智能科学技术导论 第01讲 引论

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第1.2节 人类大脑
大脑功能区划分
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第1.2节 人类大脑
大 脑 边 缘 叶 结 构
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第1.2节 人类大脑
1、人脑结构与功能定位
实际上脑叶或脑区的功能似乎首先由输 入、输出的神经投射相关联，然后才是由各区 之间的联络纤维以及跨半球叶区之间的连合纤 维相关联。因此，任何叶区的功能划分都不会 是绝对明确的，确切的功能性叶区边界也是不 存在的；并因人而异的。对于特定成熟大脑的 脑区功能定位分布，完全应看作是长期神经活 动彼此消长相互作用的结果，是整体神经活动 中各输入激活刺激源相互作用、争奇的产物。
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第1.1节 学科概述
①神经计算建模
②认知程序模拟
③自然语言处理
智能科学涉及的学科示意图
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第1.1节 学科概述
1、学科基本描述
（3）智能技术：涉及综合信息技术，人 工智能方法研究。智能科学与技术学科的奇异 之处就是试图将一长串严格形式化的规则放在 一起，用这些规则教给不灵活的机器如何能灵 活起来。此时，就涉及到具体的技术实现问 题，包括智能计算技术、智能控制技术、智能 交互技术，甚至脑机融合技术等。
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第1.1节 学科概述
1、学科基本描述
学科所处的地位：信息科学与技术学科主 要包括电子科学与技术、通信科学与工程、控 制科学与工程、计算机科学与技术以及智能科 学与技术等五个本科专业。为了学生们大略了 解不同学科在整体信息学科群的地位与相互之 间的关系，我特意给出了一个“信息类学科ICE 关系图”。
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第1.1节 学科概述
2、厦门大学智能学科概况
建系以来，与国际学术界开展广泛学术合 作与交流，联合培养本科、硕士、博士20余 名，具有海外学习或访问一年以上经历的教师 占50%。本科教学包括课堂教学、课外竞赛、课 程实践、社会实习、毕业设计等环节，我校实 施本科生导师制。智能系本科生配备最优秀的 教师担任本科指导老师。
备注 智能科学 智能科学 智能科学 技术应用 技术应用 技术应用
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第1.1节 学科概述
3、本门课程基本介绍
关于教材问题：由于智能科学与技术专业是一个新
兴学科，目前暂无比较理想的教材。名义上我们的教材 是：钟义信，《智能科学技术导论》，智能科学与技术 本科专业系列教材,北京邮电大学出版社，2006年。实 际上，则以我的课件为主，主要参考书为：
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第1.2节 人类大脑
1、人脑结构与功能定位
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第1.2节 人类大脑
1、人脑结构与功能定位
通常沟通半球内神经元的神经纤维称为联 络纤维、沟通两半球之间联系的神经纤维称为 连合纤维，而负责与外周神经联系的神经纤维 称为投射纤维。这些神经纤维的纵横交错，将 皮层神经细胞聚集为一个不可分割的有机整 体。一般可以依据皮层中各部细胞和纤维联 系，将全部皮层分成若干区，其反映一定的心 理功能。
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第1.1节 学科概述
1、学科基本描述
（4）智能服务：涉及智能产品研发，人工 智能应用研究。我们处于一个信息化的时代， 支撑这个时代的技术就是信息技术，而信息技 术的前沿技术就是智能技术。因此信息化不可 能停留在电子化、数字化之上，而是要不断走 向智能化。应该说，智能技术不仅仅是信息技 术发展的驱动力，而且其本身也越来越成为信 息技术的主流。
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第1.1节 学科概述
1、学科基本描述
学科目标性界定：将人类智能（部分地） 植入机器，使其更加“聪明”灵活地服务于人 类社会。
根据这个定义，智能科学技术专业的学科 内涵将涉及到智能哲学、智能科学、智能技 术、智能服务等多个方面。下面我们分别简要 加以论述。
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第1.2节 人类大脑
1、人脑结构与功能定位
人脑很像一只放大尺寸、剥开硬
壳的山西核桃，被包裹在头颅骨里
面。如图所示，紧靠上面的是布满皱
纹沟回的大脑，其下便是间脑（丘脑
及周边组织）、脑干（中脑、脑桥、
延脑）和小脑。脑干的延脑部分与脊
髓相接，联络外周神经组织。
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第1.2节 人类大脑
为了理解智能科学技术的主要研究策略， 首先我们需要对人类智能产生的脑机制进行考 察，理解心智是如何工作的。从根本上讲，无 论我们所讨论的智能现象和行为多么复杂、多 么难以为机器所拥有，都不过是人脑的产物。 也就是说：心无非就是脑活动，是活动的脑， 而机器能否拥有人类的心智能力，说到底也就 是要看，人脑活动机制能否从根本上可以化解 为可机器执行的算法？为了弄清这一根本问 题，让我们先从人脑的神组织结构开始说起。
讲课第次 第01讲 引论 第02讲 机器系统 第03讲 算法设计 第04讲 程序编制 第xx讲 学习适应 第05讲 视觉感知 第06讲 意义理解 第07讲 思维能力
周序 第4周 第5周 第6周 第7周 轮空不讲 第8周 第9周 第10周
讲座内容 学科概述、人类大脑、智能简史 数据存储、数据操作、操作系统 算法概说、算法构造、算法结构 编程语言、程序结构、软件开发 知识表示、学习类型、机器学习 视觉机制、视觉计算、知觉困境 诗歌解读、语言处理、意义领悟 智力游戏、难倒深蓝、模式转绎
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第1.1节 学科概述
通信 C
智能 I
计算 C
升华层面
控制 C
运作层面
电子 E
基础层面
信息冰山：信息类学科ICE关系图
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第1.1节 学科概述
1、学科基本描述
对社会进步的作用：21世纪的社会是信息 社会，而信息社会的高级阶段就是智能社会。 就像信息技术是信息社会的核心支撑技术一 样，智能社会的核心支撑技术就是智能技术。 我们这个时代也称为第二轴心时代，而从技术 层面最终表现形式，就是智能社会。从历史发 展的趋势看，未来的社会必将是智能社会。
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第1.1节 学科概述
3、本门课程基本介绍
课程的培养目标：（1）了解学科的 基本内容，包括概念、思想、方法、前沿 及难题等；（2）拓展学生的知识面，介 绍主要相关学科的基本情况；（3）提高 学生的思维能力，转变学生的思想境界。 毛泽东指出:“学校的全部工作在于转变学 生的思想。”
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第1.1节 学科概述
1、学科基本描述
（1）智能哲学：其中“部分地”：涉及心 灵哲学，人工智能哲学讨论：人类具有美妙绝 伦的智慧，机器能否也可以拥有与之相媲美的 智能呢？也就是说，机器真的也会拥有人类的 心智、机器也能够像我们一样会哭会笑并意识 到自己的情感波动、像我们一样具有创造性能 力并会不断自我完善、创造出更加聪明的机器 后代吗？
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第1.1节 学科概述
1、学科基本描述
（2）智能科学：涉及狭义认知科学，人 工智能理论研究。所谓狭义的认知科学就是“心 智计算理论”，其核心假设就是：“对思维最恰 当的理解，是将其视为心智中的表征结构以及 在这些结构上进行操作的计算程序。”（参见萨 伽德， 《心智：认知科学导论》，上海辞书出 版社，2012年版，第11页）这样智能科学涉 及的范围，就可以用下面示意图来说明了。
备注
计算基础 计算基础 计算基础 智能科学 智能科学 智能科学 智能科学
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第1.1节 学科概述
导论课程内容及其进度安排表（续）
讲课第次 第08讲 情思表达 第09讲 行为展现 第xx讲 意识反思 第10讲 智能接口 第11讲 智能系统 第12讲 智能社会 第13讲 展望 闭卷笔试期末考试
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第1.1节 学科概述
3、本门课程基本介绍 课程内容及进度安排：除了第一
讲引论与最后一讲展望外，整个课程 内容分为三个部分：计算基础知识、 智能科学研究、智能技术应用。具体 进度安排如下。
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第1.1节 学科概述
导论课程内容及其进度安排表
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第1.1节 学科概述
3、本门课程基本介绍
深度专业读物：为了满足同学们不断增长 的求知欲，建议参考如下进一步的专业读物：
周昌乐，《心脑计算举要》，清华大学出版社，2003
[美]侯世达，《哥德尔、艾舍尔、巴赫——集异璧之大成》 ，商务印书馆，1996
史忠植，《智能科学》，清华大学出版社，2006 韩济生主编，《神经科学原理》第二版，北京医科大学出版 社，1999年版 [日]艉田秀司，《仿人机器人》，管贻生译，清华大学出版 社，2007年版。
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第1.1节 学科概述
1、学科基本描述
智能概念界定：神经、认知与智能，研究 问题的角度与目标不同可以有完全不同的界 定。可选的智能定义（对于情境有很灵活的反 应；充分利用机遇；弄懂含糊不清或彼此矛盾 的信息；分清重要和次要；发现不同事物的相 似性；从相似之处找出差异；用旧概念综合新 概念；提出全新的观念。）请诸位同学，也给 出自己心目中的“智能”定义。
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第1.1节 学科概述
2、厦门大学智能学科概况
目前,全系拥有教授5名（博士生导师4名， 闽江特聘教授1名，福建省百千万人才1名）、 副教授10余名。先后承担20余项国家级各类科 研项目，学院惟有5项国家973、863项目均出 自智能系。清华大学张钹院士为我系双聘院 士，并担任福建省仿脑智能系统重点实验室学 术委员会主任。
周昌乐教授教学课件 dozero@xmu.edu.cn
智能科学技术导论
第01讲 引论
主讲:周昌乐教授 福建省仿脑智能系统重点实验室 www.bliss.xmu.edu.cn 厦门大学智能科学与技术系
题记
夫天下险能生妙，非天下妙 能生险也；险故妙，险绝故妙 绝；不险不能妙，不险绝不能妙 绝也。游山亦犹是矣。不梯而 上，不缒而下，未见其能穷山川 之窈窕，洞壑之秘隐也。
周昌乐，《无心的机器》，湖南科学技术出版社，2000
[美]布罗克契尔（J.Glenn Brookshear），《计算机科学概 论》（第七版），王保江等译，人民邮电出版社，2003年版
[加]保罗·萨伽德，《心智：认知科学导论》（第二版）， 朱菁等译，上海辞书出版社，2012年板。
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周序 第11周 第12周 轮空不讲 第13周 第14周 第15周 第16周 第17周
讲课内容 诗文创作、传情达意、情感审美 行为表征、行为控制、机器歌舞 意识科学、机器意识、心识自明 人机会话、情感交流、脑机接口 专家系统、智能机器、智能武器 智能家居、智能交通、智慧城市 机器困境、智能哲学、学科前景
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第1.1节 学科概述
2、厦门大学智能学科概况
厦门大学是全国第三个建立智能科学与技 术系的大学（2007年建系，目前全国有7个大 学建有智能系，近20所高校设有智能科学与技 术本科专业），主要优势研究方向包括仿脑智 能系统、自然语言处理、智能媒体技术。建有 福建省仿脑智能系统重点实验室，是中国人工 智能学会理事单位，福建省人工智能学会理事 长单位。
——（清）金圣叹
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第1.1节 学科概述
任何一个学科，都有自己研究的 对象、任务与历史，作为智能科学技 术导论课程的第一讲，我们首先就这 一学科的基本概况、研究的对象以及 发展历史，做简要的论述，使得同学 们一开始就对本学科有一个比较整体 的把握。
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第1.2节 人类大脑
这 就 是 类 似 核 桃 的 人 脑
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第1.2节 人类大脑
人 脑 系 统 结 构 图
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第1.2节 人百度文库大脑
大 脑 结 构 定 位
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第1.2节 人类大脑
1、人脑结构与功能定位
呈显灰色的大脑皮层是高级神经活动 的物质基础，约含有1012左右的神经细 胞，它们都以自内向外分层方式排列（一 般６-８层），形态相似的细胞聚成一定 的层次。皮层下呈显白色的是神经元之间 相互连接的神经纤维。