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199千字
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No.75
科学技术
2025-03-01
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主编推荐语
描绘心智发展图景，预测下一代人工智能的未来。
内容简介
如今，人工智能的迅速发展给人们的日常生活和工作带来了巨大的影响。要想让人工智能朝着人类智能的方向持续迈进，我们就应该让我们创造的硅基大脑像人类大脑一样有感知、有记忆、有决策、有行动。问题的难点在于，人类大脑由约1000亿个神经元构成，神经元间交流复杂，大脑掌管认知、意识，影响我们生活的方方面面。我们如何破解如此庞大的复杂系统的运行机制呢？
本书中，计算神经科学家格蕾丝·林赛深入探讨了数学模型在理解大脑中的关键作用。书中通过10个数学模型，从单个神经元到复杂的神经环路，再到整个大脑的行为控制，逐步展示了数学工具如何帮助科学家理解和描述大脑的决策、感觉处理、记忆等过程。
目录
- 版权信息
- 推荐序一 如何再造一个硅基大脑
- 推荐序二 脑科学的数学之旅：一场科普的破冰行动
- 引言 穿越400年时空，开启心智探索之旅
- 如果没有数学，我们的思考和行动都会大打折扣
- 要理解这一切，我们就必须进行数学建模
- 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
- 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
- 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 霍普菲尔德神经网络与环形网络
- 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
- 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
- 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
- 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
- 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
- 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
- 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
- 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？
- 从预测到行为：自由能理论的广泛应用与争议
- 千脑智能理论：解密大脑的终极挑战
- 信息整合论：革命性的理论还是科学的误区
- 大统一理论：在复杂中寻求简单之美
- 附录
- 致谢
- 译者后记
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出版方
湛庐文化
“湛庐”之名取自相传是春秋时铸剑大师欧冶子“十年磨一剑” 所铸造的，享有“天下第一剑”之誉的湛庐剑。 北京湛庐文化传播有限公司是国内领先的专业出版商，专业从事经济管理类、心理学类图书的策划和出版。湛庐倡导“独立”“理性”的阅读，努力帮助读者实现独立思考、理性分辨，让读者运用自己的理智，用理性之光照亮蒙昧的心智。我们倡导“精进”“深入”的阅读，努力帮助读者降低阅读成本，提升阅读价值，让"无价"的内容能转化成出版相关者应获得的价值。
