【摘要】：認(rèn)知科學(xué)綜合了心理學(xué)、腦科學(xué)、電生理學(xué)、化學(xué)、語(yǔ)言學(xué)、計(jì)算機(jī)科學(xué)等多門(mén)科學(xué),通過(guò)研究人類(lèi)的認(rèn)知系統(tǒng),并將其原理應(yīng)用在人工系統(tǒng)中,一直是許多研究人員探索的重點(diǎn)。近年來(lái),隨著腦科學(xué)的發(fā)展,人類(lèi)對(duì)神經(jīng)系統(tǒng)的研究取得了很大的進(jìn)展,這些進(jìn)展為工程上的仿真實(shí)現(xiàn)提供了重要的理論依據(jù)。首先,大腦的層級(jí)結(jié)構(gòu)和信息處理機(jī)制反映出了一些重要的拓?fù)湫再|(zhì)。Navon、陳霖等人在研究視覺(jué)初期對(duì)圖像信息的處理時(shí),發(fā)現(xiàn)人類(lèi)視覺(jué)系統(tǒng)具有優(yōu)先處理幾何圖形拓?fù)湫再|(zhì)的特點(diǎn),即大范圍優(yōu)先性原則和拓?fù)渲X(jué)理論。拓?fù)湫再|(zhì)雖然最初是表征幾何圖形在連續(xù)變化下的不變性質(zhì),但究其本質(zhì)還是變化中的不變性的體現(xiàn)。因此既然視覺(jué)具有拓?fù)湫再|(zhì),根據(jù)已有的經(jīng)驗(yàn)推而廣之,人類(lèi)的整個(gè)認(rèn)知系統(tǒng)應(yīng)該也具有拓?fù)湫再|(zhì)。本文的內(nèi)容也是在驗(yàn)證由我的導(dǎo)師提出的“認(rèn)知統(tǒng)一結(jié)構(gòu)存在性猜想”,即包括五種知覺(jué)在內(nèi)的認(rèn)知系統(tǒng)應(yīng)當(dāng)可以被包含拓?fù)洳蛔冃栽趦?nèi)的認(rèn)知結(jié)構(gòu)統(tǒng)一起來(lái)。這也是對(duì)人工智能的第五個(gè)基本問(wèn)題,所有的認(rèn)知系統(tǒng)是否具有統(tǒng)一的結(jié)構(gòu)的一個(gè)肯定回答,為智能科學(xué)(Intelligence Science)基礎(chǔ)理論確立打下了基礎(chǔ)。其次,本論文以拓?fù)湫詾榍腥朦c(diǎn),結(jié)合視覺(jué)通路和聽(tīng)覺(jué)通路的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu),將視覺(jué)的拓?fù)湫再|(zhì)逐漸推廣到聽(tīng)覺(jué)系統(tǒng)。利用點(diǎn)集拓?fù)鋵W(xué)中拓?fù)淇臻g的思想,對(duì)視覺(jué)、聽(tīng)覺(jué)通路的信息處理過(guò)程進(jìn)行了論證。接著對(duì)視覺(jué)、聽(tīng)覺(jué)、語(yǔ)言這三者到心理空間的拓?fù)溆成溥^(guò)程做了神經(jīng)生物學(xué)上的剖析,并最終結(jié)合心理空間,將拓?fù)湫再|(zhì)推廣到人類(lèi)的整個(gè)認(rèn)知系統(tǒng)中,構(gòu)造了一個(gè)人類(lèi)拓?fù)湔J(rèn)知的結(jié)構(gòu)圖。然后,本文以視覺(jué)的拓?fù)湫再|(zhì)為切入點(diǎn),結(jié)合早期視覺(jué)的計(jì)算模型,通過(guò)歸一化模型、能量模型來(lái)模擬視覺(jué)通路中相同層級(jí)之間細(xì)胞的信息交互機(jī)制。本文提出使用Gabor濾波器來(lái)模擬簡(jiǎn)單細(xì)胞的響應(yīng)過(guò)程作為視覺(jué)初期的局部幾何性質(zhì)的計(jì)算模型,又使用卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)來(lái)模擬視覺(jué)后期的整體幾何性質(zhì)的計(jì)算過(guò)程。最后,結(jié)合Gabor濾波器、視覺(jué)信息交互模型、卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)這三種模型,構(gòu)造出了一個(gè)早期視覺(jué)的拓?fù)湔J(rèn)知模型,并將此模型運(yùn)用在手寫(xiě)漢字識(shí)別上。本文提出細(xì)化漢字并去除角點(diǎn)的方式來(lái)提取漢字的整體拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。最終的實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示,本文構(gòu)造的視覺(jué)拓?fù)湔J(rèn)知模型優(yōu)于單一的卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型,在手寫(xiě)漢字識(shí)別上具有更好的魯棒性。這表明了拓?fù)湫詰?yīng)當(dāng)是視覺(jué)系統(tǒng)處理信息的一個(gè)基本性質(zhì),從視覺(jué)層級(jí)上對(duì)“認(rèn)知統(tǒng)一結(jié)構(gòu)存在性猜想”做出了初步驗(yàn)證,也開(kāi)始了對(duì)人工智能的第五個(gè)基本問(wèn)題的回應(yīng)。
【學(xué)位授予單位】：成都理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類(lèi)號(hào)】：TP18;O189
【圖文】：

世紀(jì) 70年代，Navon（1977）等人首先通過(guò)兩個(gè)實(shí)驗(yàn)論證設(shè)。在這兩個(gè)試驗(yàn)中，都使用同一種類(lèi)型的圖片，圖片構(gòu)成的，并且大字母和小字母可能相同也可能不同。例H 或 S，或者大字母的形態(tài)為 H，但構(gòu)成大 H 的為許多小態(tài)為 S，但構(gòu)成大 S的為許多小的 H，如圖 1.1所示。

圖 1-2 陳霖的拓?fù)渲X(jué)實(shí)驗(yàn)所用的圖形創(chuàng)新拓?fù)湔J(rèn)知理論為基礎(chǔ)，主要從神經(jīng)生物學(xué)構(gòu)，并從點(diǎn)集拓?fù)鋵W(xué)的角度論證它們?cè)谛磐負(fù)湫再|(zhì)推廣到聽(tīng)覺(jué)認(rèn)知上，然后從視覺(jué)。視覺(jué)、聽(tīng)覺(jué)和語(yǔ)言作為人類(lèi)接受和表達(dá)認(rèn)知結(jié)構(gòu)有著密切的聯(lián)系，因此這是本文的獨(dú)特性，使其有著不同于其他動(dòng)物的心角度研究心理空間的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，并將三大，解釋心象等心理現(xiàn)象產(chǎn)生的原因。通過(guò)學(xué)、點(diǎn)集拓?fù)鋵W(xué)和計(jì)算機(jī)科學(xué)，希望能構(gòu)

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2738835