认知科学与智能研究的进展与我们的策略

本文从信息处理的角度出发，扼要论述了认知科学与智能研究面向计算的工作路线，在分析智能研究的历史和现状的基础上，指出了视觉在该研究领域中的特殊意义，并指出了视觉研究的策略。最后，还阐述了生物系统信息自组织理论对了解脑的机制和智能木质、对智能机研制的意义。本文的目的，是要提供认知科学与智能研究的进展与发展的趋势、应采取的策略、技术路线和主要的研究内容。     

计算视觉和正则化理论

计算视觉理论是当前世界视觉研究的主流,是计算神经科学的基础,它促进了心理物理学、神经生理学、计算机科学、数学、物理学、系统科学、工程学等联合起来研究视觉——大脑的信息处理过程与机制。波吉欧(Poggio)等人提出的正则化理论是计算视觉的一个重大进展,通过算法将计算理论与生物硬件联系起来,为人工智能中的自动图象分析系统,视觉专家系统的研究奠定了理论基础,并成为研究脑信息加工的前沿领域。霍普菲尔德(Hopfield)提出的神经网络集合运算的理论框架成功地求解了一类最优化问题,并研制出相应的硬件芯片,这对当前正在兴起的新一代计算机或智能机的研制具有重大指导意义。波吉欧与霍普菲尔德的工作已引起人们普遍的关注和国际各智能学术机构的重视。为使读者对这些前沿课题的发展近况有所了解,特编译了波吉欧与霍普菲尔德分别在Nature与science上发表的论文,供读者参考。     

智能视觉芯片

智能视觉芯片(视觉芯片)是一种集成视觉传感器、高能效处理器、存储器的片上系统芯片,在自动驾驶、安防监控、机器人视觉等领域都具有广泛的应用价值.硅基CMOS工艺上既可以实现大规模的视觉传感器,也可制备大规模存储器和处理器,所以基于硅基CMOS工艺,人们可以借助光电子、微电子混合集成技术实现感存算一体化融合的视觉芯片,以克服传统视觉系统中图像串行传输和处理的瓶颈,有效降低处理延迟并提高智能化水平.构建视觉芯片需要突破高性能视觉图像传感器设计、高能效视觉图像处理器设计、视觉处理算法以及传感器/存储器/处理器一体化集成等多方面的关键问题.本文首先介绍视觉芯片的概念和架构,然后分别介绍视觉芯片各项关键技术的发展现状,最后简述视觉芯片的未来发展方向.     

未来的经济组织形态:多智能体组织

随着信息通讯技术的发达和经济全球化、一体化程度的提高,多智能体组织将成为经济活动的重要组织形式,人们也正在为特定的目的而设计出各种多智能体组织.那么,多智能体组织具有哪些特征,与传统组织相比有何不同以及如何运作,对这些问题的回答将有助于发展出相应的管理理论与方法,从而指导实际组织的变革.该文根据国内外相关研究成果-总结归纳了智能体的一般特征,阐述了多个智能体构成的组织特点并与传统组织进行比较,指出其产生涌现行为和作为复杂适应系统的主要特征.     

视觉的神经基础

视觉系统是人类获取外界信息的最主要的感觉通道。从单个神经细胞到系统水平简要地介绍了迄今为止数十年来神经科学家对视觉神经机制研究的重要成果,让读者对视觉的神经基础有一个清晰和全面的了解。     

同步化响应:视-脑信息处理的新进展

１９８９年猫的初级视皮层上,发现了刺激诱发的神经元群活动的γ同步振荡现象,在这之后,视－脑研究进入了一个新时期,如何理解视觉系统自然就成为一个至关重要的科学方法论问题,从信息处理,非线性动力学和神经网络的观点出发,对当前视觉研究中的由神经元群对外部世界客体的同步化响应所涉及到的几个主要方面进入深入评述,强调指出,神经表象是视觉系统作为智能信息处理的独有特点,是视觉计算理论的核心概念,子波变换是多尺     

超低功耗尖峰视锥感受器及其颜色感知应用

<正>传统机器视觉依赖于CMOS/CCD图像传感器获取视觉信息,并依赖于冯·诺依曼架构的计算机处理这些信息.这种信息获取模式是由人工创建的同步计时和控制信号进行驱动和控制的,这些人工创建的信号与视觉信息的来源及其动态没有任何关联性,因而包含大量的低特征密度的信息.而生物系统中视觉的形成是由视网膜上的光感受器接收光强和颜色信息,并将其转化为尖峰电位传入视神经且送至大脑的视觉皮层进行感知处理^[1].     

视觉工作记忆内容维持的大脑神经机制

视觉工作记忆指短暂维持不在视域内信息并进行活跃认知加工的过程,在人类高级认知活动中具有极其重要的作用.但是,目前关于人类大脑在视觉工作记忆维持阶段对多特征复杂客体(例如,面孔信息和房子信息)信息的认知加工机制还没有得到深入的研究.另外,对不同的客体信息进行维持是否对应不同的认知加工模式,以及视觉工作记忆维持阶段负荷效应的神经基础还没有得到广泛的研究.因此,本研究从面孔信息和房子信息的视觉工作记忆任务出发,采用行为实验和功能核磁共振技术探究视觉工作记忆维持阶段中对不同记忆内容的行为表现、大脑激活强度、视觉皮层解码机制及其负荷效应,为大脑功能方面对于视觉工作记忆内容的表征提供具有价值的影像学依据.研究结果表明,被试在对复杂客体的视觉工作记忆任务中表现出视觉工作记忆容量的有限性和负荷效应,可以通过双侧海马旁、双侧顶内沟的激活强度和V4、双侧梭状回、双侧颞上沟的信息解码正确率区分视觉工作记忆维持内容.另外,双侧壳核的激活强度则体现了视觉工作记忆负荷效应.     

从信息处理的观点谈视觉研究

一、视觉研究的主要目的和途径眼睛是人类最重要的感觉器官。由眼和脑组成的视觉系统所处理的信息约占人的全部感觉信息的90％。研究人类视觉的目的,简单地说,就是要理解人是怎样通过观看完成认知任务的,从而为解释大脑究竟是怎样工作的这个最吸引人的神经科学问题提供一个正确的答案,为制造具有人的视觉功能的新型机器提供必要的生物学依据。在神经生理学和神经解剖学方面,人们建立了神经网络的“侧抑制”概念,建立了视网膜神经节细胞、外侧膝状体细胞、初级视皮层神经元的“感受野”     

科技传真

英将使用智能电话系统 英国电信公司最近决定,将在其遍及英国的电话网中使用智能电话系统,以提供更多的电信服务项目。 计划使用的智能电话系统采用了计算机并行处理技术,可同时处理大量信息。使目前该公司的电     

人体的秘密

一、脸也似条形码人脸可以说是一座收藏丰富的信息库。街上行走的人,即使你从未见过,但只要看一看脸,就能知道他们的年龄、性别和喜怒哀乐。那么,人们究竟是如何获取这些信息的呢?英国斯特灵大学心理学家罗杰·瓦特教授在利用电脑对人的视觉系统进行模拟研究后发现,这些信息的原始来源,竟是和商品包装上的条形码标签没多大区     

数字化与智慧城市

<正>上班时,智能导航选择最优路线,刷脸即可进入单位;下班回家,智能机器人或无人机送来快递……近年来,地理信息正逐步走进我们的生活,成为构建智慧城市不可或缺的一部分。智慧城市是运用信息和通信技术手段感测、分析、整合城市运行核心系统的各项关键信息,从而对包括民生、环保、公共安全、城市服务、工商业活动在内的各种需求做出智能     

猫外膝体细胞对二阶信号刺激的时间反应特性

视觉系统不仅能通过亮度的不同, 还可以通过对比度、纹理等信息从背景环境中识别出物体. 视觉研究中常把前一种由亮度信息产生的信号称为一阶信号, 后一种由非平均亮度变化信息(如对比度、纹理等)产生的信号称为二阶信号. 视觉系统中二阶信号和一阶信号的处理是由相同还是不同的通路来完成的, 这是研究者们广泛关心的问题. 本研究采用在体胞外记录的方法研究了猫外膝体细胞对二阶信号刺激的时间频率反应特性. 结果显示, 大多数外膝体细胞对二阶信号存在调制反应, 但反应强度低于对应的一阶信号, 且两类信号反应差异的程度随时间频率的增高而逐渐增大, 同时二阶信号反应中的非线性成分与线性成分的比值要显著高于一阶信号反应. 结果还显示, 外膝体神经元中的Y细胞对二阶信号的反应强度要高于X细胞, 提示Y细胞可能在二阶信号的传递过程中起着更主要的作用. 结果揭示, 在猫外膝体上一阶信号和二阶信号的处理可能是由两类不同的传递通路来完成的.     

坚持做有意义的、有创新的工作——访2020级星友，同济大学副教授齐鹏

正在采访齐鹏前,笔者已经在2020级启明星群里看到有媒体报道他及其团队研发的扎针机器人的消息,前不久又在位于浦东张江人工智能岛的上海自主智能无人系统科学中心见到了齐鹏,听他介绍扎针机器人的研制情况。在笔者眼里,齐鹏星友是一位典型的理工男,现今还不到35岁的他已是同济大学副教授、硕士生导师,曾在北京交通大学、瑞典皇家工学院、英国伦敦国王学院和新加坡国立大学先后完成本科、     

叩开工业4.0的大门

<正>近来年,随着网络信息技术、大数据、云计算运用威力初显,一项更伟大的工具——互联网技术正在参与、渗透到工业生产过程中去,信息化和工业化的交织,正在催生着人类工业4.0时代的到来。这种以智能制造为主导的新型工业形式,首先以德国人在2011年德国汉诺威工业展览上所提出的,以实现资源、信息、物品和人相互关联的"虚拟网络—实体物理系统(CPS)"为标志。2013年,德国政府将其上升为国家战略。     

果蝇向光行为的遗传学研究

对于绝大多数动物来说,视觉系统是接受外部世界信息的最重要的感觉器官。因而,关于视觉系统接受光刺激和作出反应——向光性(phototaxis)的研究一向是行为遗传学中的一个重要领域。生理学家的研究表明,脊椎动物和无脊椎动物的光换能(phototransduction)过程在某些重要特征上是相似的。不论是脊     

香水文化背后的“体味之谜”

你可能会认为人类在本质上是一种“视觉动物”．我们依靠视觉感知世界，而鼻子对我们帮助不大。假若现在还抱着这样的观点。那你就低估鼻子了，因为最新的研究结果正在不断地昭示人类嗅觉的灵敏性和重要性。     

我凭什么认识你

鸟在天空自由翱翔，鱼在水中欢快游动，阳光穿过树林，落叶铺满城市的林荫大道，最爱的你在对我微笑……从降临人世间开始，我们就在不断感知着这个世界，进而逐渐认识这个世界，人的生存依赖于对这个世界的感知。 我们80%以上的感觉信息都来自于视觉，可以说，视觉系统是人类最重要的感觉系统。而眼睛，是视觉系统中最重要的组成部分。眼睛，是大部分动物接收光线并在大脑中形成影像的器官，它非常精细，可以在不同的环境下对自己的具体形态进行改变，以便在复杂的环境中获取正确的信息。本期“锐·聚焦”将详细介绍眼睛如何工作，它的结构和功能，甚至视觉欺骗、眼睛的仿生学意义等等，让你从此对眼睛有一个新的认识。只有全面认识眼睛、了解眼睛，我们才能更好地科学用眼，保护眼睛，让它健康地陪伴我们一生。     

意识与多感觉信息整合的最新研究进展

长期以来科学界一直认为意识对多感觉信息整合来说是必需的.然而,近年来有研究者通过操纵视觉刺激知觉意识的方法(视觉掩蔽、双眼竞争、连续闪烁抑制)发现多感觉信息整合即使在视觉信息处于无意识条件下也能发生.最新的一项研究首次表明不同感觉通道(视觉和听觉)信息甚至在同时处于阈限水平下时仍然能得到一定程度的整合,进一步提供了关于无意识多感觉信息整合的证据.这些研究挑战了以往关于多感觉整合需要意识的主张,但其应用具有一定的局限性,并不能完全否认意识在多感觉整合中的作用.本文首先回顾了意识与信息整合关系的传统观点,接着对近年来无意识多感觉信息整合的研究进行综述并讨论了无意识多感觉整合的加工水平、时间界限、机制解释等问题,最后对未来的研究方向进行展望,以期增加人们对意识与整合关系的新认识,为多感觉信息整合的后续研究提供借鉴.     

终极智能武器——"苍蝇机器人"

从电视新闻、报纸杂志中,我们不时可以发现一些关于智能仿真技术应用--机器人的报道.大家对机器人的理解往往是其体积过于庞大、行动过于笨拙,这是由于机器人的视觉传感器、机械传感器和反应模块不灵敏引起的,而指挥机器人动作的"大脑"--信息处理器无法及时判断、处理有关信息也是造成机器人行动笨拙的另一个重要原因,更体现出传统机器人在设计上的缺陷和在技术上的不成熟.为了解决这些难题,世界各国科学家一直试图通过对自然界生物生理及其运动的研究,寻找解决的方案.