心智的10大模型

推荐序一 如何再造一个硅基大脑

洪 波

清华大学为先书院院长、生物医学工程学院教授

推荐序二 脑科学的数学之旅：一场科普的破冰行动

顾凡及

复旦大学生命科学学院退休教授、博士生导师

引言 穿越400年时空，开启心智探索之旅

第1章 我们头脑中的火树银花

带泄漏整合发放模型与霍奇金-赫胥黎模型

|19世纪20年代至21世纪10年代|

莱顿瓶与青蛙实验

欧姆定律与带泄漏整合发放模型

乌贼实验：动作电位是如何形成的

电缆理论：树突是神经元中一枚有用的齿轮

赋予神经系统研究勃勃生机的正是电学研究

第2章 一团执行精密逻辑计算的粉色物质

麦卡洛克-皮茨模型与人工神经网络

|17世纪70年代至20世纪70年代|

麦卡洛克 - 皮茨模型：将大脑理解为一个遵循逻辑规则的计算设备

感知机，像人脑一样思考和学习

小脑的神经元结构与感知机原理：从错误中学习的神经网络

多层感知机：人工智能领域的变革引擎

反向传播算法：推动人工智能发展的关键突破

第3章我们如何相处，世界就如何被记住

普菲尔德神经网络与环形网络

|20世纪40年代至20世纪90年代|

印迹与赫布型学习：记忆科学的演进

霍普菲尔德网络：跨学科的记忆模型

海马，解开记忆奥秘的关键枢纽

环形网络：建立优质工作记忆系统的得力干将

第4章 花样百出的神经元制衡战

平衡神经网络与神经震荡

|20世纪30年代至20世纪末|

神经元噪声：神经元反应的“乱糟糟”有何大用处

抑制性神经元：使大脑产生思维的关键角色

神经元的噪声之战：兴奋与抑制的平衡vs. 大脑的随机性

平衡网络：大脑中的兴奋与抑制如何共舞

混沌理论：为什么相同的输入会引发千变万化的反应

大脑中的振荡与混沌：认知活动之谜

第5章 层层堆叠造就的清晰视野

新认知机与卷积神经网络

|20世纪20年代至20世纪80年代|

模板匹配的变革之路：从机械装置到计算机

群魔殿：从模板匹配到视觉系统的层次结构

探秘初级视觉皮质：大脑如何解读复杂的视觉信号

新认知机：师从生物学以拓展计算机视觉

卷积神经网络：给人工视觉网络的发展插上翅膀

跨学科合作，共同探索生物视觉科学的未来

第6章 降本增效的信息处理大法

神经编码与信息论

|20世纪40年代至20世纪60年代|

信息论的起源：香农领航的通信革命

信息论的应用：应对神经编码的多样性与复杂性

有效编码假说：大脑如何以最优方式传递和利用信息

大脑就像一套通信系统，但这还不够

第7章 在乱糟糟中合并同类项

动力学、运动学与降维

|20世纪30年代至20世纪90年代|

从抽搐到动作：19世纪的大脑运动控制机制发现之争

埃瓦茨的腕力研究：运动皮质编码与动力学的开端

重新定义运动皮质的角色：不仅仅是编码

解码运动皮质：绕过理解直达行动

降维：挣脱神经群体思维的困境

运动皮质的探索之路，道阻且长

第8章 简单线条揭示的庞杂秘密

图论与网络神经科学

|18世纪30年代至21世纪10年代|

图论：解密复杂网络结构的数学之钥

六度分隔：神经系统领域的降本增效

连接组：从图论视角探索神秘的大脑世界

连接组与精神疾病：图论方法的医学应用

从爆发到精雕细琢：如何构建稳定高效的神经网络

超越连接组，探索理解大脑复杂性的多维视角

第9章所知所见决定出牌策略

概率论与贝叶斯法则

|16世纪至19世纪10年代|

从骰子到大数据：贝叶斯法则如何改变世界

从概率到认知：贝叶斯法则在心理学中的崛起

贝叶斯法则如何帮我们解读感知到的世界

用贝叶斯法则理解大脑的决策过程

贝叶斯大脑假说：灵活与挑战并存的探索之路

第10章 用当下的惊喜修正对未来的预期

时间差分学习与强化学习

|20世纪50年代至20世纪70年代|

如何规划最佳路线：从巴甫洛夫的狗到贝尔曼方程式

从兰德公司到动态规划：贝尔曼如何改变决策科学

从条件反射到价值函数：强化学习的数学之旅

从蜜蜂到猴子：神经递质在学习与成瘾中的角色

大脑中的奖励与学习：马尔思考给我们的启示

结语 有没有一个简明的大统一理论能解释大脑？

致谢

译者后记

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