認知科學的應用

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Ⅱ 認知神經科學有哪些研究領域

1.基礎研究領域：傳統的認知神經科學研究的認知機能：感知覺過程、言語過程、注意內過程、學習和容記憶、思維過程、情緒過程、表象、計算過程、執行功能等等。新興的研究領域：社會認知、決策、（認知相關）進化、一些神經免疫學與認知相關的研究方向，等等。2.應用研究領域：臨床認知神經科學（研究一些病人、腦損傷患者的認知問題，和神經心理學相近，屬於醫學領域的應用）也包括認知神經心理康復。認知神經計算、與計算機、電子、生物醫學工程等的結合領域：有關腦機介面和人工智慧的領域，如大腦圖譜（腦計劃），動作意圖的機器實現，生物信號識別等等。3.與社會科學的交叉領域：如神經教育學、神經經濟學、神經法學、神經管理學、神經營銷學（神經廣告學、消費者認知神經科學）和其他學科的交叉領域：環境認知神經科學（神經毒物、物理環境對大腦認知功能的影響）、神經音樂學（音樂活動的認知神經機制）4.認知神經科學發展方向①分子、基因認知神經科學，②發展、老化認知神經科學，③社會科學與神經科學的交叉學科

Ⅲ 認知科學學習有什麼意義

認知科學釋義：

以人的認知過程為研究對象的邊緣學科。

由思維科學、心理學、計算機科學、人類學和哲學等學科相互滲透、相互影響而形成。

主要研究知識的性質、知識的獲得、知識的結構等。
對認知科學范圍的了解，還可以從認知科學的內容上來看，到目前為止認知科學所涉及的主要內容，有感知覺（包括模式識別）、注意、記憶、語言、思維與表象、意識等。這似乎都是心理學家們所關注的問題，但其實也同樣是哲學家、語言學家、計算機科學家、神經生理學家、人類學家們所關心的內容。只是不同專業背景的研究者，對這些同一個問題，所採取的具體研究方法不同罷了。我國學者李伯約指出，人工智慧、認知心理學和心理語言學是認知科學的核心學科，神經科學、人類學和哲學是認知科學的外圍學科。
由於認知系統的復雜性，對它要進行多維度的研究，認知科學需要運用多門學科所使用的工具和方法，從完整的意義上對認知系統進行全方位的綜合研究。可以說，認知科學迄今為止所取得的成就，是與其跨學科的研究方法緊密聯系在一起的。但是跨學科的研究方法，也給認知科學帶來了不少問題和挑戰。
認知科學是研究人類感知和思維信息處理過程的科學，包括從感覺的輸入到復雜問題求解，從人類個體到人類社會的智能活動，以及人類智能和機器智能的性質。認知科學是現代心理學、信息科學、神經科學、數學、科學語言學、人類學乃至自然哲學等學科交叉發展的結果。
認知科學的興起和發展標志著對以人類為中心的認知和智能活動的研究已進入到新的階段。認知科學的研究將使人類自我了解和自我控制，把人的知識和智能提高到空前未有的高度。生命現象錯綜復雜，許多問題還沒有得到很好的說明，而能從中學習的內容也是大量的、多方面的。如何從中提煉出最重要的、關鍵性的問題和相應的技術，這是許多科學家長期來追求的目標。要解決人類在21世紀所面臨的許多困難，諸如能源的大量需求、環境的污染、資源的耗竭、人口的膨脹等笛單靠現有的科學成就是很不夠的。必須向生物學習，尋找新的科技發展的道路。 知覺信息的表達是知覺研究的基本問題，是研究其它各個層次認知過程的基礎。知覺過程是從那裡開始的？外在物理世界的那些變數具有心理學的知覺意義？作為知覺的計算模型計算的對象是什麼？這些圍繞知覺信息表達的問題是建立任何知覺和跟知覺有關的學說和理論模型，無論是人類的還是計算機的，都必須首先回答的問題。知覺信息表達的研究可以有不同層次的問題，包括諸如知覺組織的問題、知覺學習的問題、知覺動態記憶的問題、以及面孔識別的問題等。
將在計算理論層次、腦的知識表達層次和計算機實現層次上，把認知神經科學實驗研究和計算機視覺研究結合起來，將對上述科學問題提出嶄新的理論（或思想）和解決的方法。 學習是基本的認知活動，是經驗與知識的積累過程，也是對外部事物前後關聯地把握和理解的過程，以便改善系統行為的性能。
學習的神經生物學基礎是神經細胞之間的聯系結構突觸的可塑性變化，已成為當代神經科學中一個十分活躍的研究領域。突觸可塑性條件即在突觸前纖維與相聯的突後細胞同時興奮時，突觸的連接加強。1949年，加拿大心理學家Hebb提出了Hebb學習規則，他設想在學習過程中有關的突觸發生變化，導致突觸連接的增強和傳遞效能的提高。Hebb學習規則成為連接學習的基礎。神經網路是由具有適應性的簡單單元組成的廣泛並行互連的網路。Kohonen提出自組織映射網路。Haken根據協同形成結構，競爭促進發展的規律，將協同的非線性動力理論與神經網路有機結合，提出了協同聯想記憶網路。Amari提出用微分流形和統計推理來研究神經網路。在Amari理論的基礎上史忠植等提出了一種神經場模型，由場組織模型和場效應模型構成。
感知學習是發生在感知水平上的學習，主要研究如何從低級的感測器輸入的原始數據獲取相關的抽象數據。感知學習主要考慮通過視覺和聽覺的學習，研究從非結構與半結構信息到結構信息變換方法，研究圖像的語義描述及其快速提取技術，研究感知學習中的注意機制與元認知等。
認知學習理論認為在人的行為背後都有一個相應的思維過程，行為的變化是可觀察的，並且通過行為的變化也可以推斷出學習者內心的活動。在認知學習理論中，如Ausubel提出的有意義學習理論（又稱同化理論），其核心思想是獲得新信息主要取決於認知結構中已有的有關觀念；意義學習是通過新信息與學習者認知結構中已有的概念相互作用才得以發生；由於這種相互作用的結果，導致了新舊知識意義的同化。Gagne提出的信息加工學習理論則將學習過程類比成計算機的信息加工過程，學習結構由感受登記器、短時記憶、長時記憶、控制器、輸出系統組成，認知過程可分為選擇性接收、監控、調節、復述、重構。在這個信息加工過程中，非常關鍵部分是執行控制和期望。執行控制是指已有的學習經驗對當前學習過程的影響，期望是指動機系統對學習過程的影響，整個學習過程都是在這兩個部分的作用下進行的。
內省學習是一種自我反思、自我觀察、自我認識的學習過程。在領域知識和範例庫的支持下，系統能夠自動進行機器學習演算法的選擇和規劃，更好進行海量信息的知識發現。
內隱學習就是無意識獲得刺激環境復雜知識的過程。在內隱學習中，人們並沒有意識到或者陳述出控制他們行為的規則是什麼，但卻學會了這種規則。在80年代中期之後，內隱學習成了心理學界、尤其是學習和認知心理領域最熱門和最受關注的課題，成了將對認知心理學的發展產生深遠影響的最重要課題之一。內隱學習具有以下三個特點：
內隱知識能自動地產生，無需有意識地去發現任務操作的外顯規則；
內隱學習具有概括性，很容易概括到不同的符號集合；
內隱學習具有無意識性，內隱獲得的知識一般不能用語言系統表達出來。 人類進化過程中，語言的使用使大腦兩半球功能分化。語言半球的出現使人類明顯有別於其他靈長類。一些研究表明，人腦左半球同串列的、時序的、邏輯分析的信息處理有關，而右半腦同並行的、形象的、非時序的信息處理有關。
語言是以語音為外殼、以詞彙為材料、以語法為規則而構成的體系。語言通常分為口語和文字兩類。口語的表現形式為聲音，文字的表現形式為形象。口語遠較文字古老，個人學習語言也是先學口語，後學文字。
語言是最復雜、最有系統、而應用又最廣的符號系統。語言符號不僅表示具體的事物、狀態或動作，而且也表示抽象的概念。漢語以其獨特的詞法和句法體系、文字系統和語音聲調系統而顯著區別於印歐語言，具有音、形、義緊密結合的獨特風格。概念是反映事物的特有屬性的思維形態，概念與語詞有密切的聯系。概念的產生和存在，必須依附於語詞。語詞所以能夠表示其它事物，就是由於人們頭腦中有相應的概念。所以，語詞是概念的語言形式，概念是語詞的思想內容。
從神經、認知和計算三個層次上研究漢語，給予我們開啟智能之門極好的機遇。漢語的認知心理學研究已有多年歷史，取得了世界一流的研究成果。但這些研究多側重於漢字與詞彙，對更高層次的句法和語句加工尚需深入探討。對整個言語鏈的研究還不夠系統，特別是對腦的語言加工機制知之不多。在智能系統領域，我國對漢語計算機信息處理極為重視，曾投入大量資金，支持計算語言學、機器翻譯和自然語言理解系統的研究和開發，取得了一大批重要成果。但就整體而言，語言信息的智能處理存在許多懸而未決的問題，其解決必須需要以認知科學的研究為基礎，以新的理論為指導才有可能取得突破。
1991年Mayeux和Kandel在Wernicke-Geschwind模型基礎上提出新的語言信息處理模型。聽覺輸入的語言信息由聽皮層傳至角回，然後至Wernicke區，再傳到Broca區。視覺輸入的語言信息直接從視覺聯合皮層傳至Broca區。對一個詞的視知覺與聽知覺是由感覺模式不同的通路相互獨立地處理的。這些通路各自獨立地到達Broca區，以及與語言含義和語言表達相關的更高級區域。大腦中語言處理通路的每一步工作機理都有待深入研究。
用數學方法研究語言，尋找語言結構的形式、模型和公式，使語言的語法規則能象數學符號和公式一樣具有系統化、形式化的特點，可以用來生成無限的句子。美國著名語言學家Chomsky於1956提出了語言的形式文法，為語言信息處理建立了理論基礎。1996年，Yip和Sussman提出在語音學規則中使用雙向約束傳播機理，可以解釋神經水平的聽覺信號怎樣對應思維層次的符號。
值得一提的是，機器翻譯涉及語言學、計算機科學、認知科學、數學等多個學科，是一門前沿交叉學科。這一充滿挑戰的研究領域，被列為21世紀世界十大科技難題的第一位。不過就已有的成就來看，機譯系統的譯文質量離終極目標仍相差甚遠；而機譯質量是機譯系統成敗的關鍵。
中國數學家、語言學家周海中教授曾在論文《機器翻譯五十年》中指出：要提高機譯的質量，首先要解決的是語言本身問題而不是程序設計問題；單靠若干程序來做機譯系統，肯定是無法提高機譯質量的。另外,在人類尚未明了人腦是如何進行語言的模糊識別和邏輯判斷的情況下，機譯要想達到「信、達、雅」的程度是不可能的。這些都是制約機譯質量提高的瓶頸。 記憶是人腦對過去經驗中發生過的事物的反映，是新獲得行為的保持。由於記憶，人才能保持過去的反映，使當前的反映在以前反映的基礎上進行，使反映更全面、更深入。也就是有了記憶，人才能積累經驗，擴大經驗。
人類記憶有三種類型：感覺記憶、短時記憶和長時記憶。刺激作用停止後，它的影響並不立刻消失，可以形成後象。視覺後象最為明顯。後象可以說是最直接、最原始的記憶。後象只能存在很短的時間，如最鮮明的視覺後象也不過持續幾十秒鍾，這就是感覺記憶。短時記億的時間間隔比感覺記憶的要長些。但是，存儲材料的時間也只有一分鍾左右，或者甚至更短些。長時記憶是指保持時間在一分鍾以上信息存儲。人類的記憶可以分為過程記憶和命題記憶。過程記憶是保持有關操作的技能，主要由知覺運動技能和認知技能組成。命題記憶是存儲用符號表示的知識，反映事物的實質。命題記憶更進一步分為情景記憶和語義記憶。前者是存儲個人發生的事件和經驗的記憶形式。後者是存儲個人理解的事件的本質的知識，即記憶關於世界的知識。
1974年，Baddeley和Hitch在模擬短時記憶障礙的實驗基礎上提出了工作記憶的三系統概念，用「工作記憶」代替了原來「短時記憶」的概念。Baddeley認為工作記憶指的是一種系統，它為復雜的任務比如言語理解、學習和推理等提供臨時的儲存空間和加工時所必需的信息，工作記憶系統能同時儲存和加工信息，這和短時記憶概念僅強調儲存功能是不同的。工作記憶分成三個子成分，分別是中樞執行系統、視空初步加工系統和語音環路。大量行為研究和神經心理學上的許多證據表明了三個子成分的存在，有關工作記憶的結構和作用形式的認識也在不斷地豐富和完善。人們發現工作記憶與語言理解能力、注意及推理等聯系緊密，工作記憶蘊藏智能的玄機。 50年代中期以來，隨著認知心理學的興起，人們重新認識注意在人類大腦信息加工中的重要性，提出了若干注意模型。其中有代表性的是注意的過濾模型和衰減模型，它們屬於知覺選擇模型。這兩種模型把注意機制定位於信息加工的知覺階段，在識別之前實現信息選擇。與知覺選擇模型形成對照的是反應選擇模型，它認為注意的作用不是選擇刺激，而是選擇對刺激的反應。該模型認為，所有的信息都可以進入高級處理階段，但只有最重要的信息才會引起中樞系統的反應。這兩類模型的側重點不同，知覺選擇模型強調集中注意，而反應選擇模型則注重分配注意。兩者爭論的焦點是注意機制在信息加工中的位置。注意的中樞能量模型就是在這一背景下產生的。該模型的理論基礎是信息系統的有限加工能力。它避開了注意機制在信息加工中的位置這個難題，使知覺選擇模型和反應選擇模型的實驗結果在形式上得到了統一；但缺點是沒有揭示注意所涉及的信息加工過程。
隨著腦成像技術和神經生理研究的迅速發展，使得把注意網路從其他信息處理系統中分離出來的努力成為現實。利用正電子斷層掃描（PET）和功能磁共振成像（fMRI）技術，可以較精確地測量在完成特定的注意任務時大腦各區域腦血流的變化（rCBF），從而確定各個注意子網路的功能結構和解剖定位。80年代初期，Treisman提出的特徵整合模型把注意和知覺加工的內部過程緊密地結合起來，並用「聚光燈」形象地比喻注意的空間選擇性。根據這一模型，視覺處理過程被分為兩個相互聯系的階段，即預注意和集中注意階段。前者對視覺刺激的顏色、朝向和運動等簡單特徵進行快速、自動的並行加工，各種特徵在大腦內被分別編碼，產生相應的「特徵地圖」。特徵地圖中的各個特徵構成預注意的表象。預注意加工是一個「自下而上」的信息處理過程，並不需要集中注意。特徵地圖中的各個特徵在位置上是不確定的，要獲得物體知覺就需要依靠集中注意，通過「聚光燈」對「位置地圖」進行掃描，把屬於被搜索目標的各個特徵有機地整合在一起，實現特徵的動態組裝。1989年，Gray指出集中注意可以引起與被注意事件相關的神經元的同步發放，同步發放通常表現為40周左右的同步振盪。這一發現為注意的特徵整合模型提供了神經生理證據。
根據已有的研究結果，Posner把注意網路分為三個子系統：前注意系統、後注意系統和警覺系統。前注意系統主要涉及額葉皮層、前扣帶回和基底神經節。後注意系統主要包括上頂皮層、丘腦枕核和上丘。警覺系統則主要涉及位於大腦右側額葉區的藍斑去甲腎上腺素到皮層的輸入。這三個子系統的功能可以分別概括為定向控制、指導搜索和保持警覺。 意識也許是人類大腦最大的奧秘和最高的成就之一。自1879年現代心理學建立以來，意識就成為心理學的主要研究對象。James認為，心理學是研究意識的科學。但由於方法問題，不可能對意識進行具體的科學研究。20世紀20年代興起的行為主義心理學，不承認意識的存在。50年代出現的認知心理學重新提出意識問題，並且從知覺和覺知入手研究意識。對知覺的研究已取得較大的進展，但目前對覺知及其它問題的研究仍處於初步階段。
對意識給予統一、確切的科學定義在當前是十分困難的。不同的領域，對意識的理解也是不同的。諾貝爾獎獲得者Crick認為，意識所涉及的是注意和短時記憶相結合的神經機制，可以用科學的方法去研究[4].Crick關於意識的驚人假設和通過視覺注意和短時記憶研究視覺意識的具體建議，引起了大批認知心理學家、神經科學家和計算神經科學家的廣泛興趣。
80年代末90年代初在視覺生理研究方面有一個重大的發現：從不同的神經元的發放中記錄到同步振盪現象，這種大約40Hz的同步振盪現象被認為是聯系不同圖像特徵之間的神經訊號。Crick和Koch提出視覺注意的40Hz振盪的模型。並推測神經元的40Hz同步振盪可能是視覺中不同特徵進行「捆綁」的一種形式。至於「自由意志」，Crick認為它與意識有關，牽涉到行為和計劃的執行。另一位諾貝爾獎獲得者Eccles，熱衷於意識問題的研究。他與哲學家Popper合著的「自我與大腦」一書中，發表了「三個世界」的哲學觀點。認為世界1包括所有物質世界（大腦也在內），世界2包括人的精神世界，世界3包括人的社會、語言、科學、文化等活動。他後期的著作中，根據神經系統的結構和功能，提出「樹突子」（dendron）的假設，樹突子是神經系統的基本結構和功能單元，由100個左右頂部樹突構成。估計在人腦中有40萬個樹突子。他進而又提出「心理子」（Psychon）的假設，世界2的心理子與世界1的樹突子相對應。由於樹突中的微結構與量子尺度相近，所以量子物理有可能用於意識問題。
意識是一個復雜的問題，應該找一個切入點，並且結合當前可用的技術手段進一步深入地研究。研究意識可以將覺知（awareness）和非覺知作為切入點，找到神經相關物在腦活動中的區別。
實際上還有一個情感系統，近年來呈現活躍的研究態勢。免疫系統與智能也有密切的關系，限於篇幅，這里就不展開討論了。

Ⅳ 誰能概述認知科學

知科學是研究人類感知和思維信息處理過程的科學，包括從感覺的輸入到復雜問題求解，從人類個體到人類社會的智能活動，以及人類智能和機器智能的性質。認知科學是現代心理學、信息科學、神經科學、數學、科學語言學、人類學乃至自然哲學等學科交叉發展的結果。

認知科學的興起和發展標志著對以人類為中心的認知和智能活動的研究已進入到新的階段。認知科學的研究將使人類自我了解和自我控制，把人的知識和智能提高到空前未有的高度。生命現象錯綜復雜，許多問題還沒有得到很好的說明，而能從中學習的內容也是大量的、多方面的。如何從中提煉出最重要的、關鍵性的問題和相應的技術，這是許多科學家長期來追求的目標。要解決人類在21世紀所面臨的許多困難，諸如能源的大量需求、環境的污染、資源的耗竭、人口的膨脹等笛單靠現有的科學成就是很不夠的。必須向生物學習，尋找新的科技發展的道路。

一、知覺信息的表達和處理

知覺信息的表達是知覺研究的基本問題，是研究其它各個層次認知過程的基礎。知覺過程是從那裡開始的？外在物理世界的那些變數具有心理學的知覺意義？作為知覺的計算模型計算的對象是什麼？這些圍繞知覺信息表達的問題是建立任何知覺和跟知覺有關的學說和理論模型，無論是人類的還是計算機的，都必須首先回答的問題。知覺信息表達的研究可以有不同層次的問題，包括諸如知覺組織的問題、知覺學習的問題、知覺動態記憶的問題、以及面孔識別的問題等。

將在計算理論層次、腦的知識表達層次和計算機實現層次上，把認知神經科學實驗研究和計算機視覺研究結合起來，將對上述科學問題提出嶄新的理論（或思想）和解決的方法。

二、學習提升智能

學習是基本的認知活動，是經驗與知識的積累過程，也是對外部事物前後關聯地把握和理解的過程，以便改善系統行為的性能。

學習的神經生物學基礎是神經細胞之間的聯系結構突觸的可塑性變化，已成為當代神經科學中一個十分活躍的研究領域。突觸可塑性條件即在突觸前纖維與相聯的突後細胞同時興奮時，突觸的連接加強。1949年，加拿大心理學家Hebb提出了Hebb學習規則，他設想在學習過程中有關的突觸發生變化，導致突觸連接的增強和傳遞效能的提高。Hebb學習規則成為連接學習的基礎。神經網路是由具有適應性的簡單單元組成的廣泛並行互連的網路。Kohonen提出自組織映射網路。Haken根據協同形成結構，競爭促進發展的規律，將協同的非線性動力理論與神經網路有機結合，提出了協同聯想記憶網路。Amari提出用微分流形和統計推理來研究神經網路。在Amari理論的基礎上史忠植等提出了一種神經場模型，由場組織模型和場效應模型構成。

感知學習是發生在感知水平上的學習，主要研究如何從低級的感測器輸入的原始數據獲取相關的抽象數據。感知學習主要考慮通過視覺和聽覺的學習，研究從非結構與半結構信息到結構信息變換方法，研究圖像的語義描述及其快速提取技術，研究感知學習中的注意機制與元認知等。

認知學習理論認為在人的行為背後都有一個相應的思維過程，行為的變化是可觀察的，並且通過行為的變化也可以推斷出學習者內心的活動。在認知學習理論中，如Ausubel提出的有意義學習理論（又稱同化理論），其核心思想是獲得新信息主要取決於認知結構中已有的有關觀念；意義學習是通過新信息與學習者認知結構中已有的概念相互作用才得以發生；由於這種相互作用的結果，導致了新舊知識意義的同化。Gagne提出的信息加工學習理論則將學習過程類比成計算機的信息加工過程，學習結構由感受登記器、短時記憶、長時記憶、控制器、輸出系統組成，認知過程可分為選擇性接收、監控、調節、復述、重構。在這個信息加工過程中，非常關鍵部分是執行控制和期望。執行控制是指已有的學習經驗對當前學習過程的影響，期望是指動機系統對學習過程的影響，整個學習過程都是在這兩個部分的作用下進行的。

內省學習是一種自我反思、自我觀察、自我認識的學習過程。在領域知識和範例庫的支持下，系統能夠自動進行機器學習演算法的選擇和規劃，更好進行海量信息的知識發現。

內隱學習就是無意識獲得刺激環境復雜知識的過程。在內隱學習中，人們並沒有意識到或者陳述出控制他們行為的規則是什麼，但卻學會了這種規則。在80年代中期之後，內隱學習成了心理學界、尤其是學習和認知心理領域最熱門和最受關注的課題，成了將對認知心理學的發展產生深遠影響的最重要課題之一。內隱學習具有以下三個特點：

內隱知識能自動地產生，無需有意識地去發現任務操作的外顯規則；

內隱學習具有概括性，很容易概括到不同的符號集合；

內隱學習具有無意識性，內隱獲得的知識一般不能用語言系統表達出來。

三、語言開啟智能之門

人類進化過程中，語言的使用使大腦兩半球功能分化。語言半球的出現使人類明顯有別於其他靈長類。一些研究表明，人腦左半球同串列的、時序的、邏輯分析的信息處理有關，而右半腦同並行的、形象的、非時序的信息處理有關。

語言是以語音為外殼、以詞彙為材料、以語法為規則而構成的體系。語言通常分為口語和文字兩類。口語的表現形式為聲音，文字的表現形式為形象。口語遠較文字古老，個人學習語言也是先學口語，後學文字。

語言是最復雜、最有系統、而應用又最廣的符號系統。語言符號不僅表示具體的事物、狀態或動作，而且也表示抽象的概念。漢語以其獨特的詞法和句法體系、文字系統和語音聲調系統而顯著區別於印歐語言，具有音、形、義緊密結合的獨特風格。概念是反映事物的特有屬性的思維形態，概念與語詞有密切的聯系。概念的產生和存在，必須依附於語詞。語詞所以能夠表示其它事物，就是由於人們頭腦中有相應的概念。所以，語詞是概念的語言形式，概念是語詞的思想內容。

從神經、認知和計算三個層次上研究漢語，給予我們開啟智能之門極好的機遇。漢語的認知心理學研究已有多年歷史，取得了世界一流的研究成果。但這些研究多側重於漢字與詞彙，對更高層次的句法和語句加工尚需深入探討。對整個言語鏈的研究還不夠系統，特別是對腦的語言加工機制知之不多。在智能系統領域，我國對漢語計算機信息處理極為重視，曾投入大量資金，支持計算語言學、機器翻譯和自然語言理解系統的研究和開發，取得了一大批重要成果。但就整體而言，語言信息的智能處理存在許多懸而未決的問題，其解決必須需要以認知科學的研究為基礎，以新的理論為指導才有可能取得突破。

1991年Mayeux和Kandel在Wernicke-Geschwind模型基礎上提出新的語言信息處理模型。聽覺輸入的語言信息由聽皮層傳至角回，然後至Wernicke區，再傳到Broca區。視覺輸入的語言信息直接從視覺聯合皮層傳至Broca區。對一個詞的視知覺與聽知覺是由感覺模式不同的通路相互獨立地處理的。這些通路各自獨立地到達Broca區，以及與語言含義和語言表達相關的更高級區域。大腦中語言處理通路的每一步工作機理都有待深入研究。

用數學方法研究語言，尋找語言結構的形式、模型和公式，使語言的語法規則能象數學符號和公式一樣具有系統化、形式化的特點，可以用來生成無限的句子。美國著名語言學家Chomsky於1956提出了語言的形式文法，為語言信息處理建立了理論基礎。1996年，Yip和Sussman提出在語音學規則中使用雙向約束傳播機理，可以解釋神經水平的聽覺信號怎樣對應思維層次的符號。

四、工作記憶蘊藏智能的玄機

記憶是人腦對過去經驗中發生過的事物的反映，是新獲得行為的保持。由於記憶，人才能保持過去的反映，使當前的反映在以前反映的基礎上進行，使反映更全面、更深入。也就是有了記憶，人才能積累經驗，擴大經驗。

人類記憶有三種類型：感覺記憶、短時記憶和長時記憶。刺激作用停止後，它的影響並不立刻消失，可以形成後象。視覺後象最為明顯。後象可以說是最直接、最原始的記憶。後象只能存在很短的時問，如最鮮明的視覺後象也不過持續幾十秒鍾，這就是感覺記憶。短時記億的時間間隔比感覺記憶的要長些。但是，存儲材料的時間也只有一分鍾左右，或者甚至更短些。長時記憶是指保持時間在一分鍾以上信息存儲。人類的記憶可以分為過程記憶和命題記憶。過程記憶是保持有關操作的技能，主要由知覺運動技能和認知技能組成。命題記憶是存儲用符號表示的知識，反映事物的實質。命題記憶更進一步分為情景記憶和語義記憶。前者是存儲個人發生的事件和經驗的記憶形式。後者是存儲個人理解的事件的本質的知識，即記憶關於世界的知識。

1974年，Baddeley和Hitch在模擬短時記憶障礙的實驗基礎上提出了工作記憶的三系統概念，用「工作記憶」代替了原來「短時記憶」的概念。Baddeley認為工作記憶指的是一種系統，它為復雜的任務比如言語理解、學習和推理等提供臨時的儲存空間和加工時所必需的信息，工作記憶系統能同時儲存和加工信息，這和短時記憶概念僅強調儲存功能是不同的。工作記憶分成三個子成分，分別是中樞執行系統、視空初步加工系統和語音環路。大量行為研究和神經心理學上的許多證據表明了三個子成分的存在，有關工作記憶的結構和作用形式的認識也在不斷地豐富和完善。人們發現工作記憶與語言理解能力、注意及推理等聯系緊密，工作記憶蘊藏智能的玄機。

五、注意是智能的開關

50年代中期以來，隨著認知心理學的興起，人們重新認識注意在人類大腦信息加工中的重要性，提出了若干注意模型。其中有代表性的是注意的過濾模型和衰減模型，它們屬於知覺選擇模型。這兩種模型把注意機制定位於信息加工的知覺階段，在識別之前實現信息選擇。與知覺選擇模型形成對照的是反應選擇模型，它認為注意的作用不是選擇刺激，而是選擇對刺激的反應。該模型認為，所有的信息都可以進入高級處理階段，但只有最重要的信息才會引起中樞系統的反應。這兩類模型的側重點不同，知覺選擇模型強調集中注意，而反應選擇模型則注重分配注意。兩者爭論的焦點是注意機制在信息加工中的位置。注意的中樞能量模型就是在這一背景下產生的。該模型的理論基礎是信息系統的有限加工能力。它避開了注意機制在信息加工中的位置這個難題，使知覺選擇模型和反應選擇模型的實驗結果在形式上得到了統一；但缺點是沒有揭示注意所涉及的信息加工過程。

隨著腦成像技術和神經生理研究的迅速發展，使得把注意網路從其他信息處理系統中分離出來的努力成為現實。利用正電子斷層掃描（PET）和功能磁共振成像（fMRI）技術，可以較精確地測量在完成特定的注意任務時大腦各區域腦血流的變化（rCBF），從而確定各個注意子網路的功能結構和解剖定位。80年代初期，Treisman提出的特徵整合模型把注意和知覺加工的內部過程緊密地結合起來，並用「聚光燈」形象地比喻注意的空間選擇性。根據這一模型，視覺處理過程被分為兩個相互聯系的階段，即預注意和集中注意階段。前者對視覺刺激的顏色、朝向和運動等簡單特徵進行快速、自動的並行加工，各種特徵在大腦內被分別編碼，產生相應的「特徵地圖」。特徵地圖中的各個特徵構成預注意的表象。預注意加工是一個「自下而上」的信息處理過程，並不需要集中注意。特徵地圖中的各個特徵在位置上是不確定的，要獲得物體知覺就需要依靠集中注意，通過「聚光燈」對「位置地圖」進行掃描，把屬於被搜索目標的各個特徵有機地整合在一起，實現特徵的動態組裝。1989年，Gray指出集中注意可以引起與被注意事件相關的神經元的同步發放，同步發放通常表現為40周左右的同步振盪。這一發現為注意的特徵整合模型提供了神經生理證據。

根據已有的研究結果，Posner把注意網路分為三個子系統：前注意系統、後注意系統和警覺系統。前注意系統主要涉及額葉皮層、前扣帶回和基底神經節。後注意系統主要包括上頂皮層、丘腦枕核和上丘。警覺系統則主要涉及位於大腦右側額葉區的藍斑去甲腎上腺素到皮層的輸入。這三個子系統的功能可以分別概括為定向控制、指導搜索和保持警覺。

六、意識是智能的控制中樞

意識也許是人類大腦最大的奧秘和最高的成就之一。自1879年現代心理學建立以來，意識就成為心理學的主要研究對象。James認為，心理學是研究意識的科學。但由於方法問題，不可能對意識進行具體的科學研究。20世紀20年代興起的行為主義心理學，不承認意識的存在。50年代出現的認知心理學重新提出意識問題，並且從知覺和覺知入手研究意識。對知覺的研究已取得較大的進展，但目前對覺知及其它問題的研究仍處於初步階段。

對意識給予統一、確切的科學定義在當前是十分困難的。不同的領域，對意識的理解也是不同的。諾貝爾獎獲得者Crick認為，意識所涉及的是注意和短時記憶相結合的神經機制，可以用科學的方法去研究[4].Crick關於意識的驚人假設和通過視覺注意和短時記憶研究視覺意識的具體建議，引起了大批認知心理學家、神經科學家和計算神經科學家的廣泛興趣。

80年代末90年代初在視覺生理研究方面有一個重大的發現：從不同的神經元的發放中記錄到同步振盪現象，這種大約40Hz的同步振盪現象被認為是聯系不同圖像特徵之間的神經訊號。Crick和Koch提出視覺注意的40Hz振盪的模型。並推測神經元的40Hz同步振盪可能是視覺中不同特徵進行「捆綁」的一種形式。至於「自由意志」，Crick認為它與意識有關，牽涉到行為和計劃的執行。另一位諾貝爾獎獲得者Eccles，熱衷於意識問題的研究。他與哲學家Popper合著的「自我與大腦」一書中，發表了「三個世界」的哲學觀點。認為世界1包括所有物質世界（大腦也在內），世界2包括人的精神世界，世界3包括人的社會、語言、科學、文化等活動。他後期的著作中，根據神經系統的結構和功能，提出「樹突子」（dendron）的假設，樹突子是神經系統的基本結構和功能單元，由100個左右頂部樹突構成。估計在人腦中有40萬個樹突子。他進而又提出「心理子」（Psychon）的假設，世界2的心理子與世界1的樹突子相對應。由於樹突中的微結構與量子尺度相近，所以量子物理有可能用於意識問題。

意識是一個復雜的問題，應該找一個切入點，並且結合當前可用的技術手段進一步深入地研究。研究意識可以將覺知（awareness）和非覺知作為切入點，找到神經相關物在腦活動中的區別。

實際上還有一個情感系統，近年來呈現活躍的研究態勢。免疫系統與智能也有密切的關系，限於篇幅，這里就不展開討論了。

Ⅳ 認知科學有哪些有趣的應用領域

人工智慧在計算機領域內，得到了愈加廣泛的重視。並在機器人，經濟政治決策，控制系統，模擬系統中得到應用。

Ⅵ 認知科學有哪些有趣的應用領域

認知科學是20世紀世界科學標志性的新興研究門類，它作為探究人腦或心智工作機制的前沿性尖端學科，已經引起了全世界科學家們的廣泛關注。一般認為認知科學的基本觀點最初散見40年代到50年代中的一些各自分離的特殊學科之中，60年代以後得到了較大的發展。

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認知科學是一門相當年輕的學科，然而卻為揭示人腦的工作機制這一最大的宇宙之謎作出了不可磨滅的貢獻。

社會認知

近年來，在大腦處理信息整體運作機制研究方面有了一些新的進展，如近年發表的《大腦處理信息量化模型和細節綜合報告》等一系列論文綜合整理分析已有的各層面的知識，建立有堅實解剖學基礎、能聯系各層面、量化描述大腦信息處理過程的模型和框架用量化模型結合結構風險最小化相關理論分析說明時序控製作用對大腦高效可靠處理信息的意義；匯總介紹量化模型中的細節；分析了大腦能正確而高效處理信息，使智力能夠誕生的原因；分析了理論建立和應用過程的神經生理學原理、只能有相對真理的神經生理學原因；還建立和介紹了另外一種量化分析方案等。

常遇問題

還有常見的認知測試有The mini–mental state examination (MMSE) 簡短認知測試，和The Montreal Cognitive Assessment (MoCA) 蒙特利爾認知測試，這兩者也廣泛應用於老年痴呆的檢測上，比一上來就MRI或者抽脊髓溫和多了好嘛？

敝處是，所有的症狀，等反映到行為上的時候，腦子里可能已經大變樣。

Ⅶ 認知科學的涉及內容

對認知科學范圍的了解，還可以從認知科學的內容上來看，到目前為止認知科學所涉及的主要內容，有感知覺（包括模式識別）、注意、記憶、語言、思維與表象、意識等。這似乎都是心理學家們所關注的問題，但其實也同樣是哲學家、語言學家、計算機科學家、神經生理學家、人類學家們所關心的內容。只是不同專業背景的研究者，對這些同一個問題，所採取的具體研究方法不同罷了。我國學者李伯約指出，人工智慧、認知心理學和心理語言學是認知科學的核心學科，神經科學、人類學和哲學是認知科學的外圍學科。
由於認知系統的復雜性，對它要進行多維度的研究，認知科學需要運用多門學科所使用的工具和方法，從完整的意義上對認知系統進行全方位的綜合研究。可以說，認知科學迄今為止所取得的成就，是與其跨學科的研究方法緊密聯系在一起的。但是跨學科的研究方法，也給認知科學帶來了不少問題和挑戰。
認知科學是研究人類感知和思維信息處理過程的科學，包括從感覺的輸入到復雜問題求解，從人類個體到人類社會的智能活動，以及人類智能和機器智能的性質。認知科學是現代心理學、信息科學、神經科學、數學、科學語言學、人類學乃至自然哲學等學科交叉發展的結果。
認知科學的興起和發展標志著對以人類為中心的認知和智能活動的研究已進入到新的階段。認知科學的研究將使人類自我了解和自我控制，把人的知識和智能提高到空前未有的高度。生命現象錯綜復雜，許多問題還沒有得到很好的說明，而能從中學習的內容也是大量的、多方面的。如何從中提煉出最重要的、關鍵性的問題和相應的技術，這是許多科學家長期來追求的目標。要解決人類在21世紀所面臨的許多困難，諸如能源的大量需求、環境的污染、資源的耗竭、人口的膨脹等笛單靠現有的科學成就是很不夠的。必須向生物學習，尋找新的科技發展的道路。 知覺信息的表達是知覺研究的基本問題，是研究其它各個層次認知過程的基礎。知覺過程是從那裡開始的？外在物理世界的那些變數具有心理學的知覺意義？作為知覺的計算模型計算的對象是什麼？這些圍繞知覺信息表達的問題是建立任何知覺和跟知覺有關的學說和理論模型，無論是人類的還是計算機的，都必須首先回答的問題。知覺信息表達的研究可以有不同層次的問題，包括諸如知覺組織的問題、知覺學習的問題、知覺動態記憶的問題、以及面孔識別的問題等。
將在計算理論層次、腦的知識表達層次和計算機實現層次上，把認知神經科學實驗研究和計算機視覺研究結合起來，將對上述科學問題提出嶄新的理論（或思想）和解決的方法。 學習是基本的認知活動，是經驗與知識的積累過程，也是對外部事物前後關聯地把握和理解的過程，以便改善系統行為的性能。
學習的神經生物學基礎是神經細胞之間的聯系結構突觸的可塑性變化，已成為當代神經科學中一個十分活躍的研究領域。突觸可塑性條件即在突觸前纖維與相聯的突後細胞同時興奮時，突觸的連接加強。1949年，加拿大心理學家Hebb提出了Hebb學習規則，他設想在學習過程中有關的突觸發生變化，導致突觸連接的增強和傳遞效能的提高。Hebb學習規則成為連接學習的基礎。神經網路是由具有適應性的簡單單元組成的廣泛並行互連的網路。Kohonen提出自組織映射網路。Haken根據協同形成結構，競爭促進發展的規律，將協同的非線性動力理論與神經網路有機結合，提出了協同聯想記憶網路。Amari提出用微分流形和統計推理來研究神經網路。在Amari理論的基礎上史忠植等提出了一種神經場模型，由場組織模型和場效應模型構成。
感知學習是發生在感知水平上的學習，主要研究如何從低級的感測器輸入的原始數據獲取相關的抽象數據。感知學習主要考慮通過視覺和聽覺的學習，研究從非結構與半結構信息到結構信息變換方法，研究圖像的語義描述及其快速提取技術，研究感知學習中的注意機制與元認知等。
認知學習理論認為在人的行為背後都有一個相應的思維過程，行為的變化是可觀察的，並且通過行為的變化也可以推斷出學習者內心的活動。在認知學習理論中，如Ausubel提出的有意義學習理論（又稱同化理論），其核心思想是獲得新信息主要取決於認知結構中已有的有關觀念；意義學習是通過新信息與學習者認知結構中已有的概念相互作用才得以發生；由於這種相互作用的結果，導致了新舊知識意義的同化。Gagne提出的信息加工學習理論則將學習過程類比成計算機的信息加工過程，學習結構由感受登記器、短時記憶、長時記憶、控制器、輸出系統組成，認知過程可分為選擇性接收、監控、調節、復述、重構。在這個信息加工過程中，非常關鍵部分是執行控制和期望。執行控制是指已有的學習經驗對當前學習過程的影響，期望是指動機系統對學習過程的影響，整個學習過程都是在這兩個部分的作用下進行的。
內省學習是一種自我反思、自我觀察、自我認識的學習過程。在領域知識和範例庫的支持下，系統能夠自動進行機器學習演算法的選擇和規劃，更好進行海量信息的知識發現。
內隱學習就是無意識獲得刺激環境復雜知識的過程。在內隱學習中，人們並沒有意識到或者陳述出控制他們行為的規則是什麼，但卻學會了這種規則。在80年代中期之後，內隱學習成了心理學界、尤其是學習和認知心理領域最熱門和最受關注的課題，成了將對認知心理學的發展產生深遠影響的最重要課題之一。內隱學習具有以下三個特點：
內隱知識能自動地產生，無需有意識地去發現任務操作的外顯規則；
內隱學習具有概括性，很容易概括到不同的符號集合；
內隱學習具有無意識性，內隱獲得的知識一般不能用語言系統表達出來。 人類進化過程中，語言的使用使大腦兩半球功能分化。語言半球的出現使人類明顯有別於其他靈長類。一些研究表明，人腦左半球同串列的、時序的、邏輯分析的信息處理有關，而右半腦同並行的、形象的、非時序的信息處理有關。
語言是以語音為外殼、以詞彙為材料、以語法為規則而構成的體系。語言通常分為口語和文字兩類。口語的表現形式為聲音，文字的表現形式為形象。口語遠較文字古老，個人學習語言也是先學口語，後學文字。
語言是最復雜、最有系統、而應用又最廣的符號系統。語言符號不僅表示具體的事物、狀態或動作，而且也表示抽象的概念。漢語以其獨特的詞法和句法體系、文字系統和語音聲調系統而顯著區別於印歐語言，具有音、形、義緊密結合的獨特風格。概念是反映事物的特有屬性的思維形態，概念與語詞有密切的聯系。概念的產生和存在，必須依附於語詞。語詞所以能夠表示其它事物，就是由於人們頭腦中有相應的概念。所以，語詞是概念的語言形式，概念是語詞的思想內容。
從神經、認知和計算三個層次上研究漢語，給予我們開啟智能之門極好的機遇。漢語的認知心理學研究已有多年歷史，取得了世界一流的研究成果。但這些研究多側重於漢字與詞彙，對更高層次的句法和語句加工尚需深入探討。對整個言語鏈的研究還不夠系統，特別是對腦的語言加工機制知之不多。在智能系統領域，我國對漢語計算機信息處理極為重視，曾投入大量資金，支持計算語言學、機器翻譯和自然語言理解系統的研究和開發，取得了一大批重要成果。但就整體而言，語言信息的智能處理存在許多懸而未決的問題，其解決必須需要以認知科學的研究為基礎，以新的理論為指導才有可能取得突破。
1991年Mayeux和Kandel在Wernicke-Geschwind模型基礎上提出新的語言信息處理模型。聽覺輸入的語言信息由聽皮層傳至角回，然後至Wernicke區，再傳到Broca區。視覺輸入的語言信息直接從視覺聯合皮層傳至Broca區。對一個詞的視知覺與聽知覺是由感覺模式不同的通路相互獨立地處理的。這些通路各自獨立地到達Broca區，以及與語言含義和語言表達相關的更高級區域。大腦中語言處理通路的每一步工作機理都有待深入研究。
用數學方法研究語言，尋找語言結構的形式、模型和公式，使語言的語法規則能象數學符號和公式一樣具有系統化、形式化的特點，可以用來生成無限的句子。美國著名語言學家Chomsky於1956提出了語言的形式文法，為語言信息處理建立了理論基礎。1996年，Yip和Sussman提出在語音學規則中使用雙向約束傳播機理，可以解釋神經水平的聽覺信號怎樣對應思維層次的符號。
值得一提的是，機器翻譯涉及語言學、計算機科學、認知科學、數學等多個學科，是一門前沿交叉學科。這一充滿挑戰的研究領域，被列為21世紀世界十大科技難題的第一位。不過就已有的成就來看，機譯系統的譯文質量離終極目標仍相差甚遠；而機譯質量是機譯系統成敗的關鍵。
中國數學家、語言學家周海中教授曾在論文《機器翻譯五十年》中指出：要提高機譯的質量，首先要解決的是語言本身問題而不是程序設計問題；單靠若干程序來做機譯系統，肯定是無法提高機譯質量的。另外,在人類尚未明了人腦是如何進行語言的模糊識別和邏輯判斷的情況下，機譯要想達到「信、達、雅」的程度是不可能的。這些都是制約機譯質量提高的瓶頸。 記憶是人腦對過去經驗中發生過的事物的反映，是新獲得行為的保持。由於記憶，人才能保持過去的反映，使當前的反映在以前反映的基礎上進行，使反映更全面、更深入。也就是有了記憶，人才能積累經驗，擴大經驗。
人類記憶有三種類型：感覺記憶、短時記憶和長時記憶。刺激作用停止後，它的影響並不立刻消失，可以形成後象。視覺後象最為明顯。後象可以說是最直接、最原始的記憶。後象只能存在很短的時間，如最鮮明的視覺後象也不過持續幾十秒鍾，這就是感覺記憶。短時記億的時間間隔比感覺記憶的要長些。但是，存儲材料的時間也只有一分鍾左右，或者甚至更短些。長時記憶是指保持時間在一分鍾以上信息存儲。人類的記憶可以分為過程記憶和命題記憶。過程記憶是保持有關操作的技能，主要由知覺運動技能和認知技能組成。命題記憶是存儲用符號表示的知識，反映事物的實質。命題記憶更進一步分為情景記憶和語義記憶。前者是存儲個人發生的事件和經驗的記憶形式。後者是存儲個人理解的事件的本質的知識，即記憶關於世界的知識。
1974年，Baddeley和Hitch在模擬短時記憶障礙的實驗基礎上提出了工作記憶的三系統概念，用「工作記憶」代替了原來「短時記憶」的概念。Baddeley認為工作記憶指的是一種系統，它為復雜的任務比如言語理解、學習和推理等提供臨時的儲存空間和加工時所必需的信息，工作記憶系統能同時儲存和加工信息，這和短時記憶概念僅強調儲存功能是不同的。工作記憶分成三個子成分，分別是中樞執行系統、視空初步加工系統和語音環路。大量行為研究和神經心理學上的許多證據表明了三個子成分的存在，有關工作記憶的結構和作用形式的認識也在不斷地豐富和完善。人們發現工作記憶與語言理解能力、注意及推理等聯系緊密，工作記憶蘊藏智能的玄機。 50年代中期以來，隨著認知心理學的興起，人們重新認識注意在人類大腦信息加工中的重要性，提出了若干注意模型。其中有代表性的是注意的過濾模型和衰減模型，它們屬於知覺選擇模型。這兩種模型把注意機制定位於信息加工的知覺階段，在識別之前實現信息選擇。與知覺選擇模型形成對照的是反應選擇模型，它認為注意的作用不是選擇刺激，而是選擇對刺激的反應。該模型認為，所有的信息都可以進入高級處理階段，但只有最重要的信息才會引起中樞系統的反應。這兩類模型的側重點不同，知覺選擇模型強調集中注意，而反應選擇模型則注重分配注意。兩者爭論的焦點是注意機制在信息加工中的位置。注意的中樞能量模型就是在這一背景下產生的。該模型的理論基礎是信息系統的有限加工能力。它避開了注意機制在信息加工中的位置這個難題，使知覺選擇模型和反應選擇模型的實驗結果在形式上得到了統一；但缺點是沒有揭示注意所涉及的信息加工過程。
隨著腦成像技術和神經生理研究的迅速發展，使得把注意網路從其他信息處理系統中分離出來的努力成為現實。利用正電子斷層掃描（PET）和功能磁共振成像（fMRI）技術，可以較精確地測量在完成特定的注意任務時大腦各區域腦血流的變化（rCBF），從而確定各個注意子網路的功能結構和解剖定位。80年代初期，Treisman提出的特徵整合模型把注意和知覺加工的內部過程緊密地結合起來，並用「聚光燈」形象地比喻注意的空間選擇性。根據這一模型，視覺處理過程被分為兩個相互聯系的階段，即預注意和集中注意階段。前者對視覺刺激的顏色、朝向和運動等簡單特徵進行快速、自動的並行加工，各種特徵在大腦內被分別編碼，產生相應的「特徵地圖」。特徵地圖中的各個特徵構成預注意的表象。預注意加工是一個「自下而上」的信息處理過程，並不需要集中注意。特徵地圖中的各個特徵在位置上是不確定的，要獲得物體知覺就需要依靠集中注意，通過「聚光燈」對「位置地圖」進行掃描，把屬於被搜索目標的各個特徵有機地整合在一起，實現特徵的動態組裝。1989年，Gray指出集中注意可以引起與被注意事件相關的神經元的同步發放，同步發放通常表現為40周左右的同步振盪。這一發現為注意的特徵整合模型提供了神經生理證據。
根據已有的研究結果，Posner把注意網路分為三個子系統：前注意系統、後注意系統和警覺系統。前注意系統主要涉及額葉皮層、前扣帶回和基底神經節。後注意系統主要包括上頂皮層、丘腦枕核和上丘。警覺系統則主要涉及位於大腦右側額葉區的藍斑去甲腎上腺素到皮層的輸入。這三個子系統的功能可以分別概括為定向控制、指導搜索和保持警覺。 意識也許是人類大腦最大的奧秘和最高的成就之一。自1879年現代心理學建立以來，意識就成為心理學的主要研究對象。James認為，心理學是研究意識的科學。但由於方法問題，不可能對意識進行具體的科學研究。20世紀20年代興起的行為主義心理學，不承認意識的存在。50年代出現的認知心理學重新提出意識問題，並且從知覺和覺知入手研究意識。對知覺的研究已取得較大的進展，但目前對覺知及其它問題的研究仍處於初步階段。
對意識給予統一、確切的科學定義在當前是十分困難的。不同的領域，對意識的理解也是不同的。諾貝爾獎獲得者Crick認為，意識所涉及的是注意和短時記憶相結合的神經機制，可以用科學的方法去研究[4].Crick關於意識的驚人假設和通過視覺注意和短時記憶研究視覺意識的具體建議，引起了大批認知心理學家、神經科學家和計算神經科學家的廣泛興趣。
80年代末90年代初在視覺生理研究方面有一個重大的發現：從不同的神經元的發放中記錄到同步振盪現象，這種大約40Hz的同步振盪現象被認為是聯系不同圖像特徵之間的神經訊號。Crick和Koch提出視覺注意的40Hz振盪的模型。並推測神經元的40Hz同步振盪可能是視覺中不同特徵進行「捆綁」的一種形式。至於「自由意志」，Crick認為它與意識有關，牽涉到行為和計劃的執行。另一位諾貝爾獎獲得者Eccles，熱衷於意識問題的研究。他與哲學家Popper合著的「自我與大腦」一書中，發表了「三個世界」的哲學觀點。認為世界1包括所有物質世界（大腦也在內），世界2包括人的精神世界，世界3包括人的社會、語言、科學、文化等活動。他後期的著作中，根據神經系統的結構和功能，提出「樹突子」（dendron）的假設，樹突子是神經系統的基本結構和功能單元，由100個左右頂部樹突構成。估計在人腦中有40萬個樹突子。他進而又提出「心理子」（Psychon）的假設，世界2的心理子與世界1的樹突子相對應。由於樹突中的微結構與量子尺度相近，所以量子物理有可能用於意識問題。
意識是一個復雜的問題，應該找一個切入點，並且結合當前可用的技術手段進一步深入地研究。研究意識可以將覺知（awareness）和非覺知作為切入點，找到神經相關物在腦活動中的區別。
實際上還有一個情感系統，近年來呈現活躍的研究態勢。免疫系統與智能也有密切的關系，限於篇幅，這里就不展開討論了。

Ⅷ 計算機科學在認知科學里有哪些應用

計算機的程序就應當符合人類認知活動的機制，即符合某種認知理論或模型。把某種認知理論表現為計算機程序

Ⅸ 何為行為科學何為認知科學

什麼是行為科學？
行為科學是研究人的行為或人類集合體的行為，在心理學、人類學、社會學、經濟學、政治學和語言學等的邊緣領域協作的一門科學。其研究對象涉及到思考過程、交往、消費者行為、經營行為、社會的和文化的變革、國際關系政策的擬定等廣泛的課題。
按照美國管理網路全書的定義："行為科學是運用自然科學的實驗和觀察方法，研究自然和社會環境中人的行為以及低級動物行為的科學，已經確認的學科包括心理學、社會學、社會人類學和其它學科類似的觀點和方法。"按照這一定義，行為科學的應用范圍幾乎涉及到人類活動的一切領域，形成了眾多的分支學科， 如組織管理行為學、醫療行為學、犯罪行為學、政治行為學、行政行為學等等。
以單數表示的行為科學為狹義的行為科學，指的是在人群關系學說的基礎上形成的管理科學中的一門學科，又稱組織行為學；它著眼於一定組織中的人的行為研究，重視人際關系，人的需要，人的作用和人力資源的開發利用。這一學科的出現對管理科學的發展產生了重要的影響，使其由以 "事" 與 "物" 為中心的管理發展到以 "人" 為中心的管理；由靠監督與紀律的管理發展到動機激發，行為引導的管理；由獨裁式管理發展到參與式管理，它的應用成果得到了普遍地重視。雖然行為科學問世以來的歷史並不長，關於它的研究對象和理論體系至今尚未形成統一認識，但作為當今世界的"熱門"科學之一，由於狹義行為科學的研究通過研究生產和工作環境中人的行為，旨在提高生產和工作效率，已成為現代管理科學的支柱之一。
它廣泛應用於企業管理，研究如何激發人的工作積極性，提高勞動生產率，改善並協調人與人之間的關系，緩和勞資矛盾。很多心理學家、社會心理學家、社會學家圍繞這些問題進行研究，這些人被統稱為行為科學家。例如，馬斯洛等。行為科學不同於心理學中的行為主義派別，行為主義拒絕意識或把意識等同於行為，行為科學雖然標榜研究人的行為規律，但它結合人的主觀世界來研究行為規律，廣泛接受傳統心理學上用來描述人們主觀世界的觀念，如需要動機、性格、愛好、心理機制等。

認知科學是20世紀世界科學標志性的新興研究門類，它作為探究人腦或心智工作機制的前沿性尖端學科，已經引起了全世界科學家們的廣泛關注。一般認為認知科學的基本觀點最初散見40年代到50年代中的一些各自分離的特殊學科之中，60年代以後得到了較大的發展。根據奧爾登大學認知科學研究所所長席勒爾（E. Sheener）的意見，「認知科學」（Cognitive Science）一詞於1973年由朗蓋特•系金斯開始使用，20世紀70年代後期才逐漸流行。1975年，「斯隆基金會」（Alfred P. Sloan Foundation，系紐約市的一個私人科研資助機構）開始考慮對認知科學的跨學科研究計劃給予支持，該基金會的資助一直持續至今，對這門新學科的制度化起了重要的作用。因為斯隆基金會通過組織第一次認知科學會議並確立研究方案，在推動認知科學方面起了決定性作用。
認知科學是一門相當年輕的學科，然而卻為揭示人腦的工作機制這一最大的宇宙之謎作出了不可磨滅的貢獻。但是，認知科學尚未成熟，作為一個獨立的學科，也尚未得到足夠的統一和整合。對於什麼是認知科學，也還存在著很大的分歧。1978年10月1日，「認知科學現狀委員會」遞交斯隆基金會的報告，（席勒爾，仕琦譯，1989）把認知科學定義為「關於智能實體與它們的環境相互作用的原理的研究」。然後，該報告作者們沿著兩個方向展開這一定義。第一個是外延的：列舉了人認知科學的分支領域以及它們之間的交叉聯系。列舉的分支領域有計算機科學、心理學、哲學、語言學、人類學和神經科學。第二種展開是內涵的，指出共同的研究目標是「發現心智的表徵和計算能力以及它們在人腦中的結構和功能表示」。以上對認知科學的界定集中體現了「符號處理」或「信息處理」範式，但是隨著20世紀80年代中期聯結主義重新崛起之後，關於認知科學的定義也就出現了及其微妙的變化。但是，符號主義和聯結主義二者的爭執主要影響到的認知科學定義的內涵，而對其外延卻是沒有什麼影響的，因為這兩種範式都能包含上面所提及的認知科學的分支學科。
對認知科學范圍的了解，還可以從認知科學的內容上來看，到目前為止認知科學所涉及的主要內容，有感知覺（包括模式識別）、注意、記憶、語言、思維與表象、意識等。這似乎都是心理學家們所關注的問題，但其實也同樣是哲學家、語言學家、計算機科學家、神經生理學家、人類學家們所關心的內容。只是不同專業背景的研究者，對這些同一個問題，所採取的具體研究方法不同罷了。我國學者李伯約指出，人工智慧、認知心理學和心理語言學是認知科學的核心學科，神經科學、人類學和哲學是認知科學的外圍學科。
由於認知系統的復雜性，對它要進行多維度的研究，認知科學需要運用多門學科所使用的工具和方法，從完整的意義上對認知系統進行全方位的綜合研究。可以說，認知科學迄今為止所取得的成就，是與其跨學科的研究方法緊密聯系在一起的。但是跨學科的研究方法，也給認知科學帶來了不少問題和挑戰。
認知科學是研究人類感知和思維信息處理過程的科學，包括從感覺的輸入到復雜問題求解，從人類個體到人類社會的智能活動，以及人類智能和機器智能的性質。認知科學是現代心理學、信息科學、神經科學、數學、科學語言學、人類學乃至自然哲學等學科交叉發展的結果。
認知科學的興起和發展標志著對以人類為中心的認知和智能活動的研究已進入到新的階段。認知科學的研究將使人類自我了解和自我控制，把人的知識和智能提高到空前未有的高度。生命現象錯綜復雜，許多問題還沒有得到很好的說明，而能從中學習的內容也是大量的、多方面的。如何從中提煉出最重要的、關鍵性的問題和相應的技術，這是許多科學家長期來追求的目標。要解決人類在21世紀所面臨的許多困難，諸如能源的大量需求、環境的污染、資源的耗竭、人口的膨脹等笛單靠現有的科學成就是很不夠的。必須向生物學習，尋找新的科技發展的道路。

Ⅹ 如何正確認識科學技術的應用

科學技術是一種工具，如果用在好的方面，它會帶來比較高的效率，如果用在一些版不好的方面，那造成權的個後果也是極為嚴重的學技術的進步與發展，是人類社會的進步與發展。它需要通過多方面的努力才能得以實現。 從個人的知識水平上的提升，到整個團隊科學技術水平的提升，再到政府的大力支持，以及社會的積極響應，這些都是科學技術進步與發展的基石。