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

  認知科學(xué)定義為：“智能實體與他們的環(huán)境相互作用的原理的研究，向兩個方向展開”（斯蒂靈等1987），是研究人類的認知和智力的本質(zhì)和規(guī)律的科學(xué)。研究范圍包括知覺、注意、記憶、動作、語言、推理和思考乃至意識在內(nèi)的各個層次和方面的人類的認知和智力活。
1、 外延，列舉了認知科學(xué)的分支領(lǐng)域以及它們之間的交叉關(guān)系：計算機科學(xué)、心理學(xué)、哲學(xué)、語言學(xué)、人類學(xué)和神經(jīng)科學(xué)
2、 內(nèi)涵：發(fā)現(xiàn)心智的表征和計算能力以及他們在人腦中的結(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)容來抽象地描述此種能力，探索由物質(zhì)系統(tǒng)完成認知功能的各種途徑；謀求表征生命系統(tǒng)中出現(xiàn)的心智過程，研究認知所涉及的神經(jīng)機制。

認知神經(jīng)科學(xué)的研究任務(wù)在于闡明認知活動的腦機制。研究感知覺、注意、記憶、語言、思維、意識等認知過程，研究智能的本質(zhì)和起源。包括認知神經(jīng)心理學(xué)、認知心理生理學(xué)、認知生理心理學(xué)（前額葉皮層功能、顳葉認知功能和復(fù)雜視覺及運動功能）、認知神經(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知過程的分子、細胞學(xué)基礎(chǔ)）、計算神經(jīng)科學(xué)等學(xué)科。

認知科學(xué)對視知覺的認識：
    一、視知覺的恒常性
    1、恒常性
    一個物體相對人眼的距離、方位、角度（如被旋轉(zhuǎn)）和照明光線發(fā)生變化時，在視網(wǎng)膜上的成像也會有相應(yīng)的變化，但是人的視知覺卻是恒定不變的。
大拇指實驗，人類的視覺與照相機的相同之處和實質(zhì)的差別。Nike立方體（刺激本身和視網(wǎng)膜成像沒有變化，但人的知覺卻發(fā)生了變化）

2、 能力、還是經(jīng)驗？
    猴子也有，實驗證明知覺恒常性不是依靠經(jīng)驗的積累，而是依靠自身的一種能力。毀損實驗顯示下顳葉皮層對這種能力起了重要的作用。
    3、 視知覺不變性的能力很強，例如從人的側(cè)面、背影、局部能正確判斷是誰。但在某些條件下，知覺的恒常性卻被破壞。
    4、 視覺圖像的解釋
    圖形分割對知覺非常重要。Hoffman和Richards發(fā)現(xiàn)，兩個任意形狀的曲面作隨機穿插時，其相交的邊界，總是在凹性不連續(xù)處。知覺不變性是有限的、受條件約束的。它可能因為刺激太復(fù)雜、加工太困難或因為需要更大的神經(jīng)系統(tǒng)或更多的計算時間而無法實現(xiàn)。有時它可能并不是必要的、有用的。另一方面，對刺激物體的知覺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、視覺識別的三種模型：
    1、 模板模型
    在記憶中儲存著大量的視覺表征，即模板。識別就是內(nèi)部表征與模板相匹配的過程。需要模板太多，要實現(xiàn)不變性的抽取。
    2、 原型模型
    多個相關(guān)刺激之間的相似性在識別中起了基本的作用。原型定義為一類刺激的平均。共性、個性。大大降低了對記憶貯存的要求，其工作也更靈活有效，但是對外界刺激究竟如何經(jīng)過抽象，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)實驗的支持，Posner 和Keele 實驗。
    3、 特征模型
    1950—1960年神經(jīng)生理學(xué)實驗發(fā)現(xiàn)了大量的對不同的性質(zhì)（如線段方位、運動方向、顏色）有選擇性反應(yīng)的細胞。特征檢測理論，在腦的內(nèi)部，刺激被表征為一系列的特征。識別經(jīng)過 4個階段：圖像、特征、認知和決策精靈。缺陷：實驗所發(fā)現(xiàn)的選擇反應(yīng)細胞并不完全符合檢測器的理論標(biāo)準；不能解釋內(nèi)容優(yōu)勢效應(yīng)。

三、整體和局部
    1、內(nèi)部結(jié)構(gòu)優(yōu)勢效應(yīng)
    圖形的整體性質(zhì)決定了正確報告率。目標(biāo)線段是三維圖形中的一部分時，起報告正確率最高，甚至高于只有目標(biāo)線段的圖形。這是對特征檢測理論的嚴重挑戰(zhàn)。實驗表明：整體對局部加工有作用�，F(xiàn)在多數(shù)科學(xué)家都承認：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）。計算機是前一種方式，缺乏人腦那種由上向下的加工，這可能是計算機面臨困難的一個基本原因。
    2、 視知覺組織
    部分是如何組織、群集成一個整體是一個基本問題。格式塔學(xué)派（Gestalt） 。對流行的結(jié)構(gòu)主義的挑戰(zhàn)。結(jié)構(gòu)主義認為：通過了解簡單組成部分，就可以理解復(fù)雜的知覺，即把知覺分解成初始的感覺。格式塔反對這種還原論的思想，認為：部分之間的相互作用產(chǎn)生整體知覺，不同于部分之和，整體不等于或大于部分之和。對視知覺組織的研究主要涉及三個方面：群集、圖形背景分割、知覺中的參考系。
    3、 整體優(yōu)先性

四、Marr的視覺計算理論
    1、David Marr：1945年1月19日出生于英國。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年作為訪問學(xué)者到麻省理工學(xué)院的人工智能實驗室工作，從此開始研究視覺，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》，是計算神經(jīng)科學(xué)的先驅(qū)。精華：在建立視覺的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的計算模型時，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認為：視覺實際上是一種信息處理過程，一種分層次的、在各個階段又不同信息表達方式的、模塊化的和單向的（由低到高）的處理過程，而其最終目標(biāo)，則是建立一個外部世界的描述（以某種方式給出）。有三個層次：
（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。各個層次都需要從三個方面去研究，即計算理論、算法與描述和硬件實。

五、并行的視覺系統(tǒng)和模塊
    并行的視覺系統(tǒng)：生理學(xué)和組織學(xué)的實驗表明視覺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、運動等信息。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，“雙分離”取代了“聯(lián)合”成為近年認知神經(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，相互獨立的功能或模塊。
大腦皮層中的兩個視覺系統(tǒng)：物體形狀和空間位置的知覺是人類視覺最重要的任務(wù)，這兩項功能是由大腦皮層中兩個不同的系統(tǒng)完成�；趦深悓嶒炞C據(jù)：神經(jīng)心理學(xué)實驗；動物行為和解剖學(xué)實驗。

認知神經(jīng)科學(xué)的新時代
一、新問題：關(guān)于意識的問題。Crick提出：（1） 腦內(nèi)大量的運算是下意識進行的，而人們意識到的則是運算的結(jié)果。（2） 隱特征和顯特征：兩者包含同樣的信息，但隱特征需要進一步的加工以使其外顯或清楚的表現(xiàn)出來。（3） 多數(shù)心理學(xué)家認為意識與注意和短期記憶有關(guān)。
特征組合：（1）等級制或老祖母細胞理論。組合爆炸（2）集團編碼：捆綁效應(yīng)（3）記憶替代計算；（4）分布式等級制的組織——調(diào)和式的理論。

二、人腦與計算機——智能的本質(zhì)
（1）圖林測驗：深藍國際象棋機
（2）漢語實驗：1990年Searle，說明計算機僅能按照程序法則處理形式符號，不具備人的職能。
（3）計算機的低能：多個物體的分割，，抹黃油（幾個小時）

三、認知神經(jīng)科學(xué)的新方向
1、 視覺的本質(zhì)
2、 單個神經(jīng)元到神經(jīng)回路的研究。
3、 研究路線：行為科學(xué)——神經(jīng)科學(xué)——計算科學(xué)三角形。腦功能成像。

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