinandersetzen müssen, egal ob wir jemand mit einem IQ von 200 oder eine Amöbe in einer matschigen Pfütze sind.

Aus Ressourcenknappheit folgt ein Sparprinzip: Man nutzt etwas nur, wenn die Kosten gerechtfertigt sind, sonst ist es nur eine Verschwendung knapper Ressourcen. Wenn Sie beispielsweise ein Organismus sind, der in einem unterirdischen See lebt, sind die Augen pleonastisch und werden aufgrund des oben genannten wirtschaftlichen Prinzips durch evolutionären Druck entfernt.

Zu Ihrer Frage, wenn Sie möchten, dass das "Hintergrundrauschen" verarbeitet und nicht ignoriert wird, muss es kein Rauschen sein, sondern sinnvoll und wertvoll. Dies kann unter bestimmten Umständen für eine begrenzte Teilmenge von Signalen gelten (z. B. ein Torhüter reagiert während eines Spiels viel stärker auf die Bewegungen eines anderen als in der Warteschlange bei der Post), für den Rest es macht kaum Sinn.

Die meisten der herausgefilterten Informationen sind nahezu nutzlos. Wenn Sie zum Beispiel jemals "Tracer" in Filmen gesehen haben, in denen Menschen gezeigt werden, die Drogen nehmen, ist das eine tatsächliche Sache, keine Halluzination - Ihre Augen haben keine perfekte Auflösung oder Reaktionsgeschwindigkeit. Wenn sich etwas vor Ihren Augen bewegt, dauert es eine Weile, bis es verblasst – Ihr Gehirn hat das herausgefunden, als Sie ein Baby waren, und einen Filter dafür gebaut. Ihre aktuelle Vision ohne die Tracer ist die eigentliche Halluzination!

Wenn Ihr Bewusstsein immer mit den 1000 nutzlosen Gerüchen in Ihrem Haus konfrontiert wird, haben Sie möglicherweise Probleme, den neuen Rauchgeruch zu erkennen, der Sie darüber informiert, dass etwas Schlimmes vor sich geht, und wenn Sie immer jeden einzelnen Follikel verfolgen, den Ihr Hemd berührt, könnten Sie es tun keine Wespe spüren, die gerade auf Ihrem Arm gelandet ist, und der Schmerz eines Nadelstichs kann tagelang lähmend sein.

Wahrscheinlich nutzen wir unsere Sinne so wie sie sind nahezu optimal. Um bessere Sinne zu haben, die tatsächlich zusätzliche Informationen aufnehmen können, benötigen Sie möglicherweise eine Nase wie ein Beagle oder physisch größere Augen.

Wenn Sie versuchen möchten, alle Sensoreingaben manuell zu verarbeiten, gibt es sicherlich Möglichkeiten, damit zu experimentieren.

Deine Frage beantwortet sich fast von selbst. Damit die Evolution des Gehirns von einem hohen Maß an sensorischer Information angetrieben wird, müsste dies in einer Umgebung stattfinden, die extrem komplex, extrem aktiv, mit vielen Dingen, die passieren, und extrem gefährlich wäre. Mit anderen Worten, die Verarbeitung sensorischer Informationen wird zum wichtigsten zwingenden Selektionsdruck.

Eine solche Umgebung könnte sich auf einem Planeten entwickeln, der als superbewohnbare Erde bezeichnet wird . Planeten dieser Art könnten die notwendigen komplexen, aktiven und gefährlichen Umgebungen haben, um die Gehirnentwicklung durch sensorische Verarbeitung voranzutreiben.

Umgebungen super-bewohnbarer Planeten haben das Potenzial für die Entwicklung von überreichen Ökosystemen, komplett mit einer extremen Anzahl von räuberischen und konkurrierenden Tier- und Pflanzenarten. Das ist nur die Biota im Makromaßstab, solche super bewohnbaren Planeten hätten wilde und tödliche Mikrobiome. Die Entwicklung der Fähigkeit und Kapazität zum Nachweis von Kolonien gefährlicher Mikroorganismen könnte von entscheidender Bedeutung sein. Ganz zu schweigen von Wolken aus Sporen und Samen, die Tiere und Pflanzen infizieren können.

Alle Organismen, die Gehirne jeder Größe entwickeln, werden die Entwicklung riesiger Ansammlungen von Sinnesorganismen begünstigen, und aufgrund dieses selektiven Drucks wird dies wiederum die Entwicklung ihrer Gehirne vorantreiben. Diese Gehirne werden ein entsprechend hohes Maß an sensorischer Verarbeitung haben.

Zusammenfassend geht es lediglich darum zu verstehen, welche Art von Umgebungen den notwendigen Selektionsdruck erzeugen, um die Evolution des Gehirns in Bezug auf seine sensorische Kapazität voranzutreiben.

Ich denke, Ihnen fehlen ein paar Details darüber, wie Gehirne funktionieren, also springe ich mit einem neuronalen Netzwerk ein :

Du sagst...

Ich habe mir diesen Begriff nur ausgedacht, also lasst mich ihn hier kurz erklären. Alle Informationen bleiben erhalten und das Gehirn blendet kein „Rauschen“ aus. Es fühlt die ganze Zeit alles von jedem Sinnesrezeptor in seinem ganzen Körper.

Hier ist eine interessante Tatsache: Ein neuronales Netzwerk verarbeitet ständig alle Eingaben .

Auf theoretischer Ebene ist ein Neuron etwas, das mehrere Eingaben (zwischen null und eins) entgegennimmt und die Summe seiner Eingaben ausgibt, wobei einigen Eingaben mehr Bedeutung (Gewicht) gegeben wird als anderen. Auf einer groben biologischen Ebene ist ein Neuron eine Zelle, die Eingaben von Sensoren oder anderen Neuronen in Form von elektrischer Ladung (über Chemikalien, die als Neurotransmitter bezeichnet werden) aufnimmt, die Summe der Eingaben über chemische Reaktionen berechnet und ein elektrisches Potential "ausgibt" . .

Nun könnten Sie argumentieren, dass das „Zonieren von Rauschen“ die Ausgabe aller Neuronen in den mittleren Schichten auf Null setzt, und das wollen Sie niemals. Das wäre ein selbstzerstörerisches Argument, da Sie einen Mindestwert für die Neuronenausgabe benötigen würden, der zur neuen Null werden würde. Jedes neuronale Netzwerk wird zu jeder Zeit Neuronen mit minimaler Leistung haben.

Abgesehen davon denke ich, dass Sie ein breites neuronales Netzwerk (viele Neuronen als Eingabe und viele Neuronen in jeder Schicht) im Gegensatz zu einem tiefen neuronalen Netzwerk (viele Schichten) anstreben . Lassen Sie mich aus https://stats.stackexchange.com/questions/222883/why-are-neural-networks-becoming-deeper-but-not-wide zitieren :

Das Hauptproblem ist, dass diese sehr breiten, flachen Netzwerke sehr gut im Auswendiglernen, aber nicht so gut im Verallgemeinern sind.

Sie können tatsächlich ein sehr schnelles neuronales Netzwerk haben (da weniger Schichten weniger Ausbreitungszeit bedeuten), aber es wird sich an nichts erinnern, und es wird ein langer Prozess sein, dieses neuronale Netzwerk dazu zu bringen, etwas zu lernen.

Sie hätten auch ein Problem mit dem Speicher, da dieser von Schleifen im Netzwerk abhängt .

Dann können Sie sagen: "Nun, fügen wir einfach mehr Neuronen hinzu, um uns an alles zu erinnern, lassen Sie uns das Netzwerk sowohl breit als auch tief machen"! worauf die Antwort lauten würde: Ein solcher Organismus hätte aufgrund des Energieverbrauchs einen evolutionären Nachteil :

Die meisten Wirbeltierarten widmen dem Gehirn zwischen 2 % und 8 % des Grundstoffwechsels. [...] beim Menschen auf 20–25 % ansteigt.

Mit anderen Worten, eine solche Kreatur müsste mehr Nahrung zu sich nehmen als ein dümmeres Gegenstück, das die gleichen Fähigkeiten ausführen kann.

Lassen Sie mich also Ihre Frage umdrehen und versuchen, eine weltbildende Antwort zu geben:

Welche Art von Umwelt-/Evolutionserzählung müsste angenommen werden, damit Gehirne mit breiten neuronalen Netzwerken zu einem bevorzugten Merkmal werden?

Ich werde sagen:

• Kein Langzeitgedächtnis erforderlich
• Verlassen Sie sich nur auf instinktive Reaktionen
• Hohe Sterblichkeits- und Fruchtbarkeitsraten
• Reduzierte Stoffwechselkosten sensorischer Eingabeorgane

Also, Zerglinge , aber mit komischen Fliegenaugen .

Ich glaube, dass es ein sehr langsames Umfeld sein wird, in dem Ressourcen sehr knapp sind.

Wenn Ihre Ressourcen schwer zu bekommen sind, müssen Sie in ein paar ausgewählte Sinnesorgane investieren, die Ihnen helfen, nach der nächsten Mahlzeit zu suchen. Das heißt, Sie spezialisieren sich darauf, alle Details zu verarbeiten, die Ihnen ein Sinnesorgan liefern kann. Als Wendung zu Ihrer Frage verarbeiten Sie am Ende alle möglichen Geräusche, aber Ihr Geräusch ist begrenzt, da Sie nur über begrenzte Erkennungsmethoden verfügen.

Wenn ein Lebewesen zum Beispiel nur einen Tastsinn hat, weil es in einer superdunklen Umgebung ohne Sehen, Riechen und Hören lebt, kann es seine ganze Aufmerksamkeit nur darauf richten, herauszufinden, was es berührt hat.

Automatisierte sensorische Selektivität, dh die Nichtweitergabe sensorischer Daten an das Bewusstsein, ist das Ergebnis der Evolution. Bestimmte sensorische Eingaben wurden als irrelevant erachtet und daher in eine Art Daten zweiter Ordnung eingeordnet, die nur dann an das Bewusstsein weitergegeben werden, wenn Sie sich darauf konzentrieren.

Andere Antworten lieferten die offensichtliche Erklärung, dass dieser Effekt auf eine Energieeinsparung und die Notwendigkeit schneller Reaktionen auf Umweltanomalien zurückzuführen ist, die auf das Vorhandensein von Raubtieren, eine unmittelbare Gefahr oder einfach auf eine neue und unbekannte Situation hinweisen könnten.

Um zu verhindern, dass diese Filterung vor der bewussten Verarbeitung erfolgt, möchten Sie möglicherweise vermeiden, dass Eingaben mit etwas Üblichem in Verbindung gebracht werden. Ich nenne dies die Schrödinger-Welt, in der es unmöglich ist, allein anhand von Umweltzeichen zu erkennen, in welcher Situation wir uns befinden, zB ob Gefahr oder Sicherheit.

Da keine spezifische Kombination sensorischer Daten gegenüber anderen Kombinationen außer Acht gelassen werden kann, sind zwei evolutionäre Teile wahrscheinlich:

• energetisch günstig: es werden keine sensorischen Daten verarbeitet.
• energetisch teuer: Alle Daten werden an den bewussten Teil des Gehirns weitergeleitet, der nicht sensorische Informationen hinzufügen muss, um zu entscheiden.

Es ist ein bisschen kompliziert, sich ein Szenario vorzustellen, in dem nicht alle sensorischen Daten ausreichen, um die Wahrscheinlichkeit zu bestimmen, dass eine Situation gefahrlos und dennoch nicht völlig nutzlos ist.

Um ein solches Szenario zuzulassen, würde ich mich für Pfauenmenschen entscheiden, die all ihre sensorischen Anhängsel in einer Welt zeigen, in der sie keinen Zweck erfüllen, nur um einen Paarungsvorteil zu erlangen: Mehr von der Welt wahrzunehmen bedeutet auch, mehr wahrzunehmen. Die Paarung unter solchen Menschen ist ein bewusster Kampf im gesamten sensorischen Spektrum, wie ein Schachspiel, bei dem sich der besiegte Kandidat zurückzieht, nachdem er erkannt hat, dass er keine gültigen Antworten auf die Nuancen des Gegners hat.

Warum sollte dieser Paarungstanz nicht vom Unterbewusstsein über evolutionäre Zeitskalen gehandhabt werden? Die sich ständig verändernde Natur der Schrödinger-Welt ist derart, dass wiederholbares Verhalten bestraft wird. Ein Raubtier könnte darauf lauern, Menschen zu paaren, die immer wieder die gleichen Muster zeigen, wodurch ihre Zahl im Gegensatz zu den sehr erfolgreichen bewussten Pfauenmenschen schrumpft.

Um die Menge an relevanten Details zu erhöhen, die ein Organismus aus seinen sensorischen Daten zieht, müsste ein Organismus in einer Umgebung leben, die es erfordert, dass er mehr Details über seine Umgebung kennt, um zu überleben.

Um die Details zu maximieren, die der Organismus benötigt, muss er ein Raubtier sein, aber kein Apex-Raubtier. Dies erfordert, dass es seine Sinne einsetzt, um die Verstecktechniken seiner Beute zu überwinden, und es erfordert, dass der Organismus seine Umgebung auf eingehende Bedrohungen überwacht.

Als nächstes muss der Organismus mit seiner Umgebung im Einklang sein, um sich zu bewegen. Wenn das Gebiet, in dem der Organismus lebt, beispielsweise flach und stabil ist, erfordert es ein Minimum an relevanten Details, um sich auf vorhersehbare Weise fortzubewegen. Wenn sich der Organismus andererseits in einem volatilen Medium bewegt, sagen wir, er geht, aber auf Bergen mit viel seismischer Aktivität, fliegt er in turbulenten Winden oder schwimmt durch chaotische Strömungen, muss der Organismus viel mehr darüber wissen seiner Umgebung, um sich sicher und präzise fortzubewegen.

Der Organismus würde auch zusätzliches Wissen über seine Umgebung benötigen, um zu überleben, wenn er die Tarnung für mehrere Sinne als primäres Mittel zur Jagd und zum Schutz verwenden würde. Wenn sich der Organismus visuell tarnt, müsste er in der Lage sein, Details besser zu erkennen als seine Beute, um anzugreifen, und besser als seine Raubtiere, um sich zu verstecken. Wenn es seinen Geruch tarnen würde, müsste es besser riechen können als seine Beute und auch seine Raubtiere usw.

Schließlich müsste der Organismus warmblütig mit einem schnellen Stoffwechsel sein. Dies erhöht den Energiebedarf für das Tier und würde es dazu zwingen, sich aktiv zu bewegen, was die Anzahl der Male pro Tag erhöhen würde, in denen es sich auf subtile sensorische Informationen verlassen muss, um zu überleben.

Ich stelle mir so etwas wie eine Baumspitzmaus vor, die wie ein fliegendes Eichhörnchen zwischen Bäumen gleitet und eine Tarnhaut wie ein Oktopus hat. Es müsste die Windgeschwindigkeit auf seiner Haut spüren, die kinästhetische Positionierung seines Körpers, die Geschwindigkeit des Astes, auf dem es steht, die Position des Astes, den es braucht, um zu dem Geruch zu springen, den es als Teil seines zu duplizieren versucht Tarnung, die Farben/Texturen/Muster des Astes, in dem es sich tarnt, alles nur um den richtigen Moment zu bestimmen, um sich auf Beute zu stürzen oder zu einem anderen Baum zu fliehen.

In einer Umgebung mit vielen effektiven Raubtieren und schnell zu fassender heimlicher Beute müsste der Organismus Hunderte von winzigen Details kennen, um den Tod zu vermeiden, und hätte definitiv die Sinne mit hohem "Durchsatz", nach denen Sie gesucht haben.