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有最短路径却不走,MIT:大脑是为了进化而非最佳化

2024-11-03 204


人们可能都有这种经验,意见与导航相左,时常觉得电脑计算的路线比自己认为的更远。根据超过 1.4 万人日常生活的手机数据发现,人类其实是很糟糕的导航者,计算最短路线方面并非基于理性,大脑偏向直接面对目的地的路线,忽略绕路走其实比较短的选项。科学家认为,这是大脑为了省力做其他更重要事情的结果。

大家都知道两点间最短的距离是直线,但当你沿着城市街道行走,可能无法走直线,但要如何决定走哪条路?麻省理工学院 (MIT) 新研究发现,大脑并未最佳化,无法步行导航时计算所谓的最短路径。

主导研究的科学家是麻省理工学院可感知城市实验室主任,他在 20 年前还是英国剑桥大学学生时,注意到沿着某条路线前往学校,但走另一条路回到住所,即使其中一条路线较短,仍维持这种行为模式。

他说“我的行为一直不一致,对一生致力理性思考的学生来说,这是很小但令人沮丧的发现。”研究团队收集 14,000 多人走过的 550,000 多条路径数据,可帮助回答人们在城市移动时如何选择路线的问题。

分析发现,人没有选择最短路线,而选择稍长但与目的地角度偏差最小的路线。也就是说,即使一开始向左或向右路线可能更短,但人们选择的路是更直接面对终点的选项。

研究团队称之为最尖路线,这类选择策略也出现在昆虫及灵长类动物研究。科学家认为,这种基于方向的导航需要比实际计算最短路线更少的脑力,可能让大脑更多力气投入其他任务。答案就是生存,科学家说:“似乎有种权衡让大脑计算能力用于其他事情,3 万年前是为了避开狮子,或现在是为了避开危险的 SUV。”

大脑发展是为了进化并不寻求最佳化,但大脑导航方式与智能手机或 GPS 设备的电脑运算法大不相同,后者可根据地图,几乎完美算出任意两点间的最短路线。但大脑无法下载详细、基于距离的地图,因此基于方向的导航似乎是最佳策略。

研究人员还观察到,人在往返两地时会选择不同路线,就像麻省理工学院主任研究生时代那样。发现这结果时他说:“基于成千上万步行者的结论,很明显我不是唯一这样做的人。”

人类不是最佳导航者,电脑则完全理性,完全照程式码指示去做,大脑是达到够好和必要性妥协的“有限理性”。两种脑袋越来越纠缠和碰撞时,科学家有必要了解两者的不同。研究发表在 《Nature Computational Science》。

  • Humans Are Actually Terrible at Navigating Cities, Study of Over 14,000 People Shows
  • We seem to be wired to calculate not the shortest path but the “pointiest” one, facing us toward our destination as much as possible.

(首图来源:pixabay)

2021-10-21 12:02:00

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