Category Archive for '大腦'

Posted By Mr. Thursday 學習非常地重要,學習讓我們可以從不會一件事情、不知道一件事情,變成學會一件事情、知道一件事情。如果我們從小是講中文,但是經過幾堂課的學習,我們可以學會英文;再經過幾堂課學習,我們可能學會日文;再經過幾堂課學習,我們可以學會更多語言。其他領域的知識,我們只要肯學習,都可以慢慢學會,即使有所謂的學習的黃金年齡,但是活到老學到老,就算是學的慢,也是比完全沒有學習來得好!今天要和各位分享的主題,就是學習的三個重要元素:習慣學習、敏感化學習、以及制約學習。    首先我們先來定義一下學習這個問題。學習可能有很多種定義,不過在這邊為了說明方便起見,我把學習定義成「刺激–反應」配對的問題,也就是說,圖裡面中間打問號的長方形,就是代表一個具有學習功能的人、動物、或是機器。這個有學習功能的物體,會在接收到某些「刺激」的時候,產生一些「反應」。隨著時間變化,中間這個物體,還可以把新的「刺激」對應到新的「反應」,譬如說看到英文字(刺激),可以唸出來並且了解字的意思(反應)。這種隨著時間來改變「刺激–反應」對應的能力,我就稱之為「學習」的能力!

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Posted By Mr. Thursday 之前幾篇文章稍微提到了計算神經科學想要以數學的方法,計算出神經生物上詳細的模型,好的模型還可以在拿回電腦科學領域,尤其是人工智慧的問題上面,作為解決的方法。至於現在的機器學習方法,為甚麼我覺得不夠用呢?我主要是覺得困難在兩個地方:特徵 (feature) 的擷取,參數 (parameter) 調整過程中需要人的參與,以及文字意義 (meaning)學習上可能會有困難。以下就這三個部分來做個討論,順便討論計算神經目前能夠解決的部分,和未來有可能達成的目標 (人機介面: Brain-Computer Interface)。 首先先和各位談談二項式係數。不知道各位是否有學過多項式呢?如果不知道二項式係數,可以先看看下面這個巴斯卡三角形:

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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〈靈魂的紗窗:走訪人類的視網膜〉裡面我們提到了人類的視網膜,在〈視覺交響曲第二樂章: LGN〉裡面我們提到了視覺路經的中間站LGN(Lateral Geniculate Nucleus)。讓我們先稍微回想一下之前提到的內容吧!首先提到了視網膜,總共可以分為10層,如果大略分層的話可以分成三大部分:感光細胞、中間橫向整合層、以及神經結和離開眼球的視神經。我們提到了感光細胞其最後才碰到光,因為整個視網膜的分層是從靠近頭腦裡面數出來的,最裡面是感光細胞,最先碰到光的反而是神經結(ganglion cell)細胞。感光細胞又分為兩種:桿狀細胞和錐狀細胞(rod cell and cone cell),桿狀細胞不分辨顏色,負責夜間視覺,處理「大約」的形狀,錐狀細胞分辨顏色,可依照顏色再分為不同種類的錐狀細胞,負責比較「細緻」的視覺訊號,處理日間視覺。視神經離開眼球的地方會產生盲點。中間層則是整合不同地方的感光細胞的訊號,在視網膜就先做了一些訊號的前置處理(preprocessing)。 視神經離開了眼球之後,會先在Optic Chiasm交錯,讓左右眼的左視野訊號都到右腦,左右眼的右視野訊號都到左腦。接著會分別經過左右腦的LGN。LGN在Thalamus(丘腦)的後端,可以分為六層,分別接受1個M channel和2個P channel,所謂M channel就是從視網膜的M神經結傳過來的訊號,比較屬於移動和大概的訊號,P channel就是從視網膜裡面P神經結傳過來的訊號,處理比較小和細緻的訊號。 下面這張圖包含了整個視覺路徑的過程,一張是俯視圖,另外一張是側視圖。   

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Posted By Mr. Thursday 在〈靈魂的紗窗:走訪人類的視網膜〉裡,我們提到了人類的視網膜構造,總共可以分為10層,從光的感受體,到中間的中介神經元,到最後的神經結和穿越眼球出去的視神經。這10層的構造,等於是先把感受到的光作一些前置處理(preprocessing),譬如說錐狀細胞和桿狀細胞對顏色的區別能力就不同,才能夠在不同的感光環境中的適應。然而這些都只是前置作業,當視神經從視網膜離開眼球之後,到了哪邊,又是怎樣子轉換了訊號呢?且看這一篇的分享,只需要5到10分鐘的白話文閱讀,你對人類視覺的架構,又可以有新的認識與發現囉! 首先,要從上回的視網膜說起。人類有左右兩眼,每個眼球的視網膜可以大約分成兩個視區,也就是左視野和右視野。左視野和右視野接受到的光線,會沿著不同條的視神經離開眼球。最大的轉變,第一個是在Optic Chiasm的地方發生,各位可以看下圖,橘色的部分代表每一個眼球接收右視野的地方,藍色的部分代表每一顆眼球接收左視野的地方。我們沿著線條往下走,會發現在Optic Chiasm的地方,有了交錯。哪些東西交錯呢?是右眼的右視野從右邊交錯到左邊,左眼的左視野交錯到右邊。 為甚麼會有這種交錯呢?原因可能是因為原本每顆眼球,都有左視野和右視野的訊號。經過了Optic Chiasm這個地方,右視野(不管是左眼來的訊號還是右眼來的訊號)都會交給大腦的左半球來處理,左視野(不管是左眼來的還是右眼來的訊號)都會交給大腦的右半球來處理。這也就是為甚麼有些裂腦(split brain)的病人 ,在進行左右視野的實驗的時候,會有些奇特的情形,像是出現在左視野的字,看得到也寫的出這個字來,嘴巴卻說不出來這個字等等(因為Broca’s area負責講話功能,但是只出現在左大腦)。各位要注意一下,交錯之後,右視野到左大腦,左視野到右大腦喔!

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Posted By Mr. Thursday Mr. Saturday在無人車橫越沙漠!–初探Computer Vision(電腦視覺)文章當中提到了美國國防部舉辦的無人車比賽,其中電腦視覺是不可或缺的一部分。對於計算神經學來說,在研究電腦視覺之前,會先參考生物結構,再應用於電腦和機器學習上面。本篇文章就是要帶大家走訪一下人類的視網膜,如果有學過這方面的讀者,可以當成是複習!如果之前都沒有接觸這部分,相信看文本篇文章以後,您可以更詳細地認識的人類視網膜!本篇文章保證有白話文喔! 視網膜如同相機的底片,英文稱為retina,可以細分為下面幾層,如下圖:

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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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