Mr./Ms. Days (MMDays) - 網路, 資訊, 觀察, 生活

Posted By Mr. Thursday
在之前有寫了一些神經科學相關的文章，有些是偏向認知心理的，有些是偏向細胞分子的，或是偏向視覺處理的。神經科學的研究，我本身的是以人工智慧作為出發點，往神經科學研究方向進行。至於為什麼要在人工智慧以外加上神經科學呢？這兩者似乎有一點距離？原來資訊工程的技術是否已經足夠了呢？
這邊我提出幾點研究的動機。首先，目前的機器學習的方式，和人類學習的方式比較起來，有個最大的不同，就是我們人類可能從上課或是閱讀當中自我學習，或是由外在環境給予的經驗來學習。機器同樣也是接收外界的刺激，調整自己的反應來學習，然而機器學習過程當中，有時候會需要滿多人類的介入，譬如說調整參數、調整模型或演算法等等。如果用類比的方式來說，目前機器學習的方式如果用到人上面，就像是把人的腦蓋打開，調整裡面的神經連結，關起來以後再讓人腦跑跑看有沒有學習到。其實這種方式學習也沒有什麼不好，因為機器的目標，其實是服務人類，學習的東西有學到，怎樣子學習到就不那麼重要了。
那麼機器目前學習的情況如何呢？其實目前的電腦和機器算是滿先進的，加上運算速度快，純粹數字計算的能力就比人類心算能力還快，許多應用服務也讓人類生活改善不少。然而有些比較難處理的問題，像是需要人類智能才能完成的問題，譬如說翻譯、圖形辨識、影像辨識、語音辨識、語意了解等等，這些都算是人工智慧 (Artifitial Intelligence 人工智能) 所需要解決的問題，這些問題的解決，沒有隨著硬體速度的增加而解決，因此軟體上面的進步，就是關鍵了！目前對於這些難以解決的方式，有兩種解法：(1) 運用大量的訓練資料，譬如說Google翻譯，使用大量的訓練資料，或是PDA的手寫辨識，大量的訓練資料都讓正確率大大提升。(2) 運用人工運算 (Human Computing) 結合Web2.0的方式，提供人性化的介面，讓每個人在趣味中貢獻微小的人類智力，解決一些大量資料也無法解決的東西，譬如說reCAPTCHA、語意辨識、圖形的ROI (region of interest) 等等。

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Posted By Mr. Thursday
MIT News前陣子有一篇報導，敘述有一些和認知語言有關的研究。他們主要是研究南美洲一些原住民部落的語言，主要是巴西的西北部一個叫做Piraha的部落。在那邊除了研究語言之外，也研究該部落的語言，對於數字的概念是如何？他們發現到一個有趣的現象，就是在Piraha這個部落的語言裡面，對於數字的觀念非常模糊，幾乎沒有精確的數字描述。譬如說研究者請他們從1數到10，或是從10數到1，結果用他們的語言，1和2兩個字都有，但是數到3以上，都是同一個單字。也就是說，他們對於數字的觀念，只有「1」、「2」、和「很多」這三種區別。(圖: Edward Gibson教授)
就我們的工作記憶(working memory) 來講，的確也是有類似的現象，譬如說我們印象深刻的數字，第一個大概是「3」，大於「3」的數字，我們比較不容易捕捉其概念。舉個例子來說，中文字的1是「一」，2是「二」，3是「三」，但是4呢？就不是四條橫線了！又另外一個數字比較印象深刻的，大概是7。不是因為7乘以4等於28天，也不是一個禮拜剛好七天，而是因為工作記憶的容量，通常就在7到8位數字左右，觀察一下我們的電話號碼，你說手機有10位數字，但是開頭兩位可能都是固定的，所以其實只要記住8位數字就好，室內電話最多也是8位數，第一位數有時候也是固定的。如果要再科學一點，我們也可以用實驗的方式，來證實工作記憶的儲存容量，對一般人來說就是7到8位數。譬如說亂數唸出一堆數字，然後請受試者寫下記得的數字，一般人大概最多回憶到7組數字 (如果兩個數字一組，7組數字就是14個數字，也就是7個二位數的數字)。
而這則新聞和認知科學上面對工作記憶的發現，也讓我產生了一個大膽的假設，或許有興趣的話，可以實驗來證明一下。我的假設是說：人類數字功能，是一種類似「繞道」而行的方式產生，也就是說數字功能可能不是天生的，但是後天可以勤能補拙，產生數字的功能。為什麼會這樣子假設呢？

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Posted By Mr. Thursday
下面的FLASH是由 Arthur Shapiro 所製作的視覺錯覺。原本固定形狀的花朵，加上邊緣的線條，就會開始規律地扭轉，好像在呼吸一樣呢！

FLASH1 呼吸的花
Arthur Shapiro會在他的blog每天製作一個視覺的錯覺 (Visual Illusion)。也許會納悶，怎麼人的視覺系統會產生錯覺呢？這樣子不就不大好？其實我們也可以說，因為人類視覺系統如此特別，所以可以輕鬆地辨識物體，尤其在切割兩個重疊的影像的時候，我們可以很輕鬆地把同一盤菜裡面的菜和湯分開來，如果要用電腦來處理，目前仍然無法很容易地進行。
其中部分原因，是因為我們的視覺系統是用對比的訊號 (contrast)，而不是像電腦的編碼，儲存的時候是用點陣圖的方式儲存，對比的資訊需要另外計算。電腦似乎就是用「絕對」的方式來處理視覺資訊，而人腦就是用一種「相對」的方式來處理視覺資訊，因此對電腦來說不容易的視覺工作，人腦是非常容易辦到，不過也因此會有副產品的產生，就是視覺上的錯覺了。之前曾經介紹的Ebbinghaus Illusion，就是可以說明我們使用相對資訊來處理視覺，因而產生錯覺的例子，您看！中間兩個圓圈是一樣大的，但是因為週遭圓圈大小不同，我們相對的視覺系統，就產生大小不同的錯覺了。

圖1 ebbinghaus illusion
除了「相對」的處理方式是人腦和電腦有所不同的地方，「平行計算」是另一個可以比較的地方。不過無論是電腦或是人腦，都會有平行計算，因此今天想探討的是另外一個問題，請各位先觀察一下下面這張圖片：

圖2 人腦XOR
這個圖片是由 Mark Changizi 所製作的，主要的想法是希望能夠利用人腦平行計算的能力，來解決一些邏輯上的運算。譬如說上面這張圖，是希望在圖的最上方可以放0或1，0的盒子會遠離觀賞者，1的盒子看起來會朝向觀賞者。接著觀賞著沿著這張設計好的圖，運用人腦的平行計算能力，看到圖片最下方的地方，如果感覺是朝向觀賞者，就說是1，如果最下面看起來是遠離觀賞者，就說是0。而這張圖的設計，可以讓觀賞者自然地從上面看到下面的時候，做了一個XOR (exclusive OR) 的運算。
不過我想探討的問題就是：平行計算應該是發生在運算初期的部分，無論是人腦還是電腦的平行計算。

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我們傾向於相信我們所能接受的事物，這是我們的人性。然而，生而為人，我們能理解到這一點，代表我們有不可思議的反思能力。雖然我們的認知有限，雖然我們的生命有限，但是只要我們是能夠一直保持著開放的心胸，不斷地謙卑地學習，那麼我們就會慢慢逼近事物真實的涵義。或許當你真正體悟時，也是 “此中有真意，欲辯已忘言”。共勉之。

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Posted by Mr. Valentine’s Day

曾經讀過一個哲學假設，稱作「桶中之腦」（Brain in a vat）。這個假設是這樣的，人類的腦究竟在作些什麼呢？其實就像 CPU 一樣，單純地接受外界訊息 input 而進行決策，也許這處理的過程是複雜了點，但本質上就是如此。而所謂的外界訊息又是什麼呢？經過人腦處理之後的 output 又如何傳達給外界（主要是我們的肉身）呢？一般認為，無論是 input 或是 output，都是透過神經衝動來傳達。而神經衝動又是什麼？其實就是電位差嘛！
如果以上的唯物觀點都成立的話，其實我們可以建立一個裝置。這個裝置模擬世界上的萬事萬物，或者，至少你身邊的那些：比方說，你現時點能夠看到的這台螢幕的長相啦，手上滑鼠鍵盤的觸感啦，隔壁同事今天香水的味道啦，通通依照所謂自然法則運算出來，再把這些訊號都直接 input 到你的腦袋裡面。所謂肉身存有的感覺，自然也可以模擬出來，並且接受人腦以電訊號所傳送的 output 並依令行事。
我們姑且不論為什麼一台電腦可以有如此強大的運算能力（寫過 game 的就知道，光模擬一些顯而易見的自然法則就吃掉一狗票資源，更遑論「完全」模擬），又為什麼這 program 如此的 robust 以致於你這有所知覺的二三十年間好像都不曾發現有什麼 bug（更不用說當機重開機等等了），如果真有這樣這樣一台電腦，所模擬出來的世界，與所謂的「真實世界」，理論上是可以並無二致的。
所以，如果真要說你長得像下圖這樣，一顆腦袋泡在維生液中，連到電腦，其實還真難反證呢。書本、電視、網路、朋友、師長、父母，一切的知識與情報的來源都是所謂「外在經驗」，而當這「外在經驗」本身很有可能是人工的，我們還剩下什麼論點可以作為反駁之用？

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Posted By Mr. Thursday
《時空線索》這部電影描寫一個人可以看到未來，英文片名為 “Deja Vu”。Deja Vu就是描述這種對未來的事情感覺有點熟悉，有種似曾相識的這一種感覺。Deja Vu原本是法文的辭彙，是由一位法國的心理精神研究者Émile Boirac在他書中第一次提出這種現象的研究，因此用法文稱呼這種現象為Deja Vu。Deja Vu有可以分為三種：似曾活過、似曾感覺過、似曾拜訪過。

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Posted By Mr. Thursday

在2005年11月初，史丹佛大學神經科學系邀請達賴喇嘛(Dalai Lama)參與一場神經科學的座談會。這場座談會主要是想探討大腦(brain)和心靈(mind)的關聯，並且希望透過神經科學和佛教兩個領域的對話，讓科學和人文能夠彼此交流，激盪出這個難題的解答。
點擊此處收聽第一場：渴望
點擊此處收聽第二場：受苦 
這場座談會主要環繞在兩個主題：渴望與受苦(Craving and Suffering)，由這兩個主題作為腦與心靈這個問題的切入點(Brain and Mind)。第一場由史丹佛的神經科學系系主任William Mobley作開場白，首先提到佛教主張經由默想(meditation)的方式，來追求問題的解答，而神經科學則是主張用實驗方法和各種科學儀器，從數據中得到問題的解答。然而兩者有一個共同的交集：兩者都接受經驗主義(Empirical Method)，也就是說，後天的經驗感受，可以改變之前的假設，譬如說我們一開始可能接受身體和靈魂、大腦和心靈，是兩個不同的東西。但是經由後天的經驗(默想後的啟發、辯論後的結論、實驗後的結果)，我們願意更改先前的假設，接受新的解答。

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Posted By Mr. Thursday
Stroop Effect和蝴蝶效應有沒有關係呢？答案是沒有！Stroop Effect是在1935年的時候，由一位實驗心理學家John Ridley Stroop所提出的。這個效應是說，當我們看到代表某個顏色的字，譬如說：RED，我們當然會唸RED。但是當看到的字填上了和字代表的顏色相異的顏色，我們反應的速度就會變慢，譬如說：RED，我們會先想唸出RED，再來才想唸BLUE。Stroop將實驗進一步分成兩種：(1) 唸出字意義上代表的顏色。(2)唸出字看起來的顏色。當我們要唸出上了不同的顏色的字，就會發生幾毫秒的延遲，我們就稱之為Stroop Effect了！

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