Die „Geschwindigkeit“ des menschlichen Gehirns ist langsamer als erwartet; neue Forschungen deuten darauf hin, dass dunkle Energie möglicherweise nicht existiert | Technologie-Wochenzeitung

Zusammengestellt von Zhou Shuyi und Pingsheng

Schimpansen sind schlau, aber manche sind besonders schlau

Einer am 23. Dezember in Nature Human Behaviour veröffentlichten Studie zufolge können manche Schimpansen mit Werkzeugen Nüsse besser knacken als andere. Dies könnte darauf hinweisen, dass selbst bei Schimpansen noch messbare Unterschiede in den kognitiven und motorischen Fähigkeiten bestehen.

Fanle, ein erwachsenes Schimpansenweibchen, zerkleinert mit einem Steinhammer und einem Schneidebrett Ölpalmenfrüchte, während ihr kleiner Sohn Flanle in die Kamera schaut. | Tetsuro Matsuzawa

Wissenschaftler betrachten den Werkzeuggebrauch als einen wichtigen Indikator für die kognitive Entwicklung bei Tieren. Frühere Studien haben gezeigt, dass einige Schimpansen gelernt haben, Nüsse mit Steinen zu knacken und die Kerne zu essen. Gibt es Unterschiede in der Fähigkeit, Werkzeuge zu benutzen, bei Schimpansen, die in derselben Gemeinschaft leben? Die Forscher analysierten 3.882 Videoaufnahmen von 21 wilden Schimpansen im Alter von sechs Jahren und älter aus Guinea-Boso, Mexiko, die zwischen 1992 und 2017 Nüsse knackten. Insgesamt umfasste das Filmmaterial mehr als 800 Stunden. Die Studie legte fünf Kriterien fest, um die Effizienz des Werkzeuggebrauchs der Schimpansen zu messen. Dazu gehörten die Zeit, die sie mit dem Nüsseknacken verbrachten, die Anzahl der Schläge pro Nuss, die Erfolgsrate, die Häufigkeit, mit der die Nüsse durch die Schläge verschoben wurden und die Häufigkeit, mit der die Schimpansen die Steine ​​wieder an ihren Platz zurücklegten (Werkzeugwechsel).

Sie stellten fest, dass die anderen vier Indikatoren, mit Ausnahme der Anzahl der Werkzeugwechsel, auf individueller Ebene erhebliche Unterschiede aufwiesen. Beispielsweise brauchten manche Schimpansen doppelt so lange, um Nüsse zu apportieren, wie andere Schimpansen gleichen Alters und Geschlechts. Die Studie ergab außerdem, dass sich diese vier Indikatoren mit zunehmendem Alter der Schimpansen allmählich verbessern und im Alter von 11 Jahren ihren Höchststand erreichen.

Die Ergebnisse deuten darauf hin, dass einige Schimpansen möglicherweise über bessere kognitive oder motorische Fähigkeiten verfügen als andere. Die Forscher sagen, dass weitere Längsschnittstudien erforderlich sind, um die Ursachen und Folgen dieser individuellen Unterschiede zu verstehen.

Wie schnell dreht sich das menschliche Gehirn? Neue Forschung: 10 Bits pro Sekunde

Wir sagen oft, dass Menschen mit schnellem Denkvermögen „schnell denken“, aber wie schnell genau? Ein am 17. Dezember in Neuron veröffentlichter Meinungsartikel quantifizierte die Geschwindigkeit des menschlichen Denkens. Der Autor glaubt, dass die Denkgeschwindigkeit des menschlichen Gehirns tatsächlich nur 10 Bits pro Sekunde beträgt.

„Wie viele binäre Entscheidungen können Sie in einer Sekunde treffen? Wir nennen das die Informationsverarbeitungsgeschwindigkeit oder den Durchsatz menschlichen Verhaltens, da dieser mit sensorischen Eingaben beginnt und mit motorischen Ausgaben endet. Man kann sich den Menschen als ein Glied in der Informationsverarbeitung vorstellen und fragen: ‚Wie schnell kann ein Mensch Informationen maximal verarbeiten?‘“, sagte Markus Meister, Professor für Biologie am Caltech und Autor der Studie.

Wir denken, verarbeiten und treffen Entscheidungen mit einer Geschwindigkeit von 10 Bits pro Sekunde. | J. Zheng

Im Januar 2023 gelang es einem amerikanischen Jugendlichen namens Tommy Cherry, den 3x3 Zauberwürfel blind in 12,78 Sekunden zu lösen, wobei er etwa 5,5 Sekunden mit vorheriger Beobachtung verbrachte. Es gibt etwa 265 mögliche Zustände des Zauberwürfels. Auf dieser Grundlage berechnete Meister, dass Cherrys Informationsverarbeitungsgeschwindigkeit beim Beobachten des Zauberwürfels etwa 11,8 Bit/s betrug.

„Das ist zu langsam“, sagte Meister. Ein Bit bezeichnet eine Binärziffer und ist die kleinste Informationseinheit. Zum Vergleich: Mit einem 10-Mbit/s-Breitband lassen sich 10 Millionen Datenbits pro Sekunde übertragen, und WLAN-Netzwerke können Geschwindigkeiten von bis zu 100 Millionen Bits pro Sekunde erreichen. Ausgehend von der Perspektive der Informationstheorie analysiert der Autor die Geschwindigkeit der Informationsverarbeitung bei verschiedenen menschlichen Verhaltensweisen, darunter Lesen, Schreiben, Videospiele spielen und Zahlen merken. „Wir haben festgestellt, dass diese Zahl bei fast allen Verhaltensweisen überraschend gering war.“ Andererseits können Sinnessysteme, einschließlich Seh- und Hörsysteme, Informationen mit einer Geschwindigkeit von etwa einer Milliarde Bits pro Sekunde erfassen, was 100 Millionen Mal der Geschwindigkeit des Gehirns entspricht. Mit anderen Worten: Auch wenn die Sinne mit „dreitausend Flüssen Wasser“ gefüllt sind, kann das Gehirn nur „einen Schluck aus einer Tasse nehmen“.

Manche Leute fragen sich vielleicht, ob es die „Hardware“ wie Sprache und Fingerbewegungsgeschwindigkeit ist, die den Ausdruck von Gedanken einschränkt. Der amerikanische Unternehmer Elon Musk vergleicht es mit einem „Bandbreitenproblem“. Er stellt sich vor, dass eine revolutionäre Gehirn-Computer-Schnittstelle diese Einschränkung beseitigen und einen Gedankenfluss mit hoher Geschwindigkeit ermöglichen könnte. Doch Meisters Forschung ergab, dass der Engpass nicht in den äußeren physikalischen Bedingungen liegt. In den frühen Phasen der Wahrnehmung gelangen Informationen mit einer Geschwindigkeit von etwa 10 Bit pro Sekunde in das Gehirn. Dies entspricht der „Geschwindigkeit“ des menschlichen Gedächtnisses, der Entscheidungsfindung und der Vorstellungskraft.

Die Forschung geht davon aus, dass die oben genannten Eigenschaften untrennbar mit der physischen Welt verbunden sind, in der wir leben. Im Laufe der Evolution nutzen Organismen das Nervensystem hauptsächlich zur Navigation – um Nahrung zu finden und natürlichen Feinden aus dem Weg zu gehen. Unser evolutionärer Weg hat dazu geführt, dass unser Gehirn nicht in der Lage ist, mehrere Aufgaben gleichzeitig zu erledigen, sondern nur langsam einem „Pfad“ folgen und jeweils über eine Sache nachdenken kann. „Unsere Vorfahren haben sich eine ökologische Nische ausgesucht, in der sich die Welt langsam genug bewegte, damit wir überleben konnten. Tatsächlich benötigen wir nur in den extremsten Fällen Geschwindigkeiten von 10 Bit pro Sekunde. Meistens verändert sich die Umwelt um uns herum viel langsamer.“

OpenAI veröffentlicht neues Modell o3 mit Testergebnissen nahe dem menschlichen Niveau

Am 20. Dezember Ortszeit, dem letzten Tag der 12-tägigen Online-Release-Veranstaltung, stellte OpenAI seine neue Generation von KI-Modellen vor – o3 und o3-mini. Es wird berichtet, dass O3 über ein fortgeschritteneres Denkvermögen verfügt, das dem des Menschen nahe kommt, und beim Schreiben von Codes, bei Mathematikwettbewerben und bei der Aneignung wissenschaftlicher Kenntnisse auf Doktorandenniveau stärker ist als sein Vorgänger O1. Der neue Modellname verzichtet auf o2, um einen Markenkonflikt mit dem britischen Telekommunikationsunternehmen O2 zu vermeiden.

Berichten zufolge erreichte o3 auf CodeForces, der weltweit führenden Plattform für Programmierwettbewerbe, eine Punktzahl von 2727, was dem 175. Platz im weltweiten Programmierwettbewerb entspricht und die meisten menschlichen Programmierer übertrifft. Der EpochAI Frontier Math-Test gilt als einer der anspruchsvollsten Mathematik-Benchmarks, die heute verfügbar sind, und deckt die aktuellsten mathematischen Probleme ab. Der renommierte Mathematiker Terence Tao kommentierte: „Dieser Test könnte die KI mehrere Jahre lang vor Rätsel stellen.“ o3 brach in diesem Test den bisherigen Rekord und löste 25,2 % der Probleme, während die Ergebnisse anderer Modelle nicht über 2 % hinausgingen. Die ARC-AGI-Auswertungsergebnisse zeigten, dass o3s niedrigster Wert 75,7 % und der höchste Wert 87,5 % betrug. Das beste Ergebnis überschritt die 85 %-Schwelle, die das menschliche Niveau markiert. Im Vergleich dazu liegen die O1-Werte zwischen 25 % und 32 %.

OpenAI ermöglicht Sicherheitsforschern den frühen Zugriff auf o3 und o3-mini. Die Veröffentlichung von o3-mini wird für Ende Januar erwartet, die von o3 etwas später.

Die einst populäre Studie „Hydroxychloroquin für COVID-19“ wurde zurückgezogen

Am 17. Dezember veröffentlichte das International Journal of Antimicrobial Agents (IJAA) eine Widerrufserklärung, in der es hieß, dass eine Studie über den Einsatz des günstigen Malariamedikaments Hydroxychloroquin zur Behandlung von COVID-19 zurückgezogen worden sei, da sie keine ethische Genehmigung erhalten habe und erhebliche methodische Mängel aufweise. Die Studie unter der Leitung des französischen Mikrobiologen Didier Raoult, dem ehemaligen Direktor des Mediterranen Instituts für Infektionskrankheiten (IHU) in Marseille, wurde nach ihrer Veröffentlichung ein Riesenerfolg. Laut Daten von Web of Science wurde das Papier zum Zeitpunkt der Zurückziehung fast 3.400 Mal zitiert und ist damit das am häufigsten zitierte zurückgezogene COVID-19-Papier.

In der Erklärung hieß es, Grund für den Rückzug seien ethische Bedenken hinsichtlich der Forschung gewesen „sowie Bedenken dreier Autoren hinsichtlich der Methoden und Schlussfolgerungen der Studie“, die „ihre Namen nicht mit der Studie in Verbindung gebracht sehen wollten“. Die Forscher konnten nicht feststellen, ob die Studie vor der Rekrutierung der Patienten eine ethische Genehmigung erhalten hatte oder ob die Patienten ihre Einwilligung zur Einnahme von Azithromycin gegeben hatten. Die Zeitschrift hat keine Antwort von Raoul erhalten.

Didier Raoult (2021) | Wikipedia

Am 16. März 2020 haben Raoult et al. veröffentlichte ein Vorabdruckpapier, in dem behauptet wurde, dass Hydroxychloroquin die Viruslast von COVID-19-Patienten reduziere und in Kombination mit dem Antibiotikum Azithromycin wirksamer sei. Vier Tage später wurde der Artikel schnell in IJAA veröffentlicht, und Co-Autor Jean-Marc Rolain ist der Chefredakteur der Zeitschrift. Raoult machte über soziale Medien und Fernsehsender Werbung für die „Hydroxychloroquin-Heilung für COVID-19“, wurde dadurch eine Zeit lang berühmt und konnte sogar die Unterstützung des damaligen US-Präsidenten Trump gewinnen.

Doch dann kamen Zweifel. Kritiker wiesen darauf hin, dass an der Studie nur 36 Teilnehmer teilnahmen und dass die Zeit zwischen der Begutachtung und der Veröffentlichung ungewöhnlich kurz war. Am 24. März schrieb Elisabeth Bik, eine bekannte Kämpferin gegen akademischen Betrug, in ihrem Blog, dass sechs Teilnehmer, die eine Hydroxychloroquin-Behandlung erhalten hatten, aus der Studie ausgeschlossen wurden, einer von ihnen starb und drei auf die Intensivstation verlegt wurden, was dazu führte, dass die Ergebnisse eher auf die Hypothese der Wirksamkeit von Hydroxychloroquin hindeuteten. Später im selben Jahr zeigten größere, strengere klinische Studien, dass Hydroxychloroquin bei COVID-19-Patienten keine Wirkung hatte. Im Jahr 2023 veröffentlichten Bick und andere einen weiteren Artikel, in dem sie darauf hinwiesen, dass Raouls Arbeit erhebliche Mängel aufwies, dass die PCR-Testergebnisse der Behandlungsgruppe und der Kontrollgruppe unterschiedliche positive Standards verwendeten, und stellten in Frage, ob die Studie die ordnungsgemäße ethische Genehmigung erhalten hatte.

Die französische Gesellschaft für Pharmakologie und Therapeutik erklärte in einer Pressemitteilung, die Studie sei „schuld“ an einem Skandal, der dazu geführt habe, dass Millionen von Menschen Hydroxychloroquin vergeblich eingenommen, die Behandlung verzögert und sogar Nebenwirkungen wie Herzerkrankungen erlitten hätten. „Diese Reihe von Ereignissen erinnert uns an einen grundlegenden Punkt im Zusammenhang mit der Verwendung von Medikamenten: Selbst in Zeiten einer Gesundheitskrise ist es inakzeptabel, Medikamente ohne solide Beweise für ihre Wirksamkeit außerhalb des Rahmens strenger klinischer Studien zu verschreiben.“

Bislang hat die IHU 32 Arbeiten zurückgezogen, von denen 28 von Raoult mitverfasst wurden, und bei weiteren 243 Arbeiten wurden „Bedenken geäußert“.

Nature: Diese wissenschaftlichen Ereignisse sind im Jahr 2025 beachtenswert

Am 17. Dezember veröffentlichte die Nachrichten-Website Nature einen Artikel mit einer Liste wissenschaftlicher Ereignisse, die im Jahr 2025 Beachtung verdienen. Dabei ging es um Bereiche wie die Entwicklung neuer Medikamente zur Gewichtsabnahme, die Erforschung des Weltraums und die Reaktion auf den Klimawandel.

Der Artikel weist darauf hin, dass nach dem großen Erfolg des Gewichtsverlustmedikaments Semaglutid und anderer Glucagon-ähnlicher Peptid-1 (GLP-1)-Rezeptoragonisten das Jahr 2025 wahrscheinlich eine neue Runde von Ergebnissen in der Arzneimittelforschung und -entwicklung gegen Fettleibigkeit einläuten wird. Eli Lilly wird eine Phase-III-Studie seines oralen Medikaments Orforglipron abschließen, um dessen langfristige Sicherheit bei Patienten mit Typ-2-Diabetes zu bewerten. Darüber hinaus werden die Forscher das Potenzial von GLP-1-Rezeptoragonisten zur Behandlung anderer Krankheiten wie Parkinson und Alzheimer untersuchen.

Das Jahr 2025 könnte auch einen Wendepunkt in der Schmerzbehandlung markieren. Es wird erwartet, dass die US-Aufsichtsbehörden die Zulassung eines nicht-opioiden Schmerzmittels namens Suzetrigin im Januar 2025 abschließen. Im Falle einer Zulassung wäre das Medikament eine der ersten neuen Behandlungen für akute Schmerzen seit mehr als 20 Jahren.

Was die Teilchendetektion betrifft, hoffen Teilchenphysiker, dass die Europäische Spallationsneutronenquelle im schwedischen Lund bis 2025 betriebsbereit sein wird. Die Anlage befindet sich seit mehr als einem Jahrzehnt im Bau. Unterdessen soll bis 2025 eine detaillierte Machbarkeitsstudie für den geplanten, 17 Milliarden Dollar teuren Supercollider am CERN abgeschlossen sein. Im Rahmen der Studie soll der Bau eines Teilchenbeschleunigers mit einem Umfang von 91 Kilometern bewertet werden – des Future Circular Collider (FCC), der den aktuellen Large Hadron Collider (LHC) ablösen soll.

Was die Weltraumforschung betrifft, dürfte der Mondverkehr im Jahr 2025 besonders geschäftig sein. Das japanische Privatunternehmen „ispace“ wird eine neue Monderkundungsmission durchführen. Das amerikanische Unternehmen Intuitive Machines wird eine Landesonde zum Südpol des Mondes schicken, die den Eisbohrer und das Massenspektrometer der NASA an Bord haben wird, um Material unter der Mondoberfläche zu analysieren.

Darüber hinaus sollen im Jahr 2025 zwei Missionen zur Erforschung des Sonnenwinds gestartet werden. Der Satellit Solar Wind-Magnetosphere Interactions (SMILE), ein Gemeinschaftsprojekt der Chinesischen Akademie der Wissenschaften und der Europäischen Weltraumorganisation, soll untersuchen, wie der Sonnenwind mit dem Magnetfeld der Erde interagiert. Die Polarimeter-Mission PUNCH (Unified Coronal and Heliospheric) der NASA wird tief in die Sonnenatmosphäre blicken, um zu erforschen, wie Energie in das Sonnensystem fließt.

Was die Bekämpfung des Klimawandels betrifft, wird im November 2025 in Brasilien die 30. Konferenz der Vertragsparteien des Rahmenübereinkommens der Vereinten Nationen über Klimaänderungen stattfinden, und die Länder hoffen, die Finanzierungsfragen abschließen zu können. Darüber hinaus konnte in der diesjährigen neuen Verhandlungsrunde der Vereinten Nationen zur Bekämpfung der Plastikverschmutzung keine Einigung erzielt werden. Sie soll zu einem geeigneten Zeitpunkt im Jahr 2025 wieder aufgenommen werden, um über die Formulierung eines rechtsverbindlichen internationalen Instruments zur Plastikverschmutzung zu verhandeln.

Weitere im Artikel behandelte Ereignisse sind Gehirn-Computer-Schnittstellen, die Vorbereitung auf eine Pandemie und die Auswirkungen von Trumps Rückkehr ins Weiße Haus auf mehrere wissenschaftliche Bereiche.

Neue Studie legt nahe, dass dunkle Energie möglicherweise nicht existiert

Laut der Nachrichtenagentur Xinhua geht eine neue Studie, die in den Monthly Notices of the Royal Astronomical Society: Letters veröffentlicht wurde, davon aus, dass dunkle Energie möglicherweise nicht existiert. Diese Sichtweise könnte dazu führen, dass die Menschen die Ausdehnung des Universums neu verstehen.

Viele Jahre lang herrschte in der Astrophysik-Gemeinschaft allgemeine Übereinstimmung darüber, dass sich das Universum gleichmäßig in alle Richtungen ausdehnt. Um zu erklären, warum sich das Universum scheinbar immer schneller ausdehnt, haben Wissenschaftler das Konzept der „Dunkelenergie“ eingeführt. Damit ist gemeint, dass es eine bislang unbekannte Energie gibt, die die Geschwindigkeit der Ausdehnung des Universums beeinflusst. Allerdings waren die entsprechenden Theorien schon immer umstritten.

Forscher der University of Canterbury in Neuseeland veröffentlichten kürzlich eine Abhandlung, in der sie erklärten, sie hätten durch die Analyse der Lichtkurven von Supernovas herausgefunden, dass die Ausdehnung des Universums nicht gleichmäßig verläuft. Diese Schlussfolgerung unterstützt ein Modell der kosmischen Expansion, das keine „dunkle Energie“ erfordert, nämlich das „Zeitlandschafts“-Modell. Das Modell geht davon aus, dass Phänomene wie die Ausdehnung des Lichts nicht das Ergebnis einer beschleunigten Expansion des Universums sind, sondern vielmehr darauf zurückzuführen sind, wie Menschen Zeit und Entfernung kalibrieren.

Nach diesem Modell vergeht die Zeit langsamer, je stärker die Schwerkraft ist. Daher könnte dieselbe Uhr in der Milchstraße viel langsamer laufen als im leeren kosmischen Raum. Das heißt, in der kosmischen Leere vergeht die Zeit schneller und der Raum dehnt sich stärker aus, sodass es so aussieht, als würde sich die Ausdehnung des Universums beschleunigen.

Die Forscher sagten, ihre Ergebnisse legten nahe, dass „Dunkle Energie“ nicht erforderlich sei, um zu erklären, warum sich das Universum scheinbar immer schneller ausdehnt. Dies könnte dazu beitragen, einige wichtige Fragen zur Ausdehnung des Universums zu beantworten. Ob das „Zeitlandschafts“-Modell gültig ist, muss allerdings erst durch weitere Beobachtungen des Euclid-Satelliten der Europäischen Weltraumorganisation und des bald startenden Roman-Weltraumteleskops der NASA überprüft werden. (Nachrichtenagentur Xinhua)