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认知科学(“十一五”国家重点图书)

认知科学
认知科学(“十一五”国家重点图书)
作者:史忠植(编著)

图书详细信息:
ISBN:978-7-312-02202-9
定价:96.00元
版本:1
装帧:平装
出版年月:200809
丛书名称:当代科学技术基础理论与前沿问题研究丛书:中国科学技术大学校友文库

图书简介:

  认知科学是研究心智和智能的科学,包括从感觉的输入到复杂问题的求解,从人类个体到人类社会的智能活动,以及人类智能和机器智能的性质。它是现代心理学、人工智能、神经科学、语言学、人类学乃至自然哲学等学科交叉发展的结果。认知科学研究的目的就是要说明和解释人在完成认知活动时是如何进行信息加工的。认知科学的兴起标志着对以人类为中心的心智和智能活动的研究已进入到新的阶段,认知科学的发展将进一步为信息科学技术的智能化作出巨大贡献。本书系统地介绍认知科学的概念和方法,反映认知科学、脑科学、人工智能等领域的最新研究成果,综合地探索人类智能和机器智能的性质和规律。
  本书可作为大学本科高年级学生和研究生的认知科学、认知心理学、认知信息学、智能科学等课程的教材,也可作为从事认知科学、认知心理学、认知信息学、认知神经科学、人工智能、智能科学、智能系统、智能控制等领域的研究人员的参考书。

前言:

  认知科学是研究心智和智能的科学,其研究方向包括从感觉的输入到复杂问题的求解,从人类个体到人类社会的智能活动,以及人类智能和机器智能的性质。它是现代心理学、人工智能、神经科学、语言学、人类学乃至自然哲学等学科交叉发展的结果。认知科学研究的目的就是要说明和解释人在完成认知活动时是如何进行信息加工的。
  认知科学的兴起标志着对以人类为中心的心智和智能活动的研究已进入到新的阶段,认知科学的发展将进一步为信息科学技术的智能化作出巨大贡献。认知科学是一门新兴的前沿科学,研究具有认知机理的智能信息处理理论与方法,探索大脑信息加工的认知过程和神经机制,探讨和实现新的神经计算模型,建立物理可实现的计算模型,必将为信息技术的发展注入新的活力。认知科学研究人类感知、学习、记忆、思维、意识等人脑心智活动过程,是智能科学的重要部分。
  希金斯(R.L.Higgins)于1973年开始使用“认知科学”一词。1979年正式确立认知科学为一门新学科。认知科学由六个相关学科支撑:哲学、心理学、语言学、人类学、计算机科学、神经科学。这六大支撑学科对人类认知的研究首先形成认知科学的六个核心分支学科:①认知哲学也称心智哲学,从人类心智过程,主要包括意识、思维、认识、推理和逻辑等方面来研究认知;②认知心理学是认知科学的一个重要分支学科,在早期它研究信息的检测和加工、信息的获取和记忆,也称为信息加工心理学。近年来,连接理论、多功能系统理论成为认知心理学的主要理论;③认知语言学是认知科学的重要基础学科,它经历了乔姆斯基唯理主义和心理主义的第一代认知语言学,以及目前以Lakoff为代表的经验主义的第二代,认知语言学正在改变认知科学的语言学基础;④认知人类学主要从文化和进化方面来研究不同文化对认知的影响;⑤认知计算机科学即人工智能,这是认知科学最有成就的领域,但也面临新的挑战。人工智能需要向人类智能学习,并需要重新理解人类智能;⑥认知神经科学利用现代科学技术如正电子发射层扫描仪和功能性磁共振成像对脑认知的生理功能进行研究,提出了一系列崭新的认知科学理论。另一方面,六大支撑学科互相交叉,又产生出许多新兴的分支学科。
  21世纪初,美国国家科学基金会和美国商务部共同资助了一个雄心勃勃的计划——“提高人类素质的聚合技术”,将纳米技术、生物技术、信息技术和认知科学看做21世纪四大前沿技术,并将认知科学视为最优先发展的领域,主张这四大技术融合发展,并描绘了这样的科学前景:聚合技术以认知科学为先导,因为一旦我们能够在如何(how)、为何(why)、何处(where)、何时(when)这四个层次上理解思维,我们就可以用纳米科技来制造它,用生物技术和生物医学来实现它,最后用信息技术来操纵和控制它,使它工作。这将对人类社会带来巨大影响。在2007年开始执行的欧盟第7次发展框架中,进一步增加对大脑研究的投入。我国在最新制订的《国家中长期科学和技术发展规划纲要(2006~2020年)》中,“脑科学与认知科学”已列入八大前沿科学问题之一。
  1990年,作者等出版了的《认知科学和计算机》一书,广为读者参阅。为了适应学科发展和教学科研的需要,作者在原书的基础上做了重大修改和扩充,指出研究的热点和问题。本书系统地介绍了认知科学的概念和方法,反映认知科学、脑科学、人工智能等领域的最新研究成果,综合地探索人类智能和机器智能的性质和规律。全书共分16章。第1章是绪论,介绍认知科学的兴起和研究内容。第2章探讨认知科学的神经基础。第3章讨论感知与注意,重点论述知觉理论。视觉和听觉是重要的信息输入输出通道,有关处理分别放在第4章和第5章。记忆是思维的基础,第6章深入讨论记忆的机理。知识表征是认知科学的重要基础,第7章全面论述至今重要的知识表征方法。第8章讨论语言的作用和理论。第9章重点讨论学习,介绍了现代有关的学习理论和模型。思维是认知的核心,第10章重点讨论思维形式和类型、如何进行问题求解和决策。第11章扼要介绍情绪问题,该领域已引起人们愈来愈多的重视。第12章探讨意识,这在国内认知科学界尚未引起重视。第13章是论述认知发展。在当今社会,社会认知具有鲜明的时代气息,第14章作了论述。第15章全面论述重要的认知模型,这是本书突出的亮点。最后第16章探讨认知模拟,以认知科学最新研究成果为指导,构建新型的智能系统。
  本书撰写过程中,得到吴文俊、戴汝为、李衍达、李朝义、陆汝钤、张钹、王守觉、陈霖、郭爱克、郑南宁、何新贵、李德毅、钟义信、涂序彦、童天湘、汪云九、傅小兰等的支持和帮助,与他们的讨论给了我许多启发,在此表示感谢。同时感谢本书所引用资料的作者,他们的丰硕成果和贡献是本书学术思想的重要源泉。感谢中国自然科学基金委的一贯支持,特别是自然科学基金重点项目“基于感知学习和语言认知的智能计算模型研究”(批准号:60435010)的支持。感谢国家重点基础研究发展计划“基于视觉认知的非结构化信息处理理论与关键技术”(项目编号:2007CB311000)的支持。本书的顺利撰写离不开中国科学院计算技术研究所智能科学实验室同事们的贡献和和支持。感谢中国科学技术大学出版社对本书出版的创意和大力支持。
  本书可作为大学本科高年级学生和研究生认知科学、认知心理学、认知信息学、智能科学等课程的教材,也可作为从事认知科学、认知心理学、认知信息学、认知神经科学、人工智能、智能科学、智能系统、智能控制等领域的研究人员参考书。
  认知科学是处于研究发展中的前沿学科,许多概念和理论尚待探讨。加之作者水平有限,撰写时间仓促,因此书中谬误可能不少,恳请读者指正。

史忠植
2007年8月于北京

目录:

前言

第1章 绪论

1.1 引言

1.2 认知科学的兴起

1.3 认知科学的发展

1.4 认知科学的研究内容

1.5 认知科学的研究方法

1.6 认知科学的实验技术

1.7 认知科学的未来方向

第2章 认知的神经基础

2.1 神经元

2.2 突触传递

2.3 神经递质

2.4 信号跨膜转导

2.5 静息膜电位

2.6 动作电位

2.7 离子通道

2.8 神经系统

2.9 大脑皮层

第3章 感知与注意

3.1 概述

3.2 感知的基本形式

3.3 知觉恒常性

3.4 特征捆绑

3.5 知觉理论

3.6 知觉有效编码

3.7 知觉组织

3.8 注意

第4章 视觉和物体识别

4.1 视觉的生理机制

4.2 视皮层信息处理

4.3 颜色视觉

4.4 马尔的视觉计算理论

4.5 格式塔视觉理论

4.6 拓扑视觉理论

4.7 视觉的正则化理论

4.8 基于模型的视觉理论

4.9 计算机视觉

4.10 同步化响应

4.11 物体识别模型

4.12 人脸识别

第5章 听觉和言语

5.1 听觉通路

5.2 听觉信息的中枢处理

5.3 语音编码

5.4 韵律认知

5.5 语音识别

5.6 语音合成

5.7 听觉场景分析

5.8 言语行为

第6章 记忆

6.1 记忆过程

6.2 记忆系统

6.3 长时记忆

6.4 工作记忆

6.5 遗忘理论

6.6 内隐记忆

6.7 记忆的生理机制

第7章 知识表征

7.1 引言

7.2 谓词逻辑

7.3 产生式系统

7.4 语义网络模型

7.5 图式理论

7.6 框架表征法

7.7 脚本

7.8 面向对象的知识表征

7.9 表象计算模型

7.10 双重编码理论

7.11空间认知和认知地图

7.12 连接主义表征

7.13 概念

7.14 小结

第8章 语言

8.1 引言

8.2 语言习得和发展

8.3 语言处理模型

8.4 语言认知

8.5 乔姆斯基的形式文法

8.6 扩充转移网络

8.7 概念依赖理论

8.8 语言理解

8.9 脑语言功能区

第9章 学习

9.1 学习系统

9.2 行为学习理论

9.3 认知学习理论

9.4 人本学习理论

9.5 观察学习理论

9.6 内省学习

9.7 学习计算理论

9.8 感知学习

9.9 粒计算

第10章 思维和决策

10.1 引言

10.2 思维的层次模型

10.3 抽象思维

10.4 形象思维

10.5 灵感思维

10.6 创造思维

10.7 问题求解

10.8 科学发现的理论

10.9 发现策略

10.10 决策理论

10.11 智能决策支持系统

10.12  决策的神经机制

第11章 认知与情绪

11.1 引言

11.2 情绪的种类

11.3 情绪的表达

11.4 情绪理论

11.5 情绪加工

11.6 情绪的功能

11.7 情感智能

11.8 情感计算

11.9 具有情感的机器人

11.10 情感与认知

第12章 意识

12.1 引言

12.2 意识理论

12.3 意识的神经相关物

12.4 显意识思维与潜意识思维

第13章 认知发展

13.1 引言

13.2 智力理论

13.3 智力的测量

13.4 皮亚杰认知发展理论

13.5 认知发展的影响因素

第14章 社会认知

14.1 概述

14.2 社会认知的内容和因素

14.3 个人知觉

14.4 自我调节

14.5 归因理论

14.6 归因偏差

14.7 归因的影响

14.8 内隐社会认知

第15章 认知模型

15.1 认知建模

15.2 物理符号系统

15.3 Norman模型

15.4 基于记忆的认知模型

15.5 ACT模型

15.6 SOAR模型

15.7 心智的社会

15.8 动力系统理论

15.9 大脑协同学

第16章 认知模拟

16.1 概述

16.2 图灵机

16.3 人工神经网络

16.4 智能计算机

16.5 脑机接口

16.6 细胞自动机-仿脑机

16.7 认知机模型

16.8 意识机

16.9 环球心智系统

参考文献

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