腦與認知科學概論PPT（第2版）完整全套教學課件

《腦與認知科學概論（第2版）》

全套課件大綱1、教材編寫動機與目標2、教材編寫構(gòu)思3、教材編寫特色4、教材編寫手段5、教材使用方法腦與認知科學(BrainandCognitiveSciences)是當今最具挑戰(zhàn)性和最活躍的科學前沿之一認識大腦從而認識人類自身是擺在各國科學家面前的首要科學使命之一1、教材編寫動機與目標美國、澳大利亞、加拿大、法國、德國1991年開始實施"EC腦十年計劃"1989年率先推出全國性腦科學計劃，將1990—2000年命名為“腦的十年”計劃1996年推出“腦科學時代”計劃，提出“了解腦、保護腦、創(chuàng)造腦”口號《國家中長期科學和技術(shù)發(fā)展綱要(2006——2020年)》中，將“腦與認知科學”列為我國基礎研究中的重大科學前沿問題1、教材編寫動機與目標2003年北京大學在國內(nèi)率先開設“智能科學與技術(shù)”本科專業(yè)北京科技大學、北京郵電大學、南開大學、西安電子科技大學、廈門大學、湖南大學等數(shù)十所高校經(jīng)教育部批準設立智能科學與技術(shù)本科專業(yè)“腦與認知科學”是智能科學與技術(shù)本科專業(yè)的核心課程之一沒有專門的適用教材2008年開始在北京科技大學講授“腦與認知科學”課程，經(jīng)過幾年的教學，作者對腦與認知科學的知識進行了系統(tǒng)地梳理，形成一套較為完整的知識體系1、教材編寫動機與目標將腦科學和認知科學作為同等的知識主體進行論述腦與認知科學概論是研究人類感知、學習、記憶、思維、意識等人腦心智活動過程的科學，探索人類的智力如何由物質(zhì)產(chǎn)生和人腦信息處理的過程,

認知科學

腦科學是研究人腦的結(jié)構(gòu)與功能的綜合性學科，從分子水平、細胞水平、行為水平研究人腦智能機理，建立腦模型，揭示人腦的本質(zhì)“智能科學與技術(shù)”的生物學基礎

“智能科學與技術(shù)”的中間件：自然智能->機器智能

2、教材編寫構(gòu)思全書分為4篇，共8章腦與認知科學概論第1篇總論第2篇腦科學第3篇認知科學第4篇實踐第1章緒論第2章腦科學基礎知識第3章腦科學知識的應用第4章人工大腦第5章認知科學基礎知識第6章認知計算第7章智能認知系統(tǒng)實例第8章實驗2、教材編寫構(gòu)思第8頁緊跟前沿，反映最新研究成果

體現(xiàn)學科交叉

體系結(jié)構(gòu)清晰，知識完整

強調(diào)實用性

生動趣味，實例豐富

實驗、習題齊全，方便教學

體現(xiàn)工程性，符合工科需求

腦與認知科學是當前最具前沿的研究領(lǐng)域之一，教材緊跟時代前沿，匯聚國內(nèi)外最新的研究成果，使讀者能夠掌握該領(lǐng)域的最新研究動態(tài)腦科學與認知科學是邊緣性交叉學科，是心理學、神經(jīng)科學、語言學、人類學、人工智能科學乃至自然哲學等學科交叉發(fā)展的結(jié)果。教材選取各門學科相互交叉、聯(lián)系的部分，科學地將這些知識進行融合。將腦科學與認知科學作為兩個并列的知識主題，整合到一本書之中。教材不是僅僅羅列腦科學與認知科學的基本知識，而是在此基礎之上將腦與認知科學的知識引入到我們的生活實踐中，使讀者能夠科學用腦，理解生活中與此相關(guān)的某些現(xiàn)象，如做夢、植物人等。匯總了常用的大腦工作模型、認知模型等數(shù)學模型。教材第4章人工大腦和第8章實驗等章節(jié)對學生動手實踐能力的提高將會有很好的幫助和促進作用。為了吸引學生的興趣，教材在每個章節(jié)根據(jù)知識點，特意穿插入生動的實例供學生閱讀，增強了教材的趣味性。教材在第8章安排5個實驗，可供教師根據(jù)需要作為教學實驗使用。教材在每章后都安排有豐富的課后習題，并配有詳細解答，適合教師教學和學生學習3、教材編寫特色組織編寫團隊

跟蹤世界研究最前沿

廣泛收集資料

聽取本科生意見建議

在教材編寫過程中廣泛占有心理學、神經(jīng)科學、社會學、語言學等多門學科的資料和資源，吸取現(xiàn)有各種資料中的知識并對其進行歸納和梳理，最終形成該教材

作者在確定教材的體系結(jié)構(gòu)安排之后，組織了一只編寫團隊，該團隊包含教授、副教授、博士研究生、碩士研究生等。編寫團隊成員定期召開例會進行討論。

-查閱大量的期刊和搜集信息，緊跟國內(nèi)外相關(guān)研究機構(gòu)的最新研究動態(tài)-積極與國外知名研究機構(gòu)進行學術(shù)交流，先后到加拿大多倫多大學、日本九州工業(yè)大學進行訪問或訪學，將國際最新研究動態(tài)帶回國內(nèi)，在該教材中與讀者分享。

作者從2008年開始在本科教學過程中不斷探索，并對教學講義進行改進完稿后，交由本科高年級學生進行試讀，根據(jù)反饋結(jié)果進行數(shù)次改進，不斷完善編寫手段4、教材編寫手段適用專業(yè)心理學

電子科學與技術(shù)自動化計算機科學與技術(shù)

智能科學與技術(shù)5、教材使用方法第11頁緒論2學時第1章第2章第3章第4章第5章第3章第6章第7章第8章實驗5、教材使用方法針對智能科學與技術(shù)本科專業(yè)教學腦科學基礎知識2學時腦科學知識的應用4學時人工大腦4學時認知科學基礎知識2學時.認知計算4學時智能認知系統(tǒng)實例2學時.授課章節(jié)智能車的設計與實現(xiàn)：4學時大腦模型認知實驗：2學時核磁共振成像體驗實驗：2學時腦波檢測與信息處理體驗實驗：2學時人工大腦簡單記憶功能電路的設計與實現(xiàn)：4學時20學時14學時5、教材使用方法針對其他專業(yè)計算機科學與技術(shù)、電子科學與技術(shù)、控制科學與技術(shù)、物聯(lián)網(wǎng)工程……要求學生了解腦與認知科學的基礎知識，以及腦與認知科學相關(guān)的技術(shù)手段，重點掌握教材中與人工智能相關(guān)的知識點可以從中選取16個學時進行講授希望該教材能夠彌補空缺為我國智能科學與技術(shù)本科專業(yè)的教育教學貢獻微薄的力量。結(jié)束語腦與認知科學概論第一章緒論大綱本章小結(jié)1.4腦與認知科學的研究前景1.3認知科學概述1.2腦科學概述1.1腦科學與認知科學的研究意義第一章緒論智能科學是關(guān)于腦科學、認知科學和人工智能的交叉學科腦與認知科學(BrainandCognitiveSciences)作為現(xiàn)今最具挑戰(zhàn)性和最活躍的科學前沿之一，已成為全球性的研究熱點。<<現(xiàn)代漢語詞典>>對“智能”的解釋是“智慧和才能;或者具有人的某些智慧和才能”。唯物主義哲學來說，智能是大腦特別是人腦運動的結(jié)果或者產(chǎn)物。<<牛津高階詞典>>對智能的解釋是“以邏輯方式學習、理解、思考事物的能力”1.1腦科學與認知科學的研究意義

智能的概念(1)智能

一般認為，智能是知識與智力的總和。其中知識是一切行為的基礎，而智力是獲取知識并運用知識求解問題的能力，是頭腦中思維活動的具體體現(xiàn)。1.1腦科學與認知科學的研究意義智能的概念自然智能行為能力感知能力思維能力(2)自然智能（人類智能）1.1腦科學與認知科學的研究意義自然智能又指人的智力和能力的總和。智力是人的智慧和聰明才智，能力是人的本領(lǐng)和由此產(chǎn)生的行為。（如下圖所示的“自然智能”）

1.1腦科學與認知科學的研究意義1.1腦科學與認知科學的研究意義也稱機器智能，它是計算機科學、控制論、信息論、神經(jīng)生理學、心理學、語言學等多種學科互相滲透而發(fā)展起來的一門綜合性學科人工智能即通過人工的方法和技術(shù)，研制智能機器或智能系統(tǒng)來模仿、延伸和擴展人的智能，實現(xiàn)智能行為和“機器思維”活動，解決需要人類專家才能處理的問題。(3)人工智能1.1腦科學與認知科學的研究意義(4)人工智能與自然智能的區(qū)別與關(guān)系21世紀是智能科學與技術(shù)的世紀

智能科學與技術(shù)研究智能的本質(zhì)和實現(xiàn)技術(shù),是由腦科學(brainsciences)、認知科學（cognitionscience）、人工智能（artificialintelligence,簡稱AI）等學科組成的交叉學科。

1.1腦科學與認知科學的研究意義1.1腦科學與認知科學的研究意義智能科學人工智能腦科學認知科學1.1腦科學與認知科學的研究意義是生命科學與技術(shù)的精華智能科學與技術(shù)是現(xiàn)代科學技術(shù)的前沿和制高點智能科學與技術(shù)涉及自然科學的深層奧秘智能科學與技術(shù)觸及哲學的基本命題智能科學與技術(shù)21世紀是智能科學的世紀國際智能科學研究相關(guān)計劃1.1腦科學與認知科學的研究意義NBIC匯聚技術(shù)：

2001年，美國商務部技術(shù)管理局、國家科學基金會(NSF)、國家科學技術(shù)委員會納米科學工程與技術(shù)分委會(NSTC-NSEC)在華盛頓聯(lián)合發(fā)起了一次有科學家、政府官員等各界頂級人物參加的圓桌會議,會議就“會聚四大技術(shù)、提升人類能力”這一議題進行了研討,并首次提出了“NBIC會聚技術(shù)”的概念。1.1腦科學與認知科學的研究意義納米科技（Nanotechnology）生物技術(shù)(包括生物制藥及基因工程)(Biotechnology)信息技術(shù)(先進計算機與通信)(Informationaltechnology)NBIC會聚技術(shù)認知科學(認知神經(jīng)科學)(Cognitivescience)1.1腦科學與認知科學的研究意義會聚技術(shù)(ConvergingTechnologies)匯聚技術(shù)的發(fā)展將帶來各種新技術(shù)的發(fā)展:NBIC新科學新教育新社會新應用新工業(yè)新人類010203腦科學從分子水平、細胞水平、行為水平研究自然智能機理，建立腦模型，揭示人腦的本質(zhì)。大腦是我們?nèi)祟惖暮诵模侨祟惛呒売谄渌锓N的本質(zhì)所在，是人類的智能發(fā)源地，我們的一切思維、行為都受到了腦的控制，這是人所共知的事實。智能科學要探究智能產(chǎn)生的機理，來賦予機器這樣的智能機制，以機器智能更好地服務于人類。人的智能源頭在大腦，對智能的揭示必須對大腦進行探究，所以腦科學是智能科學的本質(zhì)基礎。

智能科學與技術(shù)的生物基礎-----腦科學智能科學與技術(shù)的生物基礎-----腦科學1.1腦科學與認知科學的研究意義1.1腦科學與認知科學的研究意義（3）（2）（1）認知科學是研究人類感知、學習、記憶、思維、意識等人腦心智活動過程的科學。建立認知科學的一個更深刻的原因是,是我們要深入研究人自己的大腦和精神世界。認知科學也必然是在腦科學研究的基礎上，研究人腦認知的過程與機制，進一步揭示大腦下智能的產(chǎn)生與發(fā)展，同時它的研究成果也必然促進腦科學的進步。認知科學通過對感知、語言、記憶、意識等人類高等活動的研究，完成人類智能處理的建模，抽象了人類智能的發(fā)生和發(fā)展。智能科學與技術(shù)的中間件——認知科學腦科學知覺，注意，記憶動作，語言抉擇行為，情感多道微電極記錄，電極陣列（EMA），腦電，ERP，MEG,PET，fMRI，光學成像，神經(jīng)網(wǎng)絡海量數(shù)據(jù)，復雜性測度，數(shù)學模型，計算模型，網(wǎng)絡信息心理學生物學信息科學1.2腦科學概述腦科學的研究現(xiàn)狀1.2腦科學概述代表人物主要觀點或評價希臘文明時期，柏拉圖等猜測大腦正是靈魂的居所 .古希臘醫(yī)學家希波克拉底(公元前460—公元前377年)提出腦是精神活動的器官，認為人的一切感覺和情感都是由腦產(chǎn)生的；由于腦，人們思維、理解、聽見、知道丑和美、善和惡、適意和不適意哲學家亞里士多德(公元前384—公元前322年)從哲學的角度來分析和認識腦，.認為人的大腦只是一個空氣調(diào)節(jié)器，其功用在于冷卻過熱的血液，以協(xié)調(diào)心魅的理性活動。顯而易見，亞里士多德的這種對腦的認識充滿了唯心主義的臆測.是一種錯誤、倒退的理念羅馬名醫(yī)加侖(Galen)通過對腦的一些解剖，批判了.亞里士多德的關(guān)于腦是空氣調(diào)節(jié)器，是用于冷卻過熱的血液，以協(xié)調(diào)心臟的理性活動的觀點，認為腦是理性靈魂的器官，感覺、記憶、思維、想象、判斷等都是腦的功能英國醫(yī)師托馬斯?威利斯(ThomasWillis，1621-1675年)《腦的解剖學，兼述神經(jīng)及其功能》一書，對神經(jīng)系統(tǒng)作了當時最完整、最精確的描述。它把人的記憶和意志定位在腦的溝回內(nèi)，把某些情緒定位在人腦的基部，同時對想象和感官知覺也作了相應的定位瑞士生理學家阿爾勃萊希特?馮，哈勒(AlbrechtVonHal-ler，1708—1777年)在其《人體生理學原理》中指出，感知是神經(jīng)的特性，它們在腦髓中有一個共同的匯合點表1-3早期西方對人腦原始思維的探索（1）20世紀50年代以來形成的腦科學理論和假說1.2腦科學概述“全腦研究”,即側(cè)重于對大腦的整體功能研究。20世紀90年代“應用型”的腦研究,即側(cè)重于將腦科學理論成果應用于實踐中1.2腦科學概述腦科學的研究現(xiàn)狀(2)20世紀90年代腦科學的研究現(xiàn)狀(3)20世紀末:人腦認知功能及其神經(jīng)機制進行多學科、多層次的綜合研究已經(jīng)成為當代科學發(fā)展的主流方向之一，西方幾乎所有著名的大學都設有腦科學或認知科學研究機構(gòu)。我國政府在《國家中長期科學和技術(shù)發(fā)展綱要(2006——2020年)》中，將“腦與認知科學”被列為我國基礎研究中的重大科學前沿問題.1.2腦科學概述(1)分子神經(jīng)生物學從基因和生物大分子的角度對神經(jīng)活動基本過程的分子調(diào)控機制進行了探索。(2)(3)(4)高級腦功能的研究如感覺信息加工、學習與記憶的機理、抉擇的神經(jīng)經(jīng)濟學、語言文字的理解研究神經(jīng)元網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)與功能之間關(guān)系,了解突觸傳遞及神經(jīng)系統(tǒng)可塑性以及神經(jīng)元與神經(jīng)膠質(zhì)之間的相互關(guān)系腦功能成像技術(shù)的出現(xiàn),使在正常狀態(tài)下整體研究腦的高級功能活動成為可能1.2腦科學概述腦科學的研究現(xiàn)狀(4)21世紀至今:1.2腦科學概述腦科學的研究現(xiàn)狀(4)21世紀至今:國家/地區(qū)相關(guān)規(guī)劃計劃布局重點公共財政投資力度美國“神經(jīng)科學研究藍圖”（2004年至今）；“通過推動創(chuàng)新型神經(jīng)技術(shù)開展大腦研究”計劃（2013年至今）等重大神經(jīng)疾病、全譜系相關(guān)重大技術(shù)超過20億美元/年歐盟2013年確定人類腦計劃為“未來和新興技術(shù)”之一重大疾病、大腦計算模擬1億歐元/年，共10年英國英國醫(yī)學研究理事會（MRC）（2010—2015年）基礎神經(jīng)科學、神經(jīng)退行性疾病超過1.2億英鎊/年德國建設Bernstein國家計算神經(jīng)科學網(wǎng)絡項目，2010年進入二期計算神經(jīng)科學超過4000萬歐元法國2010年發(fā)布“神經(jīng)系統(tǒng)科學、認知科學、神經(jīng)學和精神病學主題研究所”發(fā)展戰(zhàn)略基礎神經(jīng)科學、神經(jīng)退行性疾病2011年資助9500萬歐元加拿大提出“加拿大腦戰(zhàn)略”神經(jīng)疾病2011財年預算撥款1億加元日本2008年啟動“腦科學研究戰(zhàn)略研究項目”；2014年出臺為期10年的“Brain/MINDS計劃”重大神經(jīng)疾病、腦基智能、新技術(shù)超過4000萬美元/年韓國將腦科學上升為國家戰(zhàn)略，“第二輪腦科學研究推進計劃（2008—2017）重大神經(jīng)疾病、腦技術(shù)與信息技術(shù)融合13.8億美元/10年表1-5國際腦科學相關(guān)規(guī)劃計劃及關(guān)注領(lǐng)域例舉腦科學的研究內(nèi)容腦科學，也稱為神經(jīng)科學(neurosciences)，是20世紀60年代末形成的一門邊緣科學。人類從三個不同層面全面的研究大腦。1.2腦科學概述1生物學家和神經(jīng)網(wǎng)絡專家的戰(zhàn)場.2腦波技術(shù)專家和系統(tǒng)論專家的戰(zhàn)場3哲學家和物理學家的戰(zhàn)場腦科學的研究內(nèi)容---三個不同層面1.2腦科學概述腦科學涉及的研究范圍很廣,現(xiàn)僅其中幾個方面作以簡單的概述:(1)腦科學研究的一個重要方面是對神經(jīng)網(wǎng)絡復雜構(gòu)建中的單個元件神經(jīng)元以及神經(jīng)元通訊問題的研究。

(2)腦科學對有關(guān)學習、記憶、語言、思維等高級神經(jīng)活動的機制的研究(3)發(fā)育神經(jīng)生物學的研究是腦研究的一個重要領(lǐng)域(4)腦高級功能的研究。(5)腦科學的研究是實現(xiàn)超級人工智能的必要前提

。1.2腦科學概述腦科學的未來研究內(nèi)容，有三個主要發(fā)展方向：(1)理解大腦

(2)疾病診斷與治療(3)類腦智能1.2腦科學概述從細胞、乃至分子的水平入手，由基礎向上，把功能與結(jié)構(gòu)研究結(jié)合起來,即所謂的bottom-up用系統(tǒng)的觀點，在整體水平以及整體各部分之間的相互聯(lián)系和相互作用中，逐漸向下深入，逼近腦研究的答案，稱其為top-bottom腦科學的研究方法：現(xiàn)代腦科學的研究有兩個大的潮流:1.2腦科學概述腦科學的研究方法或?qū)嶒灱夹g(shù)基本定義或特點單細胞記錄(Single-unitre-cording)記錄單個神經(jīng)元活動，直徑約為萬分之一毫米的微電極被插進動物大腦，以獲得細胞膜外電位記錄。它的優(yōu)點包括：單細胞記錄技術(shù)對提供腦功能在神經(jīng)元水平上的具體活動信息非常有效，因而相對其他技術(shù)而言也就更加精細一些；關(guān)于神經(jīng)元活動的信息可在一個非常廣泛的時間范圍內(nèi)(從幾毫秒到幾小時或幾天)采集。缺點包括：由于需穿透神經(jīng)組織，所以當運用于人類時不受歡迎；另一個局限是它只能提供神經(jīng)元水平的活動信息腦電圖與腦功能成像技術(shù)(Electronencephalogram，EEG)通過在頭皮表面記錄大腦內(nèi)部的電活動情況而獲得腦電圖功能性磁共振成像技術(shù)(FunctionMagneticResonanceImaging，F(xiàn)MRI)局部神經(jīng)元興奮將引起該區(qū)域的血流量的增加，而血液中含有氧和葡萄糖，F(xiàn)MRI能檢測到大腦的功能性氧的消耗變化情況，清晰地顯示高活動量區(qū)域的三維圖像正電子發(fā)射斷層攝影術(shù)(Posi-tionEmissionTomography，PET)根據(jù)對正電子的檢測而獲得有關(guān)大腦活動的信息的實驗技術(shù)腦磁圖(Magneto-encephalog-raphy，MEG)運用一個超導量子干擾裝置來測量腦電活動的磁場變化ERP的技術(shù)原理(EventRe-latedPotentials)事件相關(guān)電位是與實際刺激或預期刺激(聲、光、電)有固定時間關(guān)系的腦反應所形成的一系列腦電波；利用ERP的固定時間關(guān)系，經(jīng)過計算機的疊加處理，提取ERP成分。在評估某些認知活動的時間特點上尤為有效腦研究的新技術(shù)——腦漲落圖技術(shù)(EncephalloflucyuogramTechnology，ET)一項新建立的腦功能研究技術(shù)。ET已能超越傳統(tǒng)的腦波研究。在完全自然和絕對無損傷的條件下，對調(diào)制在原始腦波中的漲落信息進行分析。它是非線性的，對人腦進行超慢波掃描，能揭露傳統(tǒng)腦波所不能揭露的很多規(guī)律，可被應用于所有與神經(jīng)介質(zhì)活動有關(guān)的研究中計算機輔助軸向掃描(Com-puterizedAxialTomograph)利用X射線對腦部進行斷層掃描多重抗誤差矯正熒光原位雜交技術(shù)（multiplexederror-robustfluorescenceinsituhybridization，MERFISH）一種基于圖像的單細胞轉(zhuǎn)錄組學方法。MERFISH使用出錯率低的條形碼識別細胞中的每種不同類型的RNA，以大規(guī)模復合方式標記和連續(xù)成像的方式來檢測這些條形碼。因此該技術(shù)能提供高精度細胞空間位置信息并更為精確地檢測和量化這些細胞中微量表達的基因。未來，人們可以更加精準地將特定行為和大腦特定位置的細胞聯(lián)系起來，推動目前舉步維艱的神經(jīng)系統(tǒng)疾病研究可視化病毒示蹤技術(shù)運用跨突觸傳遞的嗜神經(jīng)病毒標記特定類型的細胞成為研究大腦網(wǎng)絡與外周重要臟器交互作用的新方法，這為內(nèi)臟-大腦的神經(jīng)解剖學研究打開了大門表1-6腦與認知科學的研究方法/實驗技術(shù)1.3認知科學概述認知及認知科學的定義認知的不同定義（1）心理學定義（2）哲學定義（3）語言學定義（4）計算機科學定義（5）基于過程的認知定義認知科學的定義1.3認知科學概述認知科學的起源1879年,德國馮特建立了第一個心理學實驗室1967年,美國心理學家奈塞在他的《認知心理學》中正式提出來“認知心理學”一詞。1973年，美國心理學家朗蓋特第一次在論文中使用“認知科學(CognitiveScience)”一詞。1977年《CognitiveScience》創(chuàng)刊。1979年，美國的認知科學學會成立。1979年在加利福尼亞大學圣地亞哥分校召開了第一屆認知科學會議1.3認知科學概述認知科學的發(fā)展（1）計算理論階段（2）符號處理理論階段（3）多理論階段1.3認知科學概述世界一流大學或研究機構(gòu)對認知科學的研究情況

世界一流大學都已經(jīng)開展了認知科學的研究哈佛大學，美國加州大學圣地亞哥分校認知科學系加州大學伯利克分校認知科學研究所麻省理工學院腦與認知科學系布朗大學的認知與語言科學系華盛頓大學PNP伊利諾依大學英國醫(yī)學研究理事會的認知與腦科學所英國國家科學基金會1.3認知科學概述大學或研究機構(gòu)腦與認知研究情況哈佛大學將心智與身體、社會、地球、太空、技術(shù)并列為6大研究分類麻省理工學院將，'神經(jīng)與認知科學”作為重要研究領(lǐng)域；強調(diào)“神經(jīng)科學與認知科學是麻省理工學院今后10?20年最重要的增長領(lǐng)域”，學院設有“腦與認知科學系”、“麻省腦科學研究所"等機構(gòu)，并出版雜志《認知神經(jīng)科學》加州大學圣地亞哥分校認知科學系主要從事以下三個領(lǐng)域的研究工作：①腦。強調(diào)對神經(jīng)生物學過程和現(xiàn)象的理解；②行為。注重心理學、語言學和社會文化環(huán)境的研究；③計算。結(jié)合計算機制的研究，考察各種認知能力及其限制。該系既進行實驗室控制情境下的認知研究，也進行日常生活中自然情景下的認知研究，并對兩類情景下的認知活動建模。下設認知發(fā)展實驗室(Cognitive

De-velopment

Laboratory)和發(fā)展認知神經(jīng)科學實驗室(Developmental

Cognitive

Neuroscience

Laboratory)，這兩個重要實驗室專門針對認知的動態(tài)變化過程進行研究加州大學伯克利分校認知科學研究所研究在實際生活中的認知行為，并試圖對這些現(xiàn)象給予理論上的說明；提出了許多有特色的認知理論。例如，Lakoff等人的原型理論和心象圖式，F(xiàn)illmore等人的格語法和構(gòu)造語法，Slobin的語言獲取的操作法則，F(xiàn)eldman的整體平行連接網(wǎng)絡等。這些理論在認知科學研究領(lǐng)域產(chǎn)生了廣泛的影響麻省理工學院的腦與認知研究系有以下五個重點研究領(lǐng)域：①分子和細胞神經(jīng)領(lǐng)域；②系統(tǒng)神經(jīng)科學領(lǐng)域。研究問題包括感覺刺激的轉(zhuǎn)換和編碼、感覺運動系統(tǒng)的組織。腦與行為的循環(huán)交互作用等；③認知科學領(lǐng)域。主要研究心理語言學、視知覺和認知、概念和推理以及兒童認知能力的發(fā)展等；④計算領(lǐng)域.主要研究機器人技術(shù)和運動控制、視覺、神經(jīng)網(wǎng)絡學習、基于知識的知覺和推理；⑤認知神經(jīng)科學領(lǐng)域布朗大學的認知與語言科學系美國最早建立的認知科學系之一。該系的教授有著不同的學科背景，分別來自應用數(shù)學、計算機科學、神經(jīng)科學和心理學等系。例如，視覺研究組可以同時采用計算、心理學和生態(tài)學三種研究方法對知覺和行動進行研究；言語組則同時從實驗、發(fā)展、神經(jīng)語言學和進化論的觀點來研究言語知覺。視覺和言語是該系的主要研究領(lǐng)域華盛頓大學PNP(Philosophy

Neuro-science

Psy-chology)計劃創(chuàng)立于1993年，最初是一個創(chuàng)新項目，2003年成立PNP研究中心。PNP項目將哲學、神經(jīng)科學與心理學結(jié)合在一起研究，該項目現(xiàn)在不僅包括研究生的培養(yǎng)計劃，也擴展到本科生的培養(yǎng)計劃，已經(jīng)取得一批在認知科學和相關(guān)學科中具有重要的學術(shù)價值和影響的研究成果伊利諾依大學的貝克學院(Bech-manInstitute)目前有三大研究板塊：①生物智能(Biological

Intelligence)?②人-機智能交互(Human-Computer

Intelligence

Interaction)；③分子與光電子納米技術(shù)(Molecularand

Electronic

Nanostructures).貝克曼學院是融合物理科學、計算機科學、工程學、生物學、行為研究、認知和神經(jīng)科學為一體的跨學科研究實體。貝克曼學院在認知科學的交叉領(lǐng)域取得眾多令人矚目的研究成果，包括著作、論文、專利和各種獎勵英國醫(yī)學研究理事會的認知與腦科學所主要有四個研究方向；①注意.主要研究選擇性注意的基本過程和這些過程依賴的分布式腦系統(tǒng)；②認知和情緒。主要研究喚起和調(diào)節(jié)情緒的基本認知和神經(jīng)過程的性質(zhì)；③語言和交流。該項目把人類語言看做是一個涉及認知、計算和神經(jīng)的復雜系統(tǒng)進行研究；④記憶和知識。該項目主要從事記憶的理論與臨床研究美國國家科學基金會組織的“跨部門太空腦科學實驗計劃(Interagency

Neurolab)w利用對環(huán)境的操縱一太空飛行——來觀察人類神經(jīng)系統(tǒng)的反應以及人類行為、知覺和學習所受到的影響，從而試圖闡明神經(jīng)發(fā)育、信號處理和感覺運動整合之間的基本聯(lián)系表1-7世界一流大學或研究機構(gòu)對認知科學的研究情況第51頁北京成立“中國科學技術(shù)大學北京認知科學開放研究實驗室”1988年1996年2001年2005年成立了兩個與智能科學有關(guān)的國家重點實驗室，一個是腦與認知科學國家重點實驗室，另一個是認知神經(jīng)科學與學習國家重點實驗室。實驗室與北京磁共振室聯(lián)合成立了“中國科學院-北京醫(yī)院腦認知成像中心”正式成為“人類腦計劃”的會員國之一。國內(nèi)認知科學界組織了2001年在北京召開的第三屆國際認知科學大會。我國的認知科學發(fā)展情況：1.3認知科學概述2013年中國認知科學學會在北京正式成立。2018年8月北京認知神經(jīng)科學學會第一次會員大會暨北京認知神經(jīng)科學學會成立大會。腦與認知科學國家重點實驗室，依托單位是中科院生物物理研究所；認知神經(jīng)科學與學習國家重點實驗室，依托單位是北京師范大學。

同時我國認知科學界已建立了廣泛和實質(zhì)性的國際合作與交流。1.3認知科學概述（1）（2）（3）目的是要了解智能、認知行為的原理，以便更好地了解人的心理，了解教育和學習，了解智力的能力，開發(fā)智能設備，擴充人的能力。認知科學是研究心智和智能的交叉學科，是現(xiàn)代心理學、人工智能、神經(jīng)科學、語言學、人類學乃至自然哲學等學科交叉發(fā)展的結(jié)果。1.3認知科學概述研究目標旨在探索智力和智能的本質(zhì)，建立認知科學和新型智能系統(tǒng)的計算理論，解決對認知科學和信息科學具有重大意義的若干理論基礎和智能系統(tǒng)實現(xiàn)的關(guān)鍵技術(shù)問題認知科學的研究內(nèi)容認知科學的研究的幾個方面:認知科學的研究的幾個方面:當前，認知科學研究內(nèi)容的方向主要集中在與計算機科學相關(guān)的認知模型、大腦存儲模型及認知計算的研究上。認知科學的研究方法按方法論大體可以歸結(jié)為三種：認知內(nèi)在主義方法認知外在主義方法認知語境主義方法1.3認知科學概述CompanyLogo路徑一路徑二路徑三“認知心理學”(cognitivepsychology)路徑?！叭斯ど窠?jīng)網(wǎng)絡”(artificialintelligence)路徑?！罢J知神經(jīng)科學”(cognitiveneuroscience)路徑。認知科學的研究思路可從以上幾個方向出發(fā)：1.3認知科學概述1.4腦與認知科學的研究前景

重新思考把認知和智能本質(zhì)上看成是計算的、目前占統(tǒng)治地位的“認知的計算理論”認知科學的最新發(fā)展趨勢突出地反映在“認知神經(jīng)科學”的研究方向和“基于環(huán)境的認知”研究方向,這些新的發(fā)展趨勢表明,僅僅基于計算的、把大腦的認知活動跟環(huán)境隔離開來的認知研究是不夠的,因此強調(diào)認知和智力的大腦的生物學約束,強調(diào)大腦和環(huán)境的相互作用的約束對于理解認知和智力本質(zhì)的根本重要性。

計算機和人腦相比還有很大的差別,但是隨著速度更快、集成度更大、消耗功率更少的計算機元件的研制成功,計算機的能力還將大大提高。有專家認為，當前機器人的智能相當于昆蟲,或接近于爬蟲類動物.預計到2030年前后,機器人的智能可以和老鼠相比,2040年相當于猴子。到2050年,機器人的智能和行為就可以和人相比了。1.4腦與認知科學的研究前景科學家正在努力設計和發(fā)展有高度智能和學習能力的機器人為人類服務。機器人將會越來越像真人那樣地思想和行動。這需要計算機科學家、心理學家、神經(jīng)生理和腦科學家、語言學家、哲學家和人類學家等諸多領(lǐng)域的專家共同努力來進行。1.4腦與認知科學的研究前景本章小結(jié)本章論述了智能、自然智能、人工智能及三者之間的關(guān)系，給出智能科學的基本概念及智能科學、腦科學和認知科學三者之間的關(guān)系，詳細介紹了腦科學與認知科學的研究現(xiàn)狀、研究內(nèi)容及研究方法。最后展望了腦科學與認知科學的研究前景。習題與思考1.什么是智能科學，腦科學，認知科學？他們之間的關(guān)系是什么？2.什么是NBIC？3.什么是人類智能？人工智能與人類智能的關(guān)系是什么？4.腦科學的研究內(nèi)容是什么？認知科學的研究內(nèi)容是什么?5.腦科學與人工智能的關(guān)系是什么？6.腦科學與認知科學的試驗技術(shù)有哪些?7.認知科學的研究方法和思路。8.認知科學的定義是什么？9.認知科學的發(fā)展經(jīng)歷了哪幾個階段？10.當前認知科學研究內(nèi)容的方向主要集中在哪些方面？腦與認知科學概論第2章腦科學基礎知識2.1腦的基本構(gòu)造2.1.1.腦的組成：腦和脊髓一樣，是中樞神經(jīng)系統(tǒng)的一部分。腦又由端腦（大腦和基底神經(jīng)節(jié)）、間腦、中腦、腦橋、延髓和小腦構(gòu)成。

1.各部分基本功能如下：

部位功能脊髓中樞神經(jīng)系統(tǒng)的最尾側(cè)部?？刂扑闹败|干運動，接受由四肢及軀干皮膚、關(guān)節(jié)及肌肉傳入的感覺信息并進行加工延髓直接位于脊髓上方．內(nèi)有許多與生命相關(guān)的自主性中樞，包括消化、呼吸及心率控制腦橋位于延髓上方，把有關(guān)運動的信息傳向小腦小腦位于腦橋后方，有三對小腦腳與腦干相連，調(diào)制運動的力量與范圍，并與運動技巧的學習有關(guān)中腦位于腦橋的嘴側(cè)?？刂圃S多感覺及運動功能，包括眼球運動及視、聽反射的協(xié)調(diào)間腦位于中腦的嘴側(cè)，包括丘腦及下丘腦兩部分。丘腦加工從腦的其他部分進入大腦皮層的信息；下丘腦調(diào)節(jié)自主性、內(nèi)分泌及內(nèi)臟功能大腦包括大腦皮層及三個深位置的結(jié)構(gòu)：基底神經(jīng)節(jié)參與運動調(diào)節(jié)；海馬參與記憶儲存的某些方面；杏仁核群協(xié)調(diào)與情緒有關(guān)的各種自主性及內(nèi)分泌反應，它也是恐懼性條件反射的中樞之一2.腦的結(jié)構(gòu)2.1腦的基本構(gòu)造2.1腦的基本構(gòu)造2.1.2人腦的三位一體學說人腦的三位一體學說，即大腦有三個部分：古腦，也叫做爬行腦；舊腦，也叫做哺乳腦；最后一個是新腦，也就是大腦的新皮層，這三個大腦部分一個覆蓋著著一個，在進化的階梯上逐步形成，并且后來的掌管它前面的。2.1腦的基本構(gòu)造2.1腦的基本構(gòu)造項目左腦右腦功能控制身體右側(cè)活動控制身體左側(cè)活動控制右部視覺控制左部視覺相繼處理輸入的信息同時處理輸入的信息感覺局部感覺整體感覺時間感覺空間主司言語技能主司形象化技能邏輯分析直覺和動覺思維知覺和表象積極的技術(shù)公式化視覺化消極習慣紊亂空想2.1.3左腦與右腦1.左右腦的結(jié)構(gòu)與功能2.左腦與右腦的區(qū)別與聯(lián)系左半腦主要具有語言、分析、計算、抽象、邏輯、對時間感覺等思維功能；右半腦具有表象、綜合、直觀、音樂、對空間知覺和理解等思維功能。在思考方式上，左半球是垂直的、連續(xù)的、因果式的；右半球是并行的、發(fā)散的、整體式的。 大腦左右半球的分工并不是那么涇渭分明，功能的單側(cè)化只具有相對的意義，左右半球既有相對的分工，又有密切的協(xié)作，人的許多重要的心理功能都需要左右半球的密切協(xié)作才能完成。2.1腦的基本構(gòu)造3.左右腦協(xié)調(diào)工作的機理

(1)左、右腦溝通的橋梁——胼胝體胼胝體是由2億條左右神經(jīng)纖維組成的“束”，大腦皮層的每一部位都有神經(jīng)纖維進入胼胝體，以每秒40億個神經(jīng)沖動的速度在兩半球之間傳遞信息。這就使得兩半球總是息息相通、高度統(tǒng)一協(xié)調(diào)，構(gòu)成了一個統(tǒng)一的控制系統(tǒng)。創(chuàng)造活動正是在這個統(tǒng)一的控制系統(tǒng)的基礎上實現(xiàn)的。2.1腦的基本構(gòu)造

(2)左腦與右腦的功能差別近來的腦科學研究成果證明右半球在很多方面明顯優(yōu)于左半球。人類許多較高級的認知功能，如具體思維能力、空間認知能力以及對復雜關(guān)系的理解能力等，都集中在右半球。右半球與人類的創(chuàng)造活動也有密切聯(lián)系，因為在創(chuàng)造過程中起重要作用的想象、直覺和整體綜合等都是右半球的功能。 科學家指出，強調(diào)右半球的功能，決不是貶低左半球的作用。事實上，在人類的一切活動中，只有大腦左右兩半球的功能平衡發(fā)展，人的創(chuàng)造力才能得到最好的發(fā)揮。實踐證明，許多具有高度創(chuàng)造才能的人，不僅大腦左半球發(fā)達，右半球也特別發(fā)達，而且兩者的活動十分和諧。這使得他們既善于抽象分析，又善于具體綜合，并具有豐富的想象力。2.1腦的基本構(gòu)造2.1.4男腦與女腦1.男腦與女腦的區(qū)別男腦與女腦在生理構(gòu)造上的區(qū)別表現(xiàn)在如下幾個部位：1.胼胝體2.前聯(lián)合3.顳平面。男女行為相區(qū)別的幾個常見的表現(xiàn)模式：①女人更愛動腦筋②女人更易動感情 ③女人天生會說話 ④女人一路看風景 ⑤女人記性特別好 ⑥女腦老化比較慢2.1腦的基本構(gòu)造1.腦的微觀世界神經(jīng)細胞由細胞體和細胞體發(fā)出的軸突和樹突兩部分組成。樹突短而多，與樹枝相似，故名樹突；軸突長而似軸，故名軸突。樹突與細胞體一起組成細胞的感覺區(qū)，接收其他神經(jīng)元或感覺細胞從四面八方傳來的沖動。軸突及其末梢則負責向其他神經(jīng)元或肌肉等發(fā)送神經(jīng)沖動。2.2腦的工作原理2.腦的神經(jīng)活動科學家認為，人的所有活動，從某種意義上講，其本質(zhì)都是腦工作的結(jié)果。人的感覺、情感、動作，包括不能意識和控制的體內(nèi)活動，都受頭腦中的電化學、生物活動所左右。腦神經(jīng)通過電脈沖—神經(jīng)興奮傳遞信息。2.2腦的工作原理神經(jīng)系統(tǒng)（nervoussystem）是機體內(nèi)起主導作用的系統(tǒng)，它在維持機體內(nèi)環(huán)境穩(wěn)態(tài)、保持機體完整統(tǒng)一性及其與外環(huán)境的協(xié)調(diào)平衡中起著主導作用。神經(jīng)系統(tǒng)是由神經(jīng)細胞和神經(jīng)膠質(zhì)所組成。（1）神經(jīng)細胞神經(jīng)細胞又稱為神經(jīng)元（Neuron），因為它是人腦信息處理的基本功能單位。神經(jīng)元具有獨特的構(gòu)造，它分為胞體和突起兩部分，突起又分軸突和樹突兩種。2.3神經(jīng)系統(tǒng)概述

(2)神經(jīng)網(wǎng)絡腦的機能并不取決于腦細胞的絕對數(shù)量，而是與腦細胞之間建立起來的網(wǎng)絡的復雜性密切相關(guān)。神經(jīng)網(wǎng)絡是腦的功能系統(tǒng)的框架，正是由于神經(jīng)系統(tǒng)的復雜，使得人類的各種高級心理活動成為可能。而神經(jīng)網(wǎng)絡形成的物質(zhì)基礎是突觸，突觸是具有強大的可增長性的。

2.3神經(jīng)系統(tǒng)概述2.3神經(jīng)系統(tǒng)概述

（3）神經(jīng)系統(tǒng)

神經(jīng)系統(tǒng)由中樞神經(jīng)系統(tǒng)和周圍神經(jīng)系統(tǒng)兩部分組成。腦和脊髓構(gòu)成中樞神經(jīng)系統(tǒng)，腦神經(jīng)、脊神經(jīng)和內(nèi)臟神經(jīng)系統(tǒng)（自主神經(jīng)系統(tǒng)）組成周圍神經(jīng)系統(tǒng)。2.4腦科學的研究技術(shù)1.腦科學的研究手段1.腦電圖與腦功能成像技術(shù)2.功能性磁共振成像技術(shù)（fMRI）3.正電子發(fā)射斷層攝影術(shù)(PET) 4.彌散張量成像（DTI）5.經(jīng)顱磁刺激技術(shù)（TMS）6.腦研究的新技術(shù)

2.事件相關(guān)腦電位技術(shù)

ERP：凡是外加一種特定的刺激，作用于感覺系統(tǒng)或腦的某一部位，在給予刺激或撤消刺激時，在腦區(qū)所引起的電位變化。

ERP主要包含外源性成分和內(nèi)源性成分。外源性成分是人腦對刺激產(chǎn)生的早成分，受刺激物理特性(強度、類型、頻率等)的影響；內(nèi)源性成分與人們的知覺或認知心理加工過程有關(guān)，與人們的注意、記憶、智能等加工過程密切相關(guān)，不受刺激的物理特性的影響。內(nèi)源性成分為研究人類認知過程的大腦神經(jīng)系統(tǒng)活動機制提供了有效的理論依據(jù)。2.4腦科學的研究技術(shù)ERP的研究已經(jīng)深入到心理學、生理學、醫(yī)學、神經(jīng)科學、人工智能等多個領(lǐng)域，發(fā)現(xiàn)了許多與認知活動過程密切相關(guān)的成分。ERP的提取原理ERP的應用2.4腦科學的研究技術(shù)本章小結(jié)本章主要介紹了腦的基本構(gòu)造，包括大腦的組成及人腦三位一體學說，介紹了左右腦的聯(lián)系及其協(xié)調(diào)工作的機理，以及男腦與女腦的區(qū)別。然后對大腦的工作原理和神經(jīng)系統(tǒng)的基本構(gòu)造進行了論述。最后介紹了現(xiàn)階段腦科學的基本研究手段。通過本章的學習，可以掌握基本的腦科學基礎知識。習題與思考2-1.大腦的每個半球以幾條主要溝為界分為哪幾個葉，各部分具有怎樣的功能？2-2.神經(jīng)元由哪些部分構(gòu)成？2-3.簡述大腦半球的五個功能區(qū)的功能2-4.簡述人腦的三個組成部分及其功能2-5.試列舉幾個女腦區(qū)別于男腦的最重要的模式。2-6.試列舉幾種腦科學研究的基本手段，并簡述其原理。腦與認知科學概論第3章腦科學知識的應用

第3章腦科學知識的應用3.1腦與學習3.2腦與意識3.3腦與行為大腦的保養(yǎng)3.43.1、腦與學習3.1.1

學習學習的基本概念

學習是由日常生活經(jīng)驗一起的相對持久的行為變化。注意:定義中不包括因為動機，疲勞，成熟，疾病，受傷或者藥物產(chǎn)生的暫時性的行為變化，雖然行為因為這些因素發(fā)生了改變，但是不能成為學習。1.以巴甫洛夫的條件反射方法進行實驗的條件學習2.以桑代克、斯金納的問題箱等方法進行實驗的試行學習即操作性條件反射從生理過程出發(fā)注意：一些學習雖然與條件學習或試行學習有關(guān)，但又各具獨特規(guī)律如刻印化學習、模仿學習、潛在學習、洞察學習等等。學習學習的兩大類型經(jīng)典條件反射無條件反射是動物和人生下來就具有的,在系統(tǒng)發(fā)育過程中所形成而遺傳下來的,對外部生活條件特有的穩(wěn)定的反應方式,其神經(jīng)聯(lián)系是固定的。條件反射是動物和人后天獲得的,是個體生活過程中適應環(huán)境變化并經(jīng)過學習學會的反射。其神經(jīng)聯(lián)系是暫時的。經(jīng)典條件反射經(jīng)典條件反射(ClassicalConditioning)的原理最早是被俄國生理學家巴甫洛夫(IvanPavlov)闡明的。1)經(jīng)典條件反射

如果一個刺激原本是不會引起動物做出反應的,但它在無條件刺激之前多次重復出現(xiàn)后便能引起動物反應,那么這個新刺激就叫條件刺激,這一整個過程就叫條件反射。2)經(jīng)典條件反射的原理,3)條件反射正負強化作用把一個陌生刺激與一種報償結(jié)合在一起,因此可以說這是一種正強化作用。如果使一個刺激同一個痛苦的或不愉快的事件相結(jié)合,那就是一種負強化作用第92

頁消退(extinction)條件刺激出現(xiàn)沒有無條件刺激出現(xiàn)兩種刺激之間的聯(lián)系就會逐漸消失4)條件反射消退注意：1.消退和強化是正和反兩個方面。

2.消退后重新再建同一條件反射,速度就會快得多,消退并不意味著完全取消當初的學習,而是使它受到了抑制。操作性條件反射，其特點是用獎勵性的手段來強化某種反應方式。這種學習往往是學會一種操作過程，故稱操作性條件反射。操作條件反射

操作條件反射與經(jīng)典條件反射的區(qū)別

①前者沒有條件刺激,也不是靠條件刺激與無條件刺激相結(jié)合而形成條件反射。是欲求行為(AppetitiveBehavior)的結(jié)果。②在操作條件反射的建立過程中,刺激和反應都必須先于報償(Reward)。即先接受刺激,作出行為反應,最后才得到報償,這一點區(qū)別很重要。“記憶”：是指學習過后，信息在大腦中保持一段時間，并在特定的時間和地點將其提取出來并加以運用。能夠?qū)W習的唯一證據(jù)就是記憶，記憶是學習的重要組成部分。。在學習的過程中，在學習不同科目時也會刺激在大腦不同記憶部位。2.學習中的注意力

無論感覺上的注意，還是思考上的注意，一般都表現(xiàn)為內(nèi)部的生理活動與外部表情相協(xié)調(diào)的一定特點。1).注意力的表現(xiàn)有意注意：

有意注意是通過一定的意志來完成或達到某一目的的注意。有意注意往往是比較被動的注意。如人類的學習即是從被動轉(zhuǎn)變?yōu)橹鲃拥淖⒁膺^程。無意注意：

無意注意事先沒有一定的目的，也不需要一定的意志去發(fā)動，能夠較比自然而然地對某些事物產(chǎn)生注意反應的，叫做無意注意。2).注意的種類及對學習的影響注意力的強度經(jīng)常處于有節(jié)律的變化之中。主動地集中注意力的持續(xù)時間，隨年齡的不同而有所差異。即使在短短幾分鐘之內(nèi)所維持的集中注意，其注意程度隨時都有小的變化3).注意力的保持及高峰期“注意”

:為人在主觀意識的作用下，對某一事物進行有目的地探求的現(xiàn)象。生理功能的角度：1注意則不一定必須以主觀意識作為前提條件，它是一種感覺的傾向。2是將感覺集中到某一、二點上，對其余刺激的感覺能力下降到最低水平的過程。

3.學習中的記憶力第100

頁1)記憶的分類①長時記憶和短時記憶②陳述性記憶和非陳述性記憶第101

頁2)記憶的存儲①語義記憶②情景記憶③程序記憶④自動記憶⑤情緒記憶1.腦開發(fā)基礎原理1）“全腦模型”原理2）大腦兩半球分工協(xié)作原理3）人腦潛能無限原理3.1.2腦的開發(fā)“全腦模型”原理圖3-9全腦模型示意圖圖3-10大腦智力類型示意圖2.大腦的工作機制1）左腦工作機制2）右腦工作機制3）藝術(shù)素質(zhì)教育3.1.2腦的開發(fā)CompanyLogo“全腦模型”原理半球分工協(xié)作原理人腦潛能無限原理右腦開發(fā)的依據(jù)右腦開發(fā)快速大量記憶；快速自動處理；可以高速地處理所獲得的信息。能夠最大量地記錄信息數(shù)據(jù)。A

GroupB

Group右腦開發(fā)右腦開發(fā)的重要性合理開發(fā)人類右腦BECDA圖片練習法想象法活動健右腦法過度學習法右腦開發(fā)音樂入靜冥想法（1）藝術(shù)教育有利于豐富的形象思維能力的形成（2）藝術(shù)教育有利于創(chuàng)造性思維能力的培養(yǎng)（3）藝術(shù)教育有利于綜合性思維能力的發(fā)展藝術(shù)素質(zhì)教育3.大腦開發(fā)方法1）圖片練習法2）音樂入靜冥想法3）想象法4）過度學習法3.1.2腦的開發(fā)腦與認知科學概論3.2腦與意識

意識可分為很多類型，但它們都有著相同的本質(zhì)。焦點意識邊緣意識潛意識前意識……意識3.2腦與意識丘腦、丘覺、樣本、意識之間相互作用著CompanyLogo丘腦丘覺意識樣本3.2腦與意識丘腦核團模式圖

3.2腦與意識3.2腦與意識意識的產(chǎn)生丘腦進行丘覺的自由合成發(fā)放樣本點亮丘覺睡眠狀態(tài)中，意識不會斷……CompanyLogo

快速眼動睡眠非快速眼動睡眠睡眠的分類與特點.由于眼外肌的陣發(fā)性抽搐導致眼球快速的水平方向運動，在閉合的眼瞼中可以看到眼球左右的移動，但人已進入熟睡中全身肌肉放松，尤其是維持姿態(tài)的肌群張力減退腦血流及代謝增加，引起心率加快，呼吸快而不規(guī)則，血壓稍上升，體溫升高，生殖器官的興奮性也會提高腦電波狀況與清醒時相似，呈低電壓快波無眼球的快速運動，身體安穩(wěn)不動全身肌肉放松，體溫降低以副交感神經(jīng)系統(tǒng)占優(yōu)勢，基礎代謝率、心率、血壓降低，呼吸變慢，瞳孔縮小，胃液分泌增加腦電波活動以慢波為主。進入第IV階段時腦電圖全部呈現(xiàn)慢波，處于深睡狀態(tài)，不易驚醒睡眠3.2腦與意識3.2腦與意識快速眼動（REM）睡眠的機能意義？人類的REM睡眠與年齡存在一定關(guān)系，嬰幼兒的睡眠時間以及REM睡眠時間明顯多于成年人。為什么人在嬰幼兒期需要大量睡眠和REM睡眠?研究者推斷它們對于神經(jīng)系統(tǒng)的發(fā)育具有重要意義。成年人的睡眠時間長短存在個體差異，通常也符合睡眠時間越多REM睡眠所占比率越高的規(guī)律，那些每天睡眠9小時以上的成人具有較多REM睡眠時間，而每天睡眠5小時以下的人則其REM睡眠所占比率也很小。研究者根據(jù)各種實驗結(jié)果，提出了一些相關(guān)假設。一種假設是REM睡眠對于記憶儲存具有重要意義，它有助于大腦摒棄日間偶爾形成的無用記憶痕跡，從而產(chǎn)生促進記憶的作用。一些研究者認為REM睡眠可能對白天的經(jīng)驗產(chǎn)生一種過濾作用。他們指出，一個人在一天中遭遇的許多事情有些是重要的，必須認真對待；也有一些是瑣碎的小事，不需要給予太多的注意。由于記憶的鞏固需要耗費較多生命能量，因此機體必須將其用于重要事件的記憶，可能REM睡眠對于這種生理機制的實行是必要的。腦與認知科學概論3.3腦與行為

3.3.1腦損傷失視大腦右半球的損傷會導致左側(cè)軀體的癱瘓，而左半球的損傷會導致右側(cè)軀體的癱瘓。右半球的損傷還會產(chǎn)生一種奇怪的現(xiàn)象，叫做失視（neglect）。。3.3.1腦損傷左腦損傷是否對人的影響更大？對一般人而言，左腦語言中樞的損傷對人生活的影響確實很大。但情況會因人而異。比如，你是一個藝術(shù)家，右腦是你的“優(yōu)勢半球”，因此，左腦受損傷后你仍然能夠從事繪畫。然而，假如一個畫家的右腦受損傷，他就可能對畫布的左半部分“失視”，畫出的作品輪廓扭曲，畫風古怪，令人無法接受。同樣，由于右半球在面孔識別和情緒識別中非常重要。因此，右腦的損傷會嚴重削弱一個人與他人的交往能力。3.3.1腦損傷失語癥大腦皮層中有兩個對語言特別重要的部分，一個是位于左側(cè)額葉的布洛卡區(qū)（Broca’sarea），另一個是位于左側(cè)顳葉的威爾尼克區(qū)（Wernicke’sarea）。損壞這兩個部分中的任何一個都會使語言能力受損，導致失語癥（aphasia）。布洛卡區(qū)受損傷的病人能夠閱讀和理解其他人的言語，但是自己說話和寫東西極為困難。典型的失語癥病人說話很慢，很費力，發(fā)音很差，語法使用也不正確。例如，他們會把“bike”說成“bife”，把“sleep”說成“seep”，把“zodiac”說成“zokaid”。雖然他們知道自己想說的是什么，但就是不能把話正確地說出來。威爾尼克區(qū)損傷出現(xiàn)的失語癥一般不會造成語法運用和和發(fā)音的問題，但病人的困難會出現(xiàn)在對一些詞義的表達上。3.3.1腦損傷“心盲”大腦損傷會造成“心盲”（mindblindness）。失認癥（agnosia）是一種“心盲”現(xiàn)象，患者不知道自己所見的物體是什么。面孔失認癥（facialagnosia）是失認癥的一種，患者失去辨認熟人面孔的能力。例如，有一個失認癥女患者，她不知道照片上誰是自己的親生孩子。當她的丈夫和母親到醫(yī)院來探望她時，她看著他們，但不知道他們是誰。直到探望者開口說話之后，她才通過聲音認出了自己的親人。3.3.1腦損傷額葉損傷（1）額葉切除術(shù)起源（2）額葉切除術(shù)的后果3.3.2利他行為定義利他主義（altruism）或利他行為（altruisticbehavior）指那些靠犧牲自身生存和生殖而增加其他個體生存機會和生殖成功率的行為有些是表現(xiàn)型層次上的利他；有些是基因型層次上的利他；有些是徹底的利他行為，即表現(xiàn)型和基因型均是利他的。3.3.2利他行為腦科學的知識解釋利他主義行為４５名大學生參加多種游戲若取勝便能為自己或為慈善事業(yè)掙錢在游戲過程中，研究人員用核磁共振儀掃描參加者的大腦活動情況。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，選擇為自己掙錢的參加者和選擇為慈善事業(yè)掙錢的參加者的大腦活動情況有差異，后者的大腦活動更活躍。3.3.3神經(jīng)經(jīng)濟學概述神經(jīng)經(jīng)濟學，或稱神經(jīng)元經(jīng)濟學，也叫腦袋經(jīng)濟學以大腦為研究對象的經(jīng)濟學神經(jīng)經(jīng)濟學的理論是由大腦實際上怎樣思維的事實支配的3.3.3神經(jīng)經(jīng)濟學誕生及其發(fā)展在神經(jīng)經(jīng)濟學誕生的過程中，有三個事實應該引起足夠的重視，它對我們理解這門新興學科具有重要意義：第一，經(jīng)濟學與神經(jīng)科學的結(jié)盟并非源于經(jīng)濟學家的一相情愿，事實上，這一領(lǐng)域的早期文獻主要出自生物學家或神經(jīng)科學家之手；第二，與實驗經(jīng)濟學和行為經(jīng)濟學的取向不同，這一領(lǐng)域的早期研究成果不僅沒有對經(jīng)濟學有關(guān)人類行為的假設提出置疑，相反，它恰恰為這一假設提供了令人驚嘆的“實證”，正是基于這點，經(jīng)濟學家與神經(jīng)科學家才找到了共同關(guān)注的話題；第三，作為一門交叉科學，神經(jīng)元經(jīng)濟學不僅融合了現(xiàn)代神經(jīng)科學和現(xiàn)代經(jīng)濟學的分析方法，而且還融合了現(xiàn)代進化論、現(xiàn)代心理學、特別是比它略早一些誕生的演化心理學的基本思想。3.3.3神經(jīng)經(jīng)濟學對傳統(tǒng)經(jīng)濟理論的深化與拓展1、關(guān)于人類理性行為的神經(jīng)生物學基礎與實證研究2、關(guān)于人類趨社會性的神經(jīng)生物學基礎與實證研究腦與認知科學概論3.4大腦的保養(yǎng)左圖為一個喪失意識的患者的大腦！

保護大腦

刻不容緩3.4大腦的保養(yǎng)前輩們早就知道保養(yǎng)大腦的重要性了我國古代名醫(yī)孫思邈在《備急千金要方》中講：“頭者，身之元首，人神之所法，氣血精明，三百六十五絡，皆上歸于頭”，說明頭腦為陽氣集聚之處，人的思維、智慧、情感等都是大腦的功能。腦髓充盈，則精明氣血旺，身體也會強壯。反之，髓海不足，則神明受損，五臟虛弱，陰陽失衡，壽命就短。所以古代養(yǎng)生學家認為“神安則壽延，神去則形敝，不可不謹養(yǎng)也”。正所謂“得神者昌，失神者亡”。這說明養(yǎng)神、健腦是多么重要。3.4大腦的保養(yǎng)CompanyLogo充足睡眠適時休息擇寬敞環(huán)境減輕壓力多喝水多運動多吃新鮮水果和蔬菜多使用彩色尋找充足氧氣3.4大腦的保養(yǎng)Howtoprotectourbrain?本章小結(jié)本章從腦與學習、腦與意識及腦與行為三個角度論述了腦科學知識在生活中的應用，并介紹了大腦保養(yǎng)的科學方法。通過本章的學習，可以將腦科學知識應用到實際生活中來指導大腦的科學開發(fā)與保養(yǎng)。習題與思考3-1操作條件反射同經(jīng)典條件反射有幾點重要區(qū)別3-2簡述長時記憶的概念，并說明記憶時間的長短和什么有關(guān)3-3簡述開發(fā)大腦的原理3-4簡述開發(fā)大腦的幾個主要的方法3-5.意識的產(chǎn)生有哪兩種途徑？3-6.我們?nèi)绻麑⑷撕碗娔X進行類比，那么人的樣腦、樣本、丘腦、心臟分別相當于電腦的什么？3-7.簡述睡眠對人類的影響有哪些？3-8.簡述快速眼動睡眠對人體的意義。3-9.簡述額葉受損后對人性格的影響。3-10.簡述左右腦分別受到損傷的表現(xiàn)。腦與認知科學概論第4章人工大腦

人工大腦概述4.1人工大腦相關(guān)數(shù)學模型4.2人工大腦實現(xiàn)技術(shù)4.3人工大腦簡單記憶功能的電路設計4.4第4章人工大腦4.5互聯(lián)網(wǎng)與神經(jīng)學的交叉對比研究4.6人工大腦的前沿發(fā)展淺談腦機接口倫理4.7人工大腦是人工器官的一種。人工大腦是大腦的模型、延伸和擴展，是具有大腦的現(xiàn)象、行為和特性、行為的人造系統(tǒng)。人工大腦研究目前仍處在初級階段。人工大腦是人工智能的一個具體應用。下一個時代的制高點。4.1、人工大腦概述4.1、人工大腦概述電氣化（加入電機、網(wǎng)絡）機械化（應用機器系統(tǒng)）人類社會發(fā)展計算機化（應用數(shù)字計算機）自動化（加入自動控制器）先進自動化（系統(tǒng)、管理）網(wǎng)絡化（實現(xiàn)計算機網(wǎng)絡）知識化（處理知識）智能化（引入智能）人工大腦4.1、人工大腦概述人工大腦分類按實現(xiàn)方式分類按人造方法和技術(shù)分類按工程實現(xiàn)方法分類類似生命模型人工大腦社會模型人工大腦生物人工腦（BAB）工程人工腦（EAB）生物工程人工腦（BEAB）基于神經(jīng)工程的人工大腦基于AI的人工大腦基于超級計算機的人工大腦基于意識的大腦統(tǒng)一模型信息處理過程4.2、人工大腦相關(guān)數(shù)學模型大腦的統(tǒng)一模型神經(jīng)元模型神經(jīng)元即神經(jīng)細胞是神經(jīng)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)與功能的基本單位。神經(jīng)細胞與機體中其他細胞一樣，有細胞核、細胞器、細胞膜等結(jié)構(gòu)，但神經(jīng)細胞是為實現(xiàn)信息傳遞和處理而特化了的細胞。下圖為典型的神經(jīng)元的模式圖4.2、人工大腦相關(guān)數(shù)學模型胞體提供細胞活動所需物質(zhì)和能量；軸突為神經(jīng)元信息的傳出通路；樹突從胞體發(fā)出，為細胞收集和接受信息的場所；而突觸為神經(jīng)元間信息轉(zhuǎn)換的關(guān)鍵部位。神經(jīng)元是組成神經(jīng)系統(tǒng)的基本單元，要建立反映腦功能、特別是腦的高級功能的神經(jīng)網(wǎng)絡，先要建立神經(jīng)元模型。神經(jīng)元形態(tài)構(gòu)造的模式圖電脈沖的發(fā)生是神經(jīng)元活動的主要方式神經(jīng)脈沖的產(chǎn)生過程大致如下：神經(jīng)細胞無外來刺激的“靜息”時，處于極化狀態(tài)，細胞內(nèi)相對與胞外有負約70毫伏的靜息電位，這是由細胞膜對鉀離子和鈉離子通透性不同引起的。當外來神經(jīng)沖動到達突觸，使突觸小泡釋放遞質(zhì)并擴散到突后，與特異性受體結(jié)合，從而改變了對不同離子的通透性使突后膜去極化，產(chǎn)生興奮性突觸后電位（EPSP），當此點位達到某一閾值（約-60毫伏）時，電位快速上升產(chǎn)生神經(jīng)脈沖，或稱為動作脈沖，脈沖寬度約1毫秒，最高電位可達40毫伏，動作電位可有軸突傳遞到其他神經(jīng)元。但如神經(jīng)沖動到達抑制性突觸時，遞質(zhì)的釋放造成突后膜的超極化，產(chǎn)生一致性突觸后電位（IPSP），是神經(jīng)元處于抑制狀態(tài)神經(jīng)元電位活動感知模型20世紀50年代末，Rosenblatt提出著名的視知覺模型——感知機（Perceptron）。它具有與腦結(jié)構(gòu)有某些相似的結(jié)構(gòu)。簡單的感知機的基本結(jié)構(gòu)如下圖所示感知機示意圖4.2、人工大腦相關(guān)數(shù)學模型共分為三層信息由感知層輸入（相當于視皮層原感區(qū)），經(jīng)過聯(lián)合層最后到?jīng)Q策層，由決策層輸出，每一層都是由一組神經(jīng)元所組成采用如下的學習規(guī)律：其中z為“教師”信號，c為常數(shù)。為第i個聯(lián)合神經(jīng)元狀態(tài)，y為輸出。應用上述規(guī)則，當被分開的模式是線性可分時，即能用一個超平面將分屬兩類輸入模式分隔開時，感知機就可以通過有限次的學習，學會正確分開兩類模式，這就是感知機的收斂定理。記憶模型短時記憶是特殊的神經(jīng)興奮以電活動方式在突觸處造成的暫時的變化，神經(jīng)生理學的研究認為，短時記憶是由神經(jīng)元存儲的，當神經(jīng)元受到一個短暫的刺激后，它就會有規(guī)律的持續(xù)發(fā)放一段時間，把信息短暫地保存下來。4.2、人工大腦相關(guān)數(shù)學模型對乙酰膽堿，5-羥色胺的生物學研究發(fā)現(xiàn)它們是短時記憶保持持續(xù)發(fā)放的原因。它們在特定的腦電振蕩存在的前提下被釋放出來（Steriadeetal，1991），如左圖所示神經(jīng)元發(fā)放過后產(chǎn)生后去極化電位(AfterdepolarizationPotential，ADP)，使神經(jīng)元的興奮性提高。這樣的神經(jīng)元構(gòu)成的網(wǎng)絡，在腦電振蕩的背景下，當電位超過閾值，就會再次發(fā)放，接著又產(chǎn)生一個后去極化電位ADP，并在隨后的每個腦電周期上激發(fā)出ADP使發(fā)放保持下去，由這樣的神經(jīng)元構(gòu)成一個網(wǎng)絡神經(jīng)元的一次發(fā)放產(chǎn)生后去極化電位（ADP）短時記憶的神經(jīng)網(wǎng)絡模型由兩部分組成。第一部分為存貯信息內(nèi)容的指針的網(wǎng)絡，它由多個長度有限的神經(jīng)元環(huán)路所組成。第二部分為信息內(nèi)容表達區(qū)，它是容量極大的多級聯(lián)想記憶神經(jīng)網(wǎng)絡。當短時記憶任務出現(xiàn)時，被記憶的信息內(nèi)容（或事件）在表達區(qū)中一神經(jīng)元興奮模式的形式出現(xiàn)。長時記憶是通過表達區(qū)內(nèi)神經(jīng)元間的突觸聯(lián)系的建立而實現(xiàn)。而短時記憶則是由指針環(huán)路神經(jīng)元與表達區(qū)間的突觸聯(lián)系的建立而達到。每一方框均為一個神經(jīng)網(wǎng)絡。X為指針神經(jīng)網(wǎng)絡Y、Z為兩級聯(lián)想神經(jīng)網(wǎng)絡Y中存貯基本事件Z存貯高一級的抽象事件。每一框內(nèi)又可分為若干部分，對應于多個指針環(huán)路第i個指針對應于Y、Z中的第i個部分各部分間可以有一些交叉。U、V、W分別表示X與Z，Y與Z，X與Y神經(jīng)網(wǎng)絡間的突觸聯(lián)接權(quán)重。假定V為已知，即長期記憶已由經(jīng)驗所確立。在進行短時記憶時，W或U按Hebb律快速增加，然后逐漸衰減。而U優(yōu)先于W增長；從而建立起指針環(huán)路與表達區(qū)間神經(jīng)元的暫時聯(lián)系短時記憶基本神經(jīng)網(wǎng)絡模型結(jié)構(gòu)圖學習模型按照人工智能大師西蒙的觀點，學習就是系統(tǒng)在不斷重復的工作中，對本身能力的增強或者改進，使得系統(tǒng)在下一次執(zhí)行同樣任務或類似任務時，會比現(xiàn)在做得更好或效率更高。學習模型就是為了使人機能對自己的行為“自知”，進而更好地表達情感，和主人進行和諧的交互。學習模型主要用概率與統(tǒng)計的方法來解決，建立概率模型4.2、人工大腦相關(guān)數(shù)學模型設人機行為事件集R為{R1，R2，...，RN}（獨立事件）；用戶行為事件集U為{U1，U2，....，UM}；用戶對人機行為反映事件集W為{A，B，C}（互斥事件）。A，B，C分別表示用戶對人機行為的肯定、無反應、否定，用戶行為事件集U被映射到W中。 設人機在行為表達時各種行為發(fā)生概率的初始值P(Ri)=1/N，N為人機行為事件個數(shù)(i=1，2，...,N),P(Ri)隨著用戶對人機行為的反映發(fā)生變化，即 根據(jù)人機行為發(fā)生概率的變化，可以對他們進行如下分類：思維模型人腦的高級功能中，思維是最重要且最神奇的功能。這里思維主要指聯(lián)想、判斷、推理和決策等腦的功能。為了深刻把握思維的機制和規(guī)律，建立思維的模型已成為科學發(fā)展的重要課題。腦內(nèi)有兩類不同的神經(jīng)活動，一類是經(jīng)常與機體外部環(huán)境的信息有關(guān)的，可以為主體所感知的，可稱為有意識的神經(jīng)活動。另一類神經(jīng)活動不可為主體所感知，其中包括有關(guān)內(nèi)環(huán)境信息及運動命令信息等，可稱為無意識的神經(jīng)活動。4.2、人工大腦相關(guān)數(shù)學模型 提出一個具有兩級結(jié)構(gòu)的聯(lián)想記憶神經(jīng)網(wǎng)絡模型（TLAM）。在模型中假定每一區(qū)域內(nèi)的神經(jīng)網(wǎng)絡興奮神經(jīng)元數(shù)目不變，即每一神經(jīng)元興奮模式所含神經(jīng)元數(shù)目相同。下圖為兩級聯(lián)想記憶神經(jīng)網(wǎng)絡模型的框圖三個存貯區(qū)A，B，C，均由一組神經(jīng)元組成第一級分別為A、B兩區(qū)，分別表示實物概念及其屬性第二級為C區(qū)，其中神經(jīng)元興奮模式表示抽象概念各區(qū)之間各個神經(jīng)元間均有突觸聯(lián)系,其連接權(quán)重（即突觸的導通能力）分別用聯(lián)接矩陣D，E，F(xiàn)來表示各區(qū)域內(nèi)的神經(jīng)興奮模式可以用向量來表示,以向量X，Y，Z分別表示A，B，C三區(qū)的興奮模式各區(qū)內(nèi)興奮神經(jīng)元數(shù)目分別為n，m，l，各區(qū)共有神經(jīng)元數(shù)目分別為N，M，L。則X為N維向量，其中有n個元為1，其余為0；

兩級聯(lián)想記憶模型框圖Y為M維向量，其中m個元為1，其余為0；Z則為L維向量，其中l(wèi)個元為1，其余為0情感模型情感是在人類社會歷史發(fā)展過程中形成的高級社會性情感大腦情感傳導線路恰如視覺、聽覺和觸覺傳導線路一樣具體可知情感是大腦對機體接收外界反應所作出的解釋目前對于控制情感的神經(jīng)通路的最新了解，大都來自動物實驗許多研究工作都集中在杏仁體，它是大腦深層的一個微小結(jié)構(gòu)人對驚心動魄事件的深刻記憶，主要是杏仁體的作用。感覺刺激到達丘腦后,可通過下層通道直接送人杏仁核,或通過上層通道,先送往感覺皮層,感覺刺激在此得以細致的加工,再將信號送往杏仁核。4.2、人工大腦相關(guān)數(shù)學模型同時,實驗還表明,情緒性激活反應在杏仁核里是持久的,一旦杏仁核學習了某種情感關(guān)系,神經(jīng)元之間的連接就被固定下來,難以改變。情緒調(diào)解,即情緒反應的加強、維持或者是減弱則是前額皮層來完成。杏仁核在學習了情緒反應的同時給海馬的神經(jīng)元一個刺激,讓海馬得知并記住這個刺激。大腦的情感回路示意圖

杏仁核位于情感回路的中心可以接收來自不同感覺聯(lián)合區(qū)的信息,并投射到下丘、中腦等其他部位,通過這些廣泛的投射,杏仁核促進情緒性激活記憶的鞏固。因此,杏仁核是大腦中情感學習的主要部位。4.3、人工大腦實現(xiàn)技術(shù)實現(xiàn)技術(shù)通過建立腦與外界設備的通道來實現(xiàn)控制的技術(shù)通過建立神經(jīng)系統(tǒng)與外界設備的通道來實現(xiàn)控制或修復神經(jīng)通路的技術(shù)腦機接口技術(shù)神經(jīng)機器接口技術(shù)賽博格技術(shù)將無機物構(gòu)成的器官融入身體并使其發(fā)揮作用的技術(shù)腦機接口技術(shù)（BCI）是在人或動物腦與外界設備間建立的直接連接通路。腦機接口按信息傳遞方向可分為單向腦機接口和雙向腦機接口。目前大部分的實現(xiàn)都是基于腦電圖（EEG）記錄。4.3、人工大腦實現(xiàn)技術(shù)注意：定義中“腦”是指有機生命形式的腦或神經(jīng)系統(tǒng)，而并非僅僅是“mind”?！皺C”是指任何處理或計算的設備，其形式可以從簡單電路到硅芯片。4.3、人工大腦實現(xiàn)技術(shù)BCI的基本框圖BCI系統(tǒng)的輸出裝置包括指針運動、字符選擇、神經(jīng)假體運動以及對其它設備的控制等。BCI的關(guān)鍵技術(shù)包括源信號的獲取和信號的處理方法。BCI源信號的獲取過程包括信號的產(chǎn)生、檢測、信號放大、去噪和數(shù)字化處理。BCI信號處理包括信號預處理、特征提取、識別分類等過程。4.3、人工大腦實現(xiàn)技術(shù)4.3、人工大腦實現(xiàn)技術(shù)不同BCI系統(tǒng)的性能比較信息傳遞的準確度和速度之間關(guān)系圖比較標準：比特率，即每個單位時間內(nèi)信息成功傳送的數(shù)量。信息傳送速度用單位次數(shù)選擇（單位實驗）傳遞的比特數(shù)（bit/trial）和每分鐘傳遞的比特數(shù)(bit/min)分別表示。信息傳輸率用bit/trial和bit/min表示，準確率Accuracy用%表示。4.3、人工大腦實現(xiàn)技術(shù)BCI應用領(lǐng)域仿生學人工智能人工神經(jīng)網(wǎng)絡模式識別超級計算機4.3、人工大腦實現(xiàn)技術(shù)BCI應用實例電信號刺激增強記憶力腦控機械臂大腦控制走迷宮機器人神經(jīng)機器接口技術(shù)神經(jīng)-機器接口（NMI）是人或動物神經(jīng)系統(tǒng)和外界設備之間進行直接通信和控制的雙向通道。外部設備可以向神經(jīng)系統(tǒng)發(fā)送電刺激，達到控制或修復神經(jīng)系統(tǒng)通路的目的，也可以通過神經(jīng)元發(fā)送電信號，對其進行解碼、分類，進而把分類后的結(jié)果編碼成各種控制命令來控制外部設備。4.3、人工大腦實現(xiàn)技術(shù)4.3、人工大腦實現(xiàn)技術(shù)輸入神經(jīng)接口功能：從外界環(huán)境接收控制信號應用：人工耳蝸、電子視網(wǎng)膜、動物機器人等輸出神經(jīng)接口功能：記錄和解讀神經(jīng)元發(fā)送的電信號