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Written for cognitive scientists, psychologists, computer scientists, engineers, and neuroscientists, this book provides an accessible overview of how computational network models are being used to model neurobiological phenomena. Each chapter presents a representative example of how biological data and network models interact with the authors' research. The biological phenomena cover network- or circuit-level phenomena in humans and other higher-order vertebrates.
《神经科学与联结主义理论》：一本关于智慧与模仿的探索之旅 引言 人类智能的奥秘，自古以来便是哲学家、科学家孜孜不倦探求的终极问题。我们如何感知世界，如何学习，如何思考，如何创造？这些看似平常的能力背后，隐藏着何种深刻的机制？《神经科学与联结主义理论》正是这样一本旨在深入剖析这些问题的著作。它并非一本泛泛而谈的科普读物，而是通过严谨的科学视角，融合了神经科学前沿发现与联结主义理论的强大框架，为读者呈现一幅关于智慧起源与运作的精妙画卷。 核心内容概览 本书的基石在于对神经科学的深刻理解。作者将带领我们深入探索大脑这一无比复杂的器官。我们不仅会了解神经元的基本结构和功能，感受它们如何通过突触传递信息，形成庞大的神经网络，还会进一步探讨大脑皮层、海马体、杏仁核等关键区域在学习、记忆、情感处理、决策制定等方面扮演的独特角色。从微观的神经递质和离子通道，到宏观的脑区协同工作，本书都将以清晰易懂的方式加以阐释。 与此同时，本书将联结主义理论作为理解和模拟智能的关键工具。联结主义，也称为神经网络模型，是一种强调信息处理系统由大量简单、相互连接的单元组成的理论。这些单元在接收输入信号后，会根据其连接的权重进行激活，并将信号传递给其他单元。本书将详细介绍不同类型的联结主义模型，例如前馈神经网络、循环神经网络、卷积神经网络等，并阐述它们在模式识别、语言处理、预测等任务中的强大能力。 关键主题深入探讨 1. 感知与表征的学习： 书中将详细阐述大脑如何从海量的感官输入中提取有用的信息，并构建出对世界的表征。这包括对视觉、听觉、触觉等不同感官信息的编码机制，以及如何通过联结主义模型来模拟这些过程。例如，我们将看到卷积神经网络如何学习图像中的特征，从边缘到复杂的物体，这与我们视觉皮层的信息处理过程有着惊人的相似之处。 2. 记忆的形成与提取： 记忆是智能的基石，本书将从神经科学和联结主义两个层面深入探讨记忆的形成机制。我们将了解不同类型的记忆，如工作记忆、长期记忆，以及它们在大脑中的存储位置和处理过程。同时，本书将介绍联结主义模型如何模拟记忆的存储和检索，例如联想记忆网络如何根据部分线索回忆起完整的记忆。 3. 学习与适应的原理： 学习是生命体适应环境的关键能力。本书将深入分析大脑的学习机制，包括赫布定律等神经可塑性原则，以及误差反向传播等联结主义学习算法。我们将看到，无论是生物大脑还是人工神经网络，学习的过程都离不开对错误信号的修正和连接权重的调整，从而不断优化自身的性能。 4. 决策与规划的机制： 智能的核心在于做出明智的决策和有效的规划。本书将探讨前额叶皮层等大脑区域在这些高级认知功能中的作用，并结合强化学习等联结主义方法，解释系统如何通过试错来学习最优策略，以实现长期目标。 5. 意识的神经基础（初步探讨）： 尽管意识的本质仍然是科学界最深刻的谜团之一，本书仍会触及当前神经科学和联结主义在理解意识方面所取得的一些初步进展。我们将审视一些关于意识的整合信息理论和全局工作空间理论，并探讨联结主义模型是否有可能在未来揭示意识的产生机制。 读者收益 无论您是神经科学的研究者、人工智能的开发者、心理学领域的学生，还是对人类智能充满好奇的普通读者，《神经科学与联结主义理论》都将为您提供宝贵的知识和深刻的洞见。 为神经科学家： 本书将为您提供一个强大的理论框架，帮助您理解实验数据的意义，并将您的发现与更广泛的智能模型联系起来。 为人工智能开发者： 本书将为您揭示生物大脑的智慧设计，为开发更强大、更具适应性的人工智能系统提供灵感。您将学习到生物启发式算法的精髓，从而构建出更接近真实智能的模型。 为学生与爱好者： 本书将以清晰的逻辑和严谨的论证，帮助您建立起对智能本质的系统性认识，从根本上理解我们如何思考、学习和感知。您将不再只是被动接受信息，而是能够主动地思考智能的运作原理。 结语 《神经科学与联结主义理论》不仅是一部关于知识的汇编，更是一场关于智慧的深度对话。它邀请您一同踏上这段探索之旅，解锁大脑的秘密，理解联结的力量，最终更深刻地认识我们自身——这个宇宙中最令人着迷的智能体。本书将为您打开一扇窗，窥见智慧诞生的源代码，并激发您对未来智能发展的无限想象。
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