本文關(guān)鍵詞：認(rèn)知科學(xué)，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

  認(rèn)知科學(xué)定義為：“智能實(shí)體與他們的環(huán)境相互作用的原理的研究，向兩個(gè)方向展開(kāi)”（斯蒂靈等1987），是研究人類(lèi)的認(rèn)知和智力的本質(zhì)和規(guī)律的科學(xué)。研究范圍包括知覺(jué)、注意、記憶、動(dòng)作、語(yǔ)言、推理和思考乃至意識(shí)在內(nèi)的各個(gè)層次和方面的人類(lèi)的認(rèn)知和智力活。
1、 外延，列舉了認(rèn)知科學(xué)的分支領(lǐng)域以及它們之間的交叉關(guān)系：計(jì)算機(jī)科學(xué)、心理學(xué)、哲學(xué)、語(yǔ)言學(xué)、人類(lèi)學(xué)和神經(jīng)科學(xué)
2、 內(nèi)涵：發(fā)現(xiàn)心智的表征和計(jì)算能力以及他們?cè)谌四X中的結(jié)構(gòu)和功能表示。試圖以心智能力的結(jié)構(gòu)、功能和內(nèi)容來(lái)抽象地描述此種能力，探索由物質(zhì)系統(tǒng)完成認(rèn)知功能的各種途徑；謀求表征生命系統(tǒng)中出現(xiàn)的心智過(guò)程，研究認(rèn)知所涉及的神經(jīng)機(jī)制。

認(rèn)知神經(jīng)科學(xué)的研究任務(wù)在于闡明認(rèn)知活動(dòng)的腦機(jī)制。研究感知覺(jué)、注意、記憶、語(yǔ)言、思維、意識(shí)等認(rèn)知過(guò)程，研究智能的本質(zhì)和起源。包括認(rèn)知神經(jīng)心理學(xué)、認(rèn)知心理生理學(xué)、認(rèn)知生理心理學(xué)（前額葉皮層功能、顳葉認(rèn)知功能和復(fù)雜視覺(jué)及運(yùn)動(dòng)功能）、認(rèn)知神經(jīng)生物學(xué)（從生物物理學(xué)和生物化學(xué)的角度深入研究各種認(rèn)知過(guò)程的分子、細(xì)胞學(xué)基礎(chǔ)）、計(jì)算神經(jīng)科學(xué)等學(xué)科。

認(rèn)知科學(xué)對(duì)視知覺(jué)的認(rèn)識(shí)：
    一、視知覺(jué)的恒常性
    1、恒常性
    一個(gè)物體相對(duì)人眼的距離、方位、角度（如被旋轉(zhuǎn)）和照明光線(xiàn)發(fā)生變化時(shí)，在視網(wǎng)膜上的成像也會(huì)有相應(yīng)的變化，但是人的視知覺(jué)卻是恒定不變的。
大拇指實(shí)驗(yàn)，人類(lèi)的視覺(jué)與照相機(jī)的相同之處和實(shí)質(zhì)的差別。Nike立方體（刺激本身和視網(wǎng)膜成像沒(méi)有變化，但人的知覺(jué)卻發(fā)生了變化）

2、 能力、還是經(jīng)驗(yàn)？
    猴子也有，實(shí)驗(yàn)證明知覺(jué)恒常性不是依靠經(jīng)驗(yàn)的積累，而是依靠自身的一種能力。毀損實(shí)驗(yàn)顯示下顳葉皮層對(duì)這種能力起了重要的作用。
    3、 視知覺(jué)不變性的能力很強(qiáng)，例如從人的側(cè)面、背影、局部能正確判斷是誰(shuí)。但在某些條件下，知覺(jué)的恒常性卻被破壞。
    4、 視覺(jué)圖像的解釋
    圖形分割對(duì)知覺(jué)非常重要。Hoffman和Richards發(fā)現(xiàn)，兩個(gè)任意形狀的曲面作隨機(jī)穿插時(shí)，其相交的邊界，總是在凹性不連續(xù)處。知覺(jué)不變性是有限的、受條件約束的。它可能因?yàn)榇碳ぬ珡?fù)雜、加工太困難或因?yàn)樾枰蟮纳窠?jīng)系統(tǒng)或更多的計(jì)算時(shí)間而無(wú)法實(shí)現(xiàn)。有時(shí)它可能并不是必要的、有用的。另一方面，對(duì)刺激物體的知覺(jué)還包括整體意義上的加工，即：刺激與環(huán)境、與參照系之間關(guān)系的確定，刺激可以不受時(shí)空因素的影響，但是刺激與環(huán)境、與參照系之間的關(guān)系卻受到這些因素的影響而變化。

二、視覺(jué)識(shí)別的三種模型：
    1、 模板模型
    在記憶中儲(chǔ)存著大量的視覺(jué)表征，即模板。識(shí)別就是內(nèi)部表征與模板相匹配的過(guò)程。需要模板太多，要實(shí)現(xiàn)不變性的抽取。
    2、 原型模型
    多個(gè)相關(guān)刺激之間的相似性在識(shí)別中起了基本的作用。原型定義為一類(lèi)刺激的平均。共性、個(gè)性。大大降低了對(duì)記憶貯存的要求，其工作也更靈活有效，但是對(duì)外界刺激究竟如何經(jīng)過(guò)抽象，從而建立內(nèi)部表征和原型的結(jié)構(gòu)都缺少明確、具體的描述。得到了一些心理學(xué)實(shí)驗(yàn)的支持，Posner 和Keele 實(shí)驗(yàn)。
    3、 特征模型
    1950—1960年神經(jīng)生理學(xué)實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)了大量的對(duì)不同的性質(zhì)（如線(xiàn)段方位、運(yùn)動(dòng)方向、顏色）有選擇性反應(yīng)的細(xì)胞。特征檢測(cè)理論，在腦的內(nèi)部，刺激被表征為一系列的特征。識(shí)別經(jīng)過(guò) 4個(gè)階段：圖像、特征、認(rèn)知和決策精靈。缺陷：實(shí)驗(yàn)所發(fā)現(xiàn)的選擇反應(yīng)細(xì)胞并不完全符合檢測(cè)器的理論標(biāo)準(zhǔn)；不能解釋內(nèi)容優(yōu)勢(shì)效應(yīng)。

三、整體和局部
    1、內(nèi)部結(jié)構(gòu)優(yōu)勢(shì)效應(yīng)
    圖形的整體性質(zhì)決定了正確報(bào)告率。目標(biāo)線(xiàn)段是三維圖形中的一部分時(shí)，起報(bào)告正確率最高，甚至高于只有目標(biāo)線(xiàn)段的圖形。這是對(duì)特征檢測(cè)理論的嚴(yán)重挑戰(zhàn)。實(shí)驗(yàn)表明：整體對(duì)局部加工有作用�，F(xiàn)在多數(shù)科學(xué)家都承認(rèn)：人腦信息的加工是雙向的，即從下到上（bottom-up），和由上向下（top-down）。計(jì)算機(jī)是前一種方式，缺乏人腦那種由上向下的加工，這可能是計(jì)算機(jī)面臨困難的一個(gè)基本原因。
    2、 視知覺(jué)組織
    部分是如何組織、群集成一個(gè)整體是一個(gè)基本問(wèn)題。格式塔學(xué)派（Gestalt） 。對(duì)流行的結(jié)構(gòu)主義的挑戰(zhàn)。結(jié)構(gòu)主義認(rèn)為：通過(guò)了解簡(jiǎn)單組成部分，就可以理解復(fù)雜的知覺(jué)，即把知覺(jué)分解成初始的感覺(jué)。格式塔反對(duì)這種還原論的思想，認(rèn)為：部分之間的相互作用產(chǎn)生整體知覺(jué)，不同于部分之和，整體不等于或大于部分之和。對(duì)視知覺(jué)組織的研究主要涉及三個(gè)方面：群集、圖形背景分割、知覺(jué)中的參考系。
    3、 整體優(yōu)先性

四、Marr的視覺(jué)計(jì)算理論
    1、David Marr：1945年1月19日出生于英國(guó)。數(shù)學(xué)碩士，后攻讀神經(jīng)生理學(xué)的博士，期間受到神經(jīng)解剖學(xué)、神經(jīng)生理學(xué)、生物化學(xué)和分子生物學(xué)方面的訓(xùn)練，1973年作為訪(fǎng)問(wèn)學(xué)者到麻省理工學(xué)院的人工智能實(shí)驗(yàn)室工作，從此開(kāi)始研究視覺(jué)，受到人工智能和神經(jīng)科學(xué)兩方面的影響。1980年去世。完成著作《Vision》，是計(jì)算神經(jīng)科學(xué)的先驅(qū)。精華：在建立視覺(jué)的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的計(jì)算模型時(shí)，加入神經(jīng)解剖學(xué)（腦的結(jié)構(gòu)）的約束的研究。
    2、Marr的理論需要修正
    Marr認(rèn)為：視覺(jué)實(shí)際上是一種信息處理過(guò)程，一種分層次的、在各個(gè)階段又不同信息表達(dá)方式的、模塊化的和單向的（由低到高）的處理過(guò)程，而其最終目標(biāo)，則是建立一個(gè)外部世界的描述（以某種方式給出）。有三個(gè)層次：
（1）將原始圖像轉(zhuǎn)換成基本要素圖；（2）2 1/2描述，即以觀察者為中心，物體的可視表面、深度與輪廓地描述（3）以物體為中心的三維物體的形狀與空間位置的描述。各個(gè)層次都需要從三個(gè)方面去研究，即計(jì)算理論、算法與描述和硬件實(shí)。

五、并行的視覺(jué)系統(tǒng)和模塊
    并行的視覺(jué)系統(tǒng)：生理學(xué)和組織學(xué)的實(shí)驗(yàn)表明視覺(jué)信息是由一些并行系統(tǒng)加工處理，這些系統(tǒng)分別處理形狀、顏色、運(yùn)動(dòng)等信息。模塊和雙分離：模塊的基本性質(zhì)：如信息的封閉性、通路的專(zhuān)一性等。模塊已經(jīng)成為研究人腦功能的重要概念之一，與此同時(shí)，“雙分離”取代了“聯(lián)合”成為近年認(rèn)知神經(jīng)心理學(xué)主要的研究方法。雙分離現(xiàn)象，A、B功能分離，并行處理，相互獨(dú)立的功能或模塊。
大腦皮層中的兩個(gè)視覺(jué)系統(tǒng)：物體形狀和空間位置的知覺(jué)是人類(lèi)視覺(jué)最重要的任務(wù)，這兩項(xiàng)功能是由大腦皮層中兩個(gè)不同的系統(tǒng)完成�；趦深�(lèi)實(shí)驗(yàn)證據(jù)：神經(jīng)心理學(xué)實(shí)驗(yàn)；動(dòng)物行為和解剖學(xué)實(shí)驗(yàn)。

認(rèn)知神經(jīng)科學(xué)的新時(shí)代
一、新問(wèn)題：關(guān)于意識(shí)的問(wèn)題。Crick提出：（1） 腦內(nèi)大量的運(yùn)算是下意識(shí)進(jìn)行的，而人們意識(shí)到的則是運(yùn)算的結(jié)果。（2） 隱特征和顯特征：兩者包含同樣的信息，但隱特征需要進(jìn)一步的加工以使其外顯或清楚的表現(xiàn)出來(lái)。（3） 多數(shù)心理學(xué)家認(rèn)為意識(shí)與注意和短期記憶有關(guān)。
特征組合：（1）等級(jí)制或老祖母細(xì)胞理論。組合爆炸（2）集團(tuán)編碼：捆綁效應(yīng)（3）記憶替代計(jì)算；（4）分布式等級(jí)制的組織——調(diào)和式的理論。

二、人腦與計(jì)算機(jī)——智能的本質(zhì)
（1）圖林測(cè)驗(yàn)：深藍(lán)國(guó)際象棋機(jī)
（2）漢語(yǔ)實(shí)驗(yàn)：1990年Searle，說(shuō)明計(jì)算機(jī)僅能按照程序法則處理形式符號(hào)，不具備人的職能。
（3）計(jì)算機(jī)的低能：多個(gè)物體的分割，，抹黃油（幾個(gè)小時(shí)）

三、認(rèn)知神經(jīng)科學(xué)的新方向
1、 視覺(jué)的本質(zhì)
2、 單個(gè)神經(jīng)元到神經(jīng)回路的研究。
3、 研究路線(xiàn)：行為科學(xué)——神經(jīng)科學(xué)——計(jì)算科學(xué)三角形。腦功能成像。

  本文關(guān)鍵詞：認(rèn)知科學(xué)，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。