1、第一章第一章 绪论绪论大纲本章小结本章小结1.4 脑与认知科学的研究前景脑与认知科学的研究前景1.3 认知科学概述认知科学概述1.2 脑科学概述脑科学概述1.1 脑科学与认知科学的研究意义脑科学与认知科学的研究意义第一章第一章 绪论绪论 智能科学是关于脑科学、认知科学和人工智能的智能科学是关于脑科学、认知科学和人工智能的交叉学科交叉学科 脑与认知科学(Brain and Cognitive Sciences)作为现今最具挑战性和最活跃的科学前沿之一，已成为全球性的研究热点。对对“智能智能”的解释是的解释是“智智慧和才能慧和才能;或者或者具有人的某些具有人的某些智慧和才能智慧和才能”。唯物主义哲
2、学唯物主义哲学来说，智能是来说，智能是大脑特别是人大脑特别是人脑运动的结果脑运动的结果或者产物或者产物。对智能的解对智能的解释是释是“以逻辑方以逻辑方式学习、理解、式学习、理解、思考事物的能力思考事物的能力”1.1 脑科学与认知科学的研究意义 智能的概念智能的概念(1)智能 一般认为，智能是知识与智力的总和。其中知识是一切行为的基础，而智力是获取知识并运用知识求解问题的能力，是头脑中思维活动的具体体现。1.1 脑科学与认知科学的研究意义智能的概念行为能力行为能力感知能力感知能力思维能力思维能力(2)自然智能（人类智能）自然智能（人类智能）1.1 脑科学与认知科学的研究意义 自然智能又指人的智力
3、和能力的总和。智力是人的智慧和聪明才智，能力是人的本领和由此产生的行为。（如下图所示的“自然智能”）1.1 脑科学与认知科学的研究意义1.1 脑科学与认知科学的研究意义也称机器智能，它也称机器智能，它是计算机科学、控是计算机科学、控制论、信息论、神制论、信息论、神经生理学、心理学经生理学、心理学、语言学等多种学、语言学等多种学科互相渗透而发展科互相渗透而发展起来的一门综合性起来的一门综合性学科学科人工智能人工智能即通过人工的方法即通过人工的方法和技术，研制智能和技术，研制智能机器或智能系统来机器或智能系统来模仿、延伸和扩展模仿、延伸和扩展人的智能，实现智人的智能，实现智能行为和能行为和“机器思
4、机器思维维”活动，解决需活动，解决需要人类专家才能处要人类专家才能处理的问题。理的问题。(3)人工智能人工智能1.1 脑科学与认知科学的研究意义(4)人工智能与自然智能的区别与关系人工智能与自然智能的区别与关系2121世纪是智能科学与技术的世纪世纪是智能科学与技术的世纪 智能科学与技术研究智能的本质和实现技术,是由脑科学(brain sciences)、认知科学（cognition science）、人工智能（artificial intelligence,简称AI）等学科组成的交叉学科。1.1 脑科学与认知科学的研究意义 1.1 脑科学与认知科学的研究意义1.1 脑科学与认知科学的研究意义是
5、生命科学与技术的精华智能科学与技术是现代科学技术的前沿和制高点智能科学与技术涉及自然科学的深层奥秘智能科学与技术触及哲学的基本命题智能科学与技术2121世纪是智能科学的世纪世纪是智能科学的世纪国际智能科学研究相关计划 1.1 脑科学与认知科学的研究意义NBICNBIC汇聚技术：汇聚技术：2001年，美国商务部技术管理局、国家科学基金会(NSF)、国家科学技术委员会纳米科学工程与技术分委会(NSTC-NSEC)在华盛顿联合发起了一次有科 学家、政府官员等各界顶级人物参加的圆桌会议,会议就“会聚四大技术、提升人类能力”这一议题进行了研讨,并首次提出了“NBIC 会聚技术”的概念。1.1 脑科学与认
6、知科学的研究意义纳米科技纳米科技（Nanotechnology）生物技术生物技术(包括生物制药及包括生物制药及基因工程基因工程)(Biotechnology)信息技术信息技术(先进计算机与通信先进计算机与通信)(Informational technology)认知科学认知科学(认知神经科学认知神经科学)(Cognitive science)1.1 脑科学与认知科学的研究意义会聚技术会聚技术(Converging Technologies)(Converging Technologies)汇聚技术的发展将带来各种新技汇聚技术的发展将带来各种新技术的发展术的发展:NBIC新科学新科学新教育新教育
7、新社会新社会新应用新应用新工业新工业新人类新人类脑科学从分子水平、脑科学从分子水平、细胞水平、行为水细胞水平、行为水平研究自然智能机平研究自然智能机理，建立脑模型，理，建立脑模型，揭示人脑的本质。揭示人脑的本质。大脑是我们人类的大脑是我们人类的核心，是人类高级核心，是人类高级于其它物种的本质于其它物种的本质所在，是人类的智所在，是人类的智能发源地，我们的能发源地，我们的一切思维、行为都一切思维、行为都受到了脑的控制，受到了脑的控制，这是人所共知的事这是人所共知的事实。实。智能科学要探究智能智能科学要探究智能产生的机理，来赋予产生的机理，来赋予机器这样的智能机制，机器这样的智能机制，以机器智能更
8、好地服以机器智能更好地服务于人类。人的智能务于人类。人的智能源头在大脑，对智能源头在大脑，对智能的揭示必须对大脑进的揭示必须对大脑进行探究，所以脑科学行探究，所以脑科学是智能科学的本质基是智能科学的本质基础。础。智能科学与技术的生物基础智能科学与技术的生物基础-脑科学脑科学智能科学与技术的生物基础智能科学与技术的生物基础-脑科学脑科学 1.1 脑科学与认知科学的研究意义1.1 脑科学与认知科学的研究意义（3）（2）（1）认知科学是研认知科学是研究人类感知、究人类感知、学习、记忆、学习、记忆、思维、意识等思维、意识等人脑心智活动人脑心智活动过程的科学。过程的科学。建立认知科学建立认知科学的一个更
9、深刻的一个更深刻的原因是的原因是,是我是我们要深入研究们要深入研究人自己的大脑人自己的大脑和精神世界和精神世界。认知科学也必然是在认知科学也必然是在脑科学研究的基础上，脑科学研究的基础上，研究人脑认知的过程研究人脑认知的过程与机制，进一步揭示与机制，进一步揭示大脑下智能的产生与大脑下智能的产生与发展，同时它的研究发展，同时它的研究成果也必然促进脑科成果也必然促进脑科学的进步。学的进步。认知科学通过对感知、语言、记忆、意识等人类高等认知科学通过对感知、语言、记忆、意识等人类高等活动的研究，完成人类智能处理的建模，抽象了人类活动的研究，完成人类智能处理的建模，抽象了人类智能的发生和发展。智能的发生
10、和发展。智能科学与技术的中间件智能科学与技术的中间件认知科学认知科学知觉，注意，记忆动作知觉，注意，记忆动作，语言，语言抉择行为，情感抉择行为，情感多道微电极记录，电多道微电极记录，电极阵列（极阵列（EMAEMA），脑），脑电，电，ERPERP，MEG,PETMEG,PET，fMRIfMRI，光学成像，神，光学成像，神经网络经网络海量数据，复杂性测海量数据，复杂性测度，数学模型，计算度，数学模型，计算模型，网络信息模型，网络信息心理学心理学生物学生物学信息科信息科学学1.2 脑科学概述脑科学的研究现状1.2 脑科学概述代表人物主要观点或评价希腊文明时期，柏拉图等猜测大脑正是灵魂的居所.古希腊医
11、学家希波克拉底(公元前460公元前377年)提出脑是精神活动的器官，认为人的一切感觉和情感都是由脑产生的；由于脑，人们思维、理解、听见、知道丑和美、善和恶、适意和不适意哲 学 家 亚 里 士 多 德(公 元 前384公元前322年)从哲学的角度来分析和认识脑，.认为人的大脑只是一个空气调节器，其功用在于冷却过热的血液，以协调心魅的理性活动。显而易见，亚里士多德的这种对脑的认识充满了唯心主义的臆测.是一种错误、倒退的理念罗马名医加仑(Galen)通过对脑的一些解剖，批判了.亚里士多德的关于脑是空气调节器，是用于冷却过热的血液，以协调心脏的理性活动的观点，认为脑是理性灵魂的器官，感觉、记忆、思维、
12、想象、判断等都是脑的功能英国医师托马斯威利斯(ThomasWillis，1621-1675年)脑的解剖学，兼述神经及其功能一书，对神经系统作了当时最完整、最精确的描述。它把人的记忆和意志定位在脑的沟回内，把某些情绪定位在人脑的基部，同时对想象和感官知觉也作了相应的定位瑞士生理学家阿尔勃莱希特冯，哈勒(AlbrechtVonHal-ler，17081777年)在其人体生理学原理中指出，感知是神经的特性，它们在脑髓中有一个共同的汇合点表表1-3早期西方对人脑原始思维的探索早期西方对人脑原始思维的探索（1 1）2020世纪世纪5050年代以来形成的脑科学理论和假说年代以来形成的脑科学理论和假说1.2
13、 脑科学概述“全脑研究全脑研究”,即侧重即侧重于对大脑的于对大脑的整体功能研整体功能研究。究。20世纪世纪90年代年代“应用型应用型”的脑研究的脑研究,即侧重于将即侧重于将脑科学理论脑科学理论成果应用于成果应用于实践中实践中1.2 脑科学概述脑科学的研究现状(2)(2)20世纪世纪90年代年代脑科学的研究现状(3)20(3)20世纪末世纪末:人脑认知功能及其神经机制进行多学科、多层次的综合研究已经成为当代科学发展的主流方向之一，西方几乎所有著名的大学都设有脑科学或认知科学研究机构。我国政府在国家中长期科学和技术发展纲要(20062020年)中，将“脑与认知科学”被列为我国基础研究中的重大科学前
14、沿问题.1.2 脑科学概述(1)(1)分子神经生物学从基分子神经生物学从基因和生物大分子的角因和生物大分子的角度对神经活动基本过度对神经活动基本过程的分子调控机制进程的分子调控机制进行了探索行了探索。(2)(2)(3)(3)(4)(4)高级脑功能的研究如感觉信高级脑功能的研究如感觉信息加工、学习与记忆的机理息加工、学习与记忆的机理、抉择的神经经济学、语言、抉择的神经经济学、语言文字的理解文字的理解研究神经元网络结构与研究神经元网络结构与功能之间关系功能之间关系,了解突了解突触传递及神经系统可塑触传递及神经系统可塑性以及神经元与神经胶性以及神经元与神经胶质之间的相互关系质之间的相互关系脑功能成像
15、技术的出脑功能成像技术的出现现,使在正常状态下使在正常状态下整体研究脑的高级功整体研究脑的高级功能活动成为可能能活动成为可能1.2 脑科学概述脑科学的研究现状脑科学的研究现状(4)21(4)21世纪至今世纪至今:1.2 脑科学概述脑科学的研究现状脑科学的研究现状(4)21(4)21世纪至今世纪至今:国家/地区相关规划计划布局重点公共财政投资力度美国“神经科学研究蓝图”（2004年至今）；“通过推动创新型神经技术开展大脑研究”计划（2013年至今）等重大神经疾病、全谱系相关重大技术超过20亿美元/年欧盟2013年确定人类脑计划为“未来和新兴技术”之一重大疾病、大脑计算模拟1亿欧元/年，共10年英
16、国英国医学研究理事会（MRC）（20102015年）基础神经科学、神经退行性疾病超过1.2亿英镑/年德国建设Bernstein国家计算神经科学网络项目，2010年进入二期计算神经科学超过4000万欧元法国2010年发布“神经系统科学、认知科学、神经学和精神病学主题研究所”发展战略基础神经科学、神经退行性疾病2011年资助9500万欧元加拿大提出“加拿大脑战略”神经疾病2011财年预算拨款1亿加元日本2008年启动“脑科学研究战略研究项目”；2014年出台为期10年的“Brain/MINDS计划”重大神经疾病、脑基智能、新技术超过4000万美元/年韩国将脑科学上升为国家战略，“第二轮脑科学研究推
17、进计划（20082017）重大神经疾病、脑技术与信息技术融合13.8亿美元/10年表表1-5 国际脑科学相关规划计划及关注领域例举国际脑科学相关规划计划及关注领域例举脑科学的研究内容脑科学的研究内容 脑科学，也称为神经科学(neuro sciences)，是20世纪60年代末形成的一门边缘科学。人类从三个不同层面全面的研究大脑。1.2 脑科学概述1生物学家生物学家和神经网和神经网络专家的络专家的战场战场.2脑波技术脑波技术专家和系专家和系统论专家统论专家的战场的战场3哲学家和哲学家和物理学家物理学家的战场的战场脑科学的研究内容脑科学的研究内容-三个不同层面三个不同层面1.2 脑科学概述脑科学涉
18、及的研究范围很广,现仅其中几个方面作以简单的概述:(1)脑科学研究的一个重要方面是对神经网络复杂构建中的单个元件神经元以及神经元通讯问题的研究。(2)脑科学对有关学习、记忆、语言、思维等高级神经活动的机制的研究(3)发育神经生物学的研究是脑研究的一个重要领域(4)脑高级功能的研究。(5)脑科学的研究是实现超级人工智能的必要前提。1.2 脑科学概述脑科学的未来研究内容，有三个主要发展方向：(1)理解大脑(2)疾病诊断与治疗(3)类脑智能1.2 脑科学概述从细胞、乃至分子从细胞、乃至分子的水平入手，由基的水平入手，由基础向上，把功能与础向上，把功能与结构研究结合起来结构研究结合起来,即所谓的即所谓
19、的bottom-up用系统的观点，在整用系统的观点，在整体水平以及整体各部体水平以及整体各部分之间的相互联系和分之间的相互联系和相互作用中，逐渐向相互作用中，逐渐向下深入，逼近脑研究下深入，逼近脑研究的答案，称其为的答案，称其为top-bottom脑科学的研究方法：脑科学的研究方法：现代脑科学的研究现代脑科学的研究有两个大的潮流有两个大的潮流:1.2 脑科学概述脑科学的研究方法或实验技术基本定义或特点单细胞记录(Single-unitre-cording)记录单个神经元活动，直径约为万分之一毫米的微电极被插进动物大脑，以获得细胞膜外电位记录。它的优点包括：单细胞记录技术对提供脑功能在神经元水平
20、上的具体活动信息非常有效，因而相对其他技术而言也就更加精细一些；关于神经元活动的信息可在一个非常广泛的时间范围内(从几毫秒到几小时或几天)采集。缺点包括：由于需穿透神经组织，所以当运用于人类时不受欢迎；另一个局限是它只能提供神经元水平的活动信息脑电图与脑功能成像技术(Electronencephalogram，EEG)通过在头皮表面记录大脑内部的电活动情况而获得脑电图功能性磁共振成像技术(FunctionMagneticResonanceImaging，FMRI)局部神经元兴奋将引起该区域的血流量的增加，而血液中含有氧和葡萄糖，FMRI能检测到大脑的功能性氧的消耗变化情况，清晰地显示高活动量区
21、域的三维图像正 电 子 发 射 断 层 摄 影 术(P o s i-tionEmissionTomography，PET)根据对正电子的检测而获得有关大脑活动的信息的实验技术脑磁图(Magneto-encephalog-raphy，MEG)运用一个超导量子干扰装置来测量脑电活动的磁场变化ERP的技术原理(EventRe-latedPotentials)事件相关电位是与实际刺激或预期刺激(声、光、电)有固定时间关系的脑反应所形成的一系列脑电波；利用ERP的固定时间关系，经过计算机的叠加处理，提取ERP成分。在评估某些认知活动的时间特点上尤为有效脑研究的新技术脑涨落图技术(Encephallofl
22、ucyuogramTechnology，ET)一项新建立的脑功能研究技术。ET已能超越传统的脑波研究。在完全自然和绝对无损伤的条件下，对调制在原始脑波中的涨落信息进行分析。它是非线性的，对人脑进行超慢波扫描，能揭露传统脑波所不能揭露的很多规律，可被应用于所有与神经介质活动有关的研究中计算机辅助轴向扫描(Com-puterizedAxialTomograph)利用X射线对脑部进行断层扫描多重抗误差矫正荧光原位杂交技术（multiplexed error-robust fluorescence in situ hybridization，MERFISH）一种基于图像的单细胞转录组学方法。MERFI
23、SH使用出错率低的条形码识别细胞中的每种不同类型的RNA，以大规模复合方式标记和连续成像的方式来检测这些条形码。因此该技术能提供高精度细胞空间位置信息并更为精确地检测和量化这些细胞中微量表达的基因。未来，人们可以更加精准地将特定行为和大脑特定位置的细胞联系起来，推动目前举步维艰的神经系统疾病研究可视化病毒示踪技术运用跨突触传递的嗜神经病毒标记特定类型的细胞成为研究大脑网络与外周重要脏器交互作用的新方法，这为内脏-大脑的神经解剖学研究打开了大门表表1-6脑与认知科学的研究方法脑与认知科学的研究方法/实验技术实验技术1.3 认知科学概述认知及认知及认知科认知科学的定义学的定义 认知的不同定义（1）
24、心理学定义（2）哲学定义（3）语言学定义（4）计算机科学定义（5）基于过程的认知定义 认知科学的定义1.3 认知科学概述认知科学的认知科学的起源起源 18791879年,德国冯特建立了第一个心理学实验室 19671967年,美国心理学家奈塞在他的认知心理学中正式提出来“认知心理学”一词。19731973年，美国心理学家朗盖特第一次在论文中使用“认知科学(Cognitive Science)”一词。1977年Cognitive Science创刊。1979年，美国的认知科学学会成立。1979年在加利福尼亚大学圣地亚哥分校召开了第一届认知科学会议1.3 认知科学概述认知科学认知科学的发展的发展（1
25、）计算理论阶段（2）符号处理理论阶段（3）多理论阶段1.3 认知科学概述 世界一流大学或研究机构对认知科学的研究情况世界一流大学或研究机构对认知科学的研究情况 世界一流大学都已经开展了认知科学的研究 哈佛大学，美国加州大学圣地亚哥分校认知科学系 加州大学伯利克分校认知科学研究所 麻省理工学院脑与认知科学系 布朗大学的认知与语言科学系 华盛顿大学PNP 伊利诺依大学 英国医学研究理事会的认知与脑科学所 英国国家科学基金会1.3 认知科学概述大学或研究机构脑与认知研究情况哈佛大学将心智与身体、社会、地球、太空、技术并列为6大研究分类麻省理工学院将，神经与认知科学”作为重要研究领域；强调“神经科学与
26、认知科学是麻省理工学院今后1020年最重要的增长领域”，学院设有“脑与认知科学系”、“麻省脑科学研究所等机构，并出版杂志认知神经科学加州大学圣地亚哥分校认知科学系主要从事以下三个领域的研究工作：脑。强调对神经生物学过程和现象的理解；行为。注重心理学、语言学和社会文化环境的研究；计算。结合计算机制的研究，考察各种认知能力及其限制。该系既进行实验室控制情境下的认知研究，也进行日常生活中自然情景下的认知研究，并对两类情景下的认知活动建模。下设认知发展实验室(Cognitive De-velopment Laboratory)和发展认知神经科学实验室(Developmental Cognitive N
27、euroscience Laboratory)，这两个重要实验室专门针对认知的动态变化过程进行研究加州大学伯克利分校认知科学研究所研究在实际生活中的认知行为，并试图对这些现象给予理论上的说明；提出了许多有特色的认知理论。例如，Lakoff等人的原型理论和心象图式，Fillmore等人的格语法和构造语法，Slobin的语言获取的操作法则，Feldman的整体平行连接网络等。这些理论在认知科学研究领域产生了广泛的影响麻省理工学院的脑与认知研究系有以下五个重点研究领域：分子和细胞神经领域；系统神经科学领域。研究问题包括感觉刺激的转换和编码、感觉运动系统的组织。脑与行为的循环交互作用等；认知科学领域。
28、主要研究心理语言学、视知觉和认知、概念和推理以及儿童认知能力的发展等；计算领域.主要研究机器人技术和运动控制、视觉、神经网络学习、基于知识的知觉和推理；认知神经科学领域布朗大学的认知与语言科学系美国最早建立的认知科学系之一。该系的教授有着不同的学科背景，分别来自应用数学、计算机科学、神经科学和心理学等系。例如，视觉研究组可以同时采用计算、心理学和生态学三种研究方法对知觉和行动进行研究；言语组则同时从实验、发展、神经语言学和进化论的观点来研究言语知觉。视觉和言语是该系的主要研究领域华盛顿大学PNP(Philosophy Neuro-science Psy-chology)计划创立于1993年，最
29、初是一个创新项目，2003年成立PNP研究中心。PNP项目将哲学、神经科学与心理学结合在一起研究，该项目现在不仅包括研究生的培养计划，也扩展到本科生的培养计划，已经取得一批在认知科学和相关学科中具有重要的学术价值和影响的研究成果伊 利 诺 依 大 学 的 贝 克 学 院(B e c h-manInstitute)目前有三大研究板块：生物智能(Biological Intelligence)?人-机智能交互(Human-Computer Intelligence Interaction)；分子与光电子纳米技术(Molecularand Electronic Nanostructures).贝克曼
30、学院是融合物理科学、计算机科学、工程学、生物学、行为研究、认知和神经科学为一体的跨学科研究实体。贝克曼学院在认知科学的交叉领域取得众多令人瞩目的研究成果，包括著作、论文、专利和各种奖励英国医学研究理事会的认知与脑科学所主要有四个研究方向；注意.主要研究选择性注意的基本过程和这些过程依赖的分布式脑系统；认知和情绪。主要研究唤起和调节情绪的基本认知和神经过程的性质；语言和交流。该项目把人类语言看做是一个涉及认知、计算和神经的复杂系统进行研究；记忆和知识。该项目主要从事记忆的理论与临床研究美国国家科学基金会组织的“跨部门太空脑科学实验计划(Interagency Neurolab)w利用对环境的操纵
31、一太空飞行来观察人类神经系统的反应以及人类行为、知觉和学习所受到的影响，从而试图阐明神经发育、信号处理和感觉运动整合之间的基本联系表表1-7世界一流大学或研究机构对认知科学的研究情况世界一流大学或研究机构对认知科学的研究情况第 38 页北京成立北京成立“中国科学中国科学技术大学北京认知科技术大学北京认知科学开放研究实验室学开放研究实验室”1988年年1996年年2001年年2 2005年年成立了两个与智能科学有关的国家成立了两个与智能科学有关的国家重点实验室，一个是脑与认知科学重点实验室，一个是脑与认知科学国家重点实验室，另一个是认知神国家重点实验室，另一个是认知神经科学与学习国家重点实验室。
32、经科学与学习国家重点实验室。实验室与北京磁共振室联实验室与北京磁共振室联合成立了合成立了“中国科学院中国科学院-北北京医院脑认知成像中心京医院脑认知成像中心”正式成为正式成为“人类脑计划人类脑计划”的会员国之一。的会员国之一。国内认知科学界组织了国内认知科学界组织了2001年在北京召开的第三年在北京召开的第三届国际认知科学大会届国际认知科学大会。我国的认知科学发展情况：我国的认知科学发展情况：1.3 认知科学概述20132013年年中国认知科学学会中国认知科学学会在北京正式成在北京正式成立立。20182018年年8 8月北京月北京认知神经科认知神经科学学学会第一次学会第一次会员大会暨北京认会员
33、大会暨北京认知神经科学学会成立知神经科学学会成立大会。大会。脑与认知科学国家重点实验室，依托单位是中科院生物物理研究所；认知神经科学与学习国家重点实验室，依托单位是北京师范大学。同时我国认知科学界已建立了广泛和实质性的国际合作与交流。1.3 认知科学概述（1 1）（2 2）（3 3）目的是要了解智能、目的是要了解智能、认知行为的原理，认知行为的原理，以便更好地了解以便更好地了解人的心理，了解人的心理，了解教育和学习，了教育和学习，了解智力的能力，解智力的能力，开发智能设备，开发智能设备，扩充人的能力。扩充人的能力。认知科学是研究心认知科学是研究心智和智能的交叉智和智能的交叉学科，是现代心学科，
34、是现代心理学、人工智能、理学、人工智能、神经科学、语言神经科学、语言学、人类学乃至学、人类学乃至自然哲学等学科自然哲学等学科交叉发展的结果。交叉发展的结果。1.3 认知科学概述研究目标旨在探索智研究目标旨在探索智力和智能的本质，力和智能的本质，建立认知科学和新建立认知科学和新型智能系统的计算型智能系统的计算理论，解决对认知理论，解决对认知科学和信息科学具科学和信息科学具有重大意义的若干有重大意义的若干理论基础和智能系理论基础和智能系统实现的关键技术统实现的关键技术问题问题认知科学的研究内容认知科学的研究内容认知科学的研究的几个方面认知科学的研究的几个方面:认知科学的研究的几个方面认知科学的研究
35、的几个方面:当前，认知科学研究内容的方向主要集中在与计算机科学相关的认知模型、大脑存储模型及认知计算的研究上。认知科学的研究方法认知科学的研究方法 按方法论大体可以归结为三种：按方法论大体可以归结为三种：认知内在主义方法认知外在主义方法认知语境主义方法1.3 认知科学概述Company Logo路径一路径一路径二路径二路径三路径三“认知心理学”(cognitive psychology)路径。“人工神经网络”(artificialintelligence)路径。“认知神经科认知神经科学学”(cognitive neuroscience)路径。路径。认知科学的研究思路可从以上几个方向出发：认知科
36、学的研究思路可从以上几个方向出发：1.3 认知科学概述1.4 脑与认知科学的研究前景脑与认知科学的研究前景 重新思考把认知和智能本质上看成是计算的、目前占统治地位的“认知的计算理论”认知科学的最新发展趋势突出地反映在“认知神经科学”的研究方向和“基于环境的认知”研究方向,这些新的发展趋势表明,仅仅基于计算的、把大脑的认知活动跟环境隔离开来的认知研究是不够的,因此强调认知和智力的大脑的生物学约束,强调大脑和环境的相互作用的约束对于理解认知和智力本质的根本重要性。计算机和人脑相比还有很大的差别,但是随着速度更快、集成度更大、消耗功率更少的计算机元件的研制成功,计算机的能力还将大大提高。有专家认为，
37、当前机器人的智能相当于昆虫,或接近于爬虫类动物.预计到2030年前后,机器人的智能可以和老鼠相比,2040年相当于猴子。到2050年,机器人的智能和行为就可以和人相比了。1.4 脑与认知科学的研究前景脑与认知科学的研究前景 科学家正在努力设计和发展有高度智能和学习能力的机器人为人类服务。机器人将会越来越像真人那样地思想和行动。这需要计算机科学家、心理学家、神经生理和脑科学家、语言学家、哲学家和人类学家等诸多领域的专家共同努力来进行。1.4 脑与认知科学的研究前景脑与认知科学的研究前景本章小结 本章论述了智能、自然智能、人工智能及三者之间的关系，给出智能科学的基本概念及智能科学、脑科学和认知科学三者之间的关系，详细介绍了脑科学与认知科学的研究现状、研究内容及研究方法。最后展望了脑科学与认知科学的研究前景。习题与思考 1.什么是智能科学，脑科学，认知科学？他们之间的关系是什么？2.什么是NBIC？3.什么是人类智能？人工智能与人类智能的关系是什么？4.脑科学的研究内容是什么？认知科学的研究内容是什么?5.脑科学与人工智能的关系是什么？6.脑科学与认知科学的试验技术有哪些?7.认知科学的研究方法和思路。8.认知科学的定义是什么？9.认知科学的发展经历了哪几个阶段？10.当前认知科学研究内容的方向主要集中在哪些方面？
