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书名: | 脑与认知科学基础 |
出版社: | 清华大学出版社 |
出版日期 | 2021 |
ISBN号: | 9787302589310 |
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本书介绍了脑与认知及计算相关的基础,主要介绍了方法与技术、神经与信息、视觉与计算、感知与运动、注意与意识、学习与记忆、沟通与语言、情感与计算、发育与可塑、社会与可塑、人工与系统。 本书是作者10年的教学经验和实践成果,全书图文并茂,理论与实践相结合,为人工智能/智能科学与技术专业,脑与神经科学专业学生编写,帮助学生学习人脑机制和应用实践等。 本书可作为理工科本科生、研究生智能类课程教材或参考书,也可作为科技人员智能系统设计与实践的参考手册。 |
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刘洪波博士,加州大学圣地亚哥分校神经计算研究所访问学者,二级教授,博导,计算机科学与技术学科带头人,人工智能专业方向带头人,主要研究认知计算、大数据驱动智能等,曾作为项目负责人承担国家自然科学基金、教育部人才计划项目等多个项目;发表CCF A类在内的论文百余篇;曾获省部级科技进步二等奖(排名第一)、行业联合会科技创新奖(排名第一);大连高新区生态科创产业联盟副理事长,入选教育部新世纪优秀人才。 |
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全彩印刷,全程视频讲解,详细阐述脑与认知及计算的基础知识和实践,适合人工智能专业及智能类课程学习的工具书。 |
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第 1章认知与计算 1 11认知1 12元认知 2 13认知计算 2 14脑结构与功能 3 15三位一体 10 16脑与认知框架 11 17人类脑计划12 习题 13 第 2章方法与技术 15 21心理学方法15 211反应时法 15 212眼动分析法 15 213口语报告分析法 15 214内隐联想测验16 215计算机模拟法16 22电生理学方法 16 221膜片钳技术 16 222细胞记录法 16 223脑损伤研究法17 23脑成像 17 231 CT17 232 PET17 233 SPECT18 234 MRI18 235 fMRI19 236 TPM20 237 EEG 20 238 MEG22 24技术比较 22 25设计实验范式 23 26数据处理 25 习题 27 第 3章神经与信息 29 31神经元 29 32神经胶质细胞 31 33神经信息 33 331神经信息产生33 332神经信息编码34 333神经信息传播35 34神经通路和层级 38 35人工神经 40 351人工神经元 40 352人工神经网络41 353深度学习系统42 36微观与超微观 44 361分子 44 362量子 44 习题 45 第 4章视觉与计算 47 41眼睛47 42视觉信息 47 421视觉信息感知47 422视觉信息传递49 423视觉感受机制51 424视觉信息编码54 43对象识别 56 431神经机制 57 432认知模型 57 433眼球运动 60 434运动知觉 60 435立体视觉 61 436颜色视觉 61 437视觉恒常性与脑补 63 44视觉理论 64 441马尔计算视觉64 442格式塔理论 65 443主动视觉 66 45计算机视觉66 451深度估计 66 452行人预测 68 453水下视觉 71 46视觉系统比较 72 习题 72 第 5章感知与运动 75 51感觉与知觉75 52感受器和编码 76 521感受器的种类76 522感受器的换能作用 76 523感觉信息编码77 53听觉与平衡觉 79 531声音与听觉 79 532耳朵与声音感知 80 533人工耳蜗 82 534听声辨位 83 535平衡觉84 54触觉和痛觉85 541触痛感知 86 542触觉 87 543痛觉 88 544痒觉 88 55嗅觉和味觉89 551嗅觉 89 552味觉 90 56联觉和直觉92 561联觉 92 562直觉 93 57初级感觉与运动皮层 93 58运动与控制94 581下行传导通路95 582运动层级与控制 96 习题 97 第 6章注意与意识 99 61注意99 62注意与分辨 100 63注意网络 100 64注意的生理机制 101 65注意的信息加工 102 651选择性注意 102 652注意分配 105 653变化视盲 105 654外显型与内隐型注意 106 655特征整合理论 107 66人工注意网络 108 67睡眠与梦 108 68意识与思维 111 习题 112 第 7章学习与记忆 113 71学习 113 711学习认知模型 113 712赫布理论 115 713迁移学习 115 714学习形成记忆 116 72元学习 117 73记忆 119 74记忆模型 120 741多重存储记忆模型 120 742工作记忆模型 121 75记忆的神经基础 122 751记忆相关的脑区 122 752记忆相关的皮层 123 753海马与记忆 124 76记忆转移 124 77遗忘曲线 125 78概念与分类 126 79知识建构 127 791符号网络模型 128 792层次语义网络模型 129 793原型模型 130 794激活扩散模型 130 710知识表征 131 7101联想记忆模型 131 7102知识图谱 133 711贝叶斯大脑 134 习题 136 第 8章沟通与语言 137 81沟通 137 82人类语言的演化 137 83人类语言的独特性 137 84失语症与语言中枢 138 85语言处理模型 139 851 Lichtheim模型 139 852 Wernicke-Geschwind模型 140 86词脑 142 87中英语言认知异同 146 88脑电到文字转译 147 89自然语言处理 147 810对偶学习 148 习题 149 第 9章情感与计算 151 91报偿与动机 151 92成瘾152 93人脑经济学153 931经济学现象 153 932能量函数 155 94强化学习 156 95理性与情绪158 96情绪脑 160 97情感与选择 161 98预测与期望 163 99期望最大化164 910对抗网络 165 911自律与自监督 166 912情感计算 166 习题 168 第 10章发育与可塑 169 101脑功能发育 169 102脑功能可塑性 170 103脑改进方案 171 104脑区到脑网络 173 1041结构洞与智力 174 1042复杂性临界点 175 105脑网络演化 177 1051演化动力学 177 1052图网络学习 179 106男女有别 180 107神经架构搜索 182 习题 182 第 11章社会与创造 183 111社会认知 183 112归因理论 185 113分类与图式 186 114同理心188 1141镜像神经元 188 1142自闭症情绪图谱理论 188 1143同理心和道德决策 189 1144同理心与公平感 190 115模仿行为 191 116具身认知与元宇宙 192 117利他行为 193 118智力与创造力 194 119人类智力的起源与演化 194 1110弗林效应 195 1111社会网络与大数据 196 习题 198 第 12章人工与系统 199 121人工智能 199 122类脑计算与人工脑 199 123仿真机器人 201 124脑机系统 204 125自主无人系统 206 126复杂性与奥卡姆剃刀 206 127安全和伦理 207 1271可信与安全 207 1272道德与伦理 209 习题 211 参考文献 213 |
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以智慧地球、智能驾驶、智慧城市为代表的人工智能技术与应用迎来了新的发展热潮,世界主要发达国家和我国都制定了人工智能国家发展计划,人工智能现已成为世界科技竞争新的制高点。另一方面,智能科技 /人工智能的发展也面临新的挑战,首先是其理论基础有待进一步夯实,其次是其技术体系有待进一步完善。抓基础、抓教材、抓人才,稳妥推进智能科技的发展,已成为教育界、科技界的广泛共识。我国高校也积极行动、快速响应,陆续开设了智能科学与技术、人工智能、大数据等专业方向。截至 2020年底,全国共有超过 400所高校获批智能科学与技术或人工智能本科专业,面向人工智能的本、硕、博人才培养体系正在形成。 教材乃基础之基础。 2013年 10月,“全国高等学校智能科学与技术 /人工智能专业规划教材”第一届编委会成立。编委会在深入分析我国智能科学与技术专业的教学计划和课程设置的基础上,重点规划了《机器智能》等核心课程教材。南京大学、西安电子科技大学、西安交通大学等高校陆续出版了人工智能专业教育培养体系、本科专业知识体系与课程设置等专著,为相关高校开展全方位、立体化的智能科技人才培养起到了示范作用。 2019年 10月,第二届(本届)编委会成立。在第一届编委会教材规划工作的基础上,编委会通过对斯坦福大学、麻省理工学院、加州大学伯克利分校、卡内基 -梅隆大学、牛津大学、剑桥大学、东京大学等国外高校和国内相关高校人工智能相关的课程和教材的跟踪调研,进一步丰富和完善了本套专业规划教材。同时,本届编委会继续推进专业知识结构和课程体系的研究及教材的出版工作,期望编写出更具创新性和专业性的系列教材。 智能科学技术正处在迅速发展和不断创新的阶段,其综合性和交叉性特征鲜明,因而其人才培养宜分层次、分类型,且要与时俱进。本套教材的规划既注重学科的交叉融合,又兼顾不同学校、不同类型人才培养的需要,既有强化理论基础的,也有强化应用实践的。编委会为此将系列教材分为基础理论、实验实践和创新应用三大类,并按照课程体系将其分为数学与物理基础课程、计算机与电子信息基础课程、专业基础课程、专业实验课程、专业选修课程和“智能 +”课程。该规划得到了相关专业的院校骨干教师的共识和积极响应,不少教师/学者也开始组织编写各具特色的专业课程教材。 编委会希望,本套教材的编写,在取材范围上要符合人才培养定位和课程要求,体现学科交叉融合;在内容上要强调体系性、开放性和前瞻性,并注重理论和实践的结合;在章节安排上要遵循知识体系逻辑及其认知规律;在叙述方式上要能激发读者兴趣,引导读者积极思考;在文字风格上要规范严谨,语言格调要力求亲和、清新、简练。 编委会相信,通过广大教师 /学者的共同努力,编写好本套专业规划教材,可以更好地满足智能科学与技术/人工智能专业的教学需要,更高质量地培养智能科技专门人才。 饮水思源。在全国高校智能科学与技术 /人工智能专业规划教材陆续出版之际,我们对为此做出贡献的有关单位、学术团体、老师/专家表示崇高的敬意和衷心的感谢。 感谢中国人工智能学会及其教育工作委员会对推动设立我国高校智能科学与技术本科专业所做的积极努力;感谢清华大学、北京大学、南京大学、西安电子科技大学、北京邮电大学、南开大学等高校,以及华为、百度、腾讯等企业为发展智能科学与技术 /人工智能专业所做出的实实在在的贡献。 特别感谢清华大学出版社对本系列教材的编辑、出版、发行给予高度重视和大力支持。清华大学出版社主动与中国人工智能学会教育工作委员会开展合作,并组织和支持了该套专业规划教材的策划、编审委员会的组建和日常工作。 编委会真诚希望,本套规划教材的出版不仅对我国高校智能科学与技术 /人工智能专业的学科建设和人才培养发挥积极的作用,还将对世界智能科学与技术的研究与教育做出积极的贡献。 另一方面,由于编委会对智能科学与技术的认识、认知的局限,本套系列教材难免存在错误和不足,恳切希望广大读者对本套教材存在的问题提出意见和建议,帮助我们不断改进,不断完善。 高等学校智能科学与技术/人工智能专业教材编委会主任 2021年元月 |