PS:今年寒假的讀書筆記,挖下的坑已無力再填...不過有關智能和人工智能的書還是要繼續讀的~
正文:
我覺得書名翻譯不是很確切,全書討論的核心應該更是在“真”智能:討論對人腦智能的理解,可以怎樣幫助我們設計出真正的智能機器。
豆瓣鏈接:http://book.douban.com/subject/1834728/
問題時間:
- l我們的大腦到底是如何感知這個世界的?
- l什么是記憶,大腦的記憶有什么特征?
- l智能的核心是什么(預測)?什么是記憶-預測模型?
- l大腦皮層的工作原理是怎樣的?——大腦皮層區域的結構是什么樣子?它是如何具體進行記憶-預測的?它是如何學習的?
- l創造力來自哪里?意識是什么?想象力又是什么?
我們的大腦到底是如何感知這個世界的?
Vernon Mountcastle弗農 蒙卡斯爾:大腦皮層在外表和結構上驚人地相似,大腦皮層區域之間的微小差異正是它們之間連接的差異,而不是基本功能的差異。而且,他認為:
1.所有大腦皮層的功能區域都遵循一個共同的算法,視覺、聽覺、甚至運動輸出之間沒有任何差異。
例子:先天性盲人用盲文閱讀時,使用的大腦皮層區域是正常人對應的視覺區
2.進入你大腦皮層的輸入信息是基本相同的,都是作為軸突上的空間-時間模式進入
例子:“感覺替代”實驗,Paul Bachy Rita發明了一種在人的舌頭上顯示視覺模式的方法。其原理是:在受試者的前額上戴上一個小型攝像機,這時視覺影像就一個像素一個像素地傳輸到舌頭上的壓力點上,一個在電視屏幕上由無數個像素組成的視覺影像可以轉化成一個含有無數個壓力點的模式,大腦會很快學會如何正確辨別這些模式。
我們的大腦是一個漆黑而寂靜的盒子,里面除了在輸入纖維上像時間一樣流逝的模式之外別無他物。我們的世界觀便是由這些模式創造的。
什么是記憶,大腦的記憶有什么特征?
- l大腦皮層可以存儲模式序列;
- l大腦皮層以自-聯想方式回憶起模式;
- l大腦皮層以恆定的形式存儲模式;
- l大腦皮層按照層級結構存儲模式;
我們的記憶有個特性,它是以順序模式存儲的。老霍舉了個例子,閉上眼睛想象一下你的家。你走向大門,想象門的樣子;打開它,走進去,現在看看你的左邊,再看看右邊,看到了什么?接下來去你的卧室?洗手間?這一切,甚至更多,你都清清楚楚,可以回憶起每一個細節。但你卻不可能一下子把它們全部記起來。你回想時,必須按照連續的步驟,就像親身經歷那樣。
而第二個特征,指的是你能根據不完整或混亂的信息回憶起全部的信息。比如對於空間模式,你看到簾子后面露出了孩子的鞋,腦海中自然而然地就出現了整個鞋的樣子。對於時間模式,比如我們普魯斯特的追憶似水年華,從回憶美味的瑪德琳蛋糕,接着便是洋洋灑灑的1000多頁。
第三個表征,是指我們大腦會形成恆定表征(constant characterization)。比如想想你朋友的臉,每次看到她,你總能第一時間認出她來。不管是距離你一米或者5米,不管她是正面還是側面對着你,不管她是在微笑還是一臉愁容,不管強光下還是在陰影中。盡管每次投影在你視網膜上的光模式都完全不同,但你總是可以立刻感覺到你注視的是朋友的臉。所謂的“恆定表征”,在這就是指你大腦內部對你朋友的臉的表征。
第四個特征——層級特征,將在大腦皮層工作原理中詳細解釋。
智能的核心是什么?什么是記憶-預測模型?
智能的核心就是如何利用過去的記憶,對未來進行預測。
我們無時無刻不在進行着預測,老霍提出一個思想實驗“改變了的門”:每天你回到家,都會用幾秒鍾的時間穿過大門。你伸出手,轉動門把手,走進去,然后關上門,幾十年如一日,專注開門二十年。現在假設,我趁你外出,偷偷對你家大門做了些手腳,把門把手移動幾厘米,把球形把手換成指按門栓,或是擴大或縮小門框,或是在貓眼處安個門環。當你回到家,准備開門,會很快察覺到有些異樣。即使需要幾秒鍾才能反映過來究竟發生了什么,但你卻能立刻意識到某種變化。
大腦皮層的工作原理是怎樣的?——大腦皮層區域的結構是什么樣子?它是如何具體進行記憶-預測的?它是如何學習的?
1.恆定表征
信息傳遞是雙向的
人的眼睛每秒大約以3次掃視的視覺運動移過某一物體,並有1次注視的視覺停留。
上圖2(a)顯示了人眼在識別一張臉時是如何運動的。圖2(b)展示了由於視網膜感光細胞的不均勻分布,左右眼實際見到的扭曲景象。但實際上在我們腦海中呈現的,卻是穩定正常的上邊的畫面。
2.整合感覺
3.大腦皮層的體系
4.世界的模型
5.序列的序列
P135
6.大腦皮層區域會是什么樣子呢?
7.大腦皮層區域間的三種通信方式:沿皮層體系自下而上的匯聚模式,沿皮層體系而下的擴散模式,及經過丘腦的延遲反饋
8.皮層區域的詳細工作原理
- l皮層區域是如何將輸入進行分類的(如分揀不同顏色的紙片)?
- l皮層區域是如何識記模式序列的(如曲調中的音程和人臉識別中的“眼-鼻-眼”序列)?
- l皮層區域是如何形成穩定模式或序列的 “名字”的?
- l皮層區域是如何做出具體預測的(什么時候接火車合適,或在一個曲調中預測特定的音符)?
大腦皮層如何做出具體的預測:通過尋找前饋輸入和恆定預測的交集。
比如在曲調中預測一個特定的音符:皮層首先被告知要期待一個5度音程。則區域中所有表征5度音程的垂直柱(比如C-G,D-A,,E-B)中的第二層細胞被激活,而其他的則沒有。
然后皮層區域的輸入是具體的音符,比如最后聽到的是D,那么所有表征與D有關的音程的垂直柱(比如D-E,D-B,D-A)就獲得了部分輸入(在第四層中)。
這兩組垂直柱的交集就是我們的答案。
若是6層細胞將輸出信息發送回自己所屬垂直柱的第四層細胞,這樣一來我們的預測就成了輸入,這以情況叫做“折疊反饋”(folded feedback)。也不妨說就是我們的“想象”了。
圖十二 你看到斑點狗了嗎
大腦皮層如何學習?
海布學習法:如果兩個神經元同時興奮的話,他們之間的突觸就會得到加強。
學習的兩個基本要素就是形成對模式的分類和建立序列。
如果你反復研究某一類事物,你的大腦皮層將在較低的層級中形成對它們的記憶表征,這就把皮層的較高級皮層的較高層級給釋放出來了,可以利用它來學習更復雜的關系。(所謂的“熟能生巧”,10000小時專家原則也就出於此吧)
l創造力來自哪里?意識是什么?想象力又是什么?
未完待續。。。