1. 绪论

主体	结构	功能
计算机	硬件	软件
脑	神经元	认知加工

• 类脑（结构）
• 认知（功能）
• 类脑 + 计算 -> 类脑智能
• 认知 + 计算 -> 认知智能

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• 智能
  • 心理能力
    • 从经验中学习的能力
    • 理解和处理抽象概念的能力
    • 使用知识操纵环境的能力
    • 适应环境的能力
• 认知
  • 指人们获取知识和应用知识的心理过程
• 计算

  • 广义计算：信息加工系统具有可计算性

  • 认知过程是否可计算

    • 心智哲学中的功能主义
      • 功能主义认为人类心智的物质载体时大脑
      • 心智时人脑的一种功能属性
      • 人脑类似于计算机
    • 心智可计算理论
      • 心智不仅包括认知，也包括意识现象以及人的主观感受性等。
    • 认知的可计算理论
      • 认为神经元活动仅仅解释认知
      • CTC认为心智的某些方面具有不可计算性流出可能性
• 认知计算
  • 用信息处理的方法模拟人的各种认知加工过程。
• 人工智能与认知科学
  • 认知科学
    • 非常重视认知模型的可解释性，而不是预测。
    • 如何利用认知模型帮助我们理解人类的认知加工机制。
  • 人工智能
    • 关注技术的性能，忽略可解释性。

  认知研究范式	三大学派
  符号范式	符号主义
  联结主义范式	联结主义
  具身智能范式	行为主义

• 计算神经科学：综合数学建模、理论分析及计算模拟等方法，阐明神经系统发育、生理过程和认知能力产生的基本原理。
  • 计算
    • 研究神经系统信息处理中的计算过程
    • 构建计算模型模拟神经系统
• 认知神经科学：认知+神经
  • 旨在阐明认知活动的脑机制
  • 宏观和微观两个研究层次
    • 宏观：脑皮层层次，认知加工的脑机制
    • 微观：分子神经细胞层次，认知加工的神经机制

2. 感知觉

感觉

• 五感：视听味嗅触
• 感觉是指感官器官（如眼睛、耳朵、皮肤等）接受和检测外界刺激的过程。

• 把外界的物理能量转化为神经信号，传递到各个感官对应的大脑皮层的过程。

• 感觉加工过程：以视觉为例
  • 光->视网膜->光感受器->双极细胞->节细胞->LGN->大脑皮层
• 感觉加工过程：感觉器将物理刺激转化为生物电信号，并通过动作电位把外界事件的信号传递到大脑中枢特定区域的过程。
  • 第一步：感觉信息的转录（光 —-> 双极细胞）
  • 第二步：编码为动作电位 （节细胞 —-> 初级视觉皮层）

感受性与感觉阈限

• 感觉性：感觉器官对刺激的感受能力。
• 感觉阈限：
  • 绝对感觉阈限：是指刚刚能够引起感觉的最小刺激量。

知觉

• 定义：认知系统对外界世界建构内部表征的过程。

• 知觉并不是对现实世界的精确表征

• 知觉加工过程
  • 大脑皮层内部发生
  • what通路（腹侧通路）：
    • 负责物体识别和形状分析
    • 从初级视觉皮层（V1）经过V2、V4到下颞叶皮层（IT）
    • 处理物体的形状、颜色、纹理等特征
    • 回答”这是什么？”的问题
  • where通路（背侧通路）：
    • 负责空间定位和运动分析
    • 从V1经过V2、MT到顶叶皮层
    • 处理物体的位置、运动、空间关系等信息
    • 回答”在哪里？”的问题

知觉的两种加工过程

• 自下而上：仅仅是环境刺激，不需要复杂的思维推理等

• 自上而下：个体运用自己已有的经验和概念来加工当前刺激的过程（高级知识的参与）

• 知觉的特性
  • 错觉：人们在观察物体时，由于物体受到形、光、色的干扰，加上人们的生理、心理原因而误认
  • 恒常性：当知觉的对象在一定范围内发生变化，知觉的映像仍然保持相对不变

模式识别

• 模式：由若干元素或特征按一定关系集合而成的某种刺激结构或刺激的组合。

• 模板匹配、原型匹配、特征匹配

  • 原型匹配
    • 原型：一类客观事物的抽象物，是一类客观事物所共有的一组特征
    • 优点：减轻了记忆的负担；主导类别识别，实现快速分类与范畴化。
    • 缺陷：过渡依赖共性，忽略个体差异。
  • 特征匹配理论
    • 特征提取
    • 特征整合
    • 模式匹配
    • 优点：
      • 依据刺激的特征和关系进行识别，抗干扰性强
      • 特征复用，只需记住不同模式中特征间关系，减轻了记忆负担
      • 带有学习色彩

注意

• 注意的定义：注意是对心智的占用。是指对外在或内在环境的某方面选择性指向和集中，同时忽略其他方面的过程。
• 注意的特性：
  • 选择性
  • 分配性
  • 持续性
• 选择注意：
  • 自下而上注意与自上而下注意
    • 根据注意朝向的方式是内在还是外在的过程区分。
    • 自下而上注意（外源性注意）
      • 由外在视觉刺激的凸显物理属性引起的选择性注意。
      • 由外部刺激所驱动和控制，属于自下而上的加工。
      • 具有本能反应和自动加工的特性，属于自动化加工。
      • 属于反射性注意。
    • 自上而下注意
      • 根据观察者的行为目标和意图控制注意的朝向。

选择注意的三种模型

1. 过滤模型（1958）
   • 注意是一种全或无的过滤器。
   • 过滤器在早期选择信息进行加工。
   • 未被注意的刺激特征完全被滤波器滤除。
   • 如何选择注意通道？
     • 可以采用自上而下的有意注意
     • 也可采用自下而上的反射注意
       • 刺激的凸显性

2. 注意的衰减模型

3. 后期选择模型
   • 特征整合模型
   • 两个阶段：特征登记阶段、前注意阶段
   • 第二阶段：
     • 特征整合（物体知觉）
       • 形成位置地图
       • 选择注意
       • 集中注意
   • 全过程：特征提取->形成位置地图->选择注意->模式匹配

• 导向搜索模型
  • 特征整合模型没有考虑注意选择的方式，如何选择特定的位置。
  • 在特征整合理论基础上，增加了注意选择的方式。
  • 两个加工过程：
    • 特征加工过程
    • 生成激活映射图。
      • 自下而上：奇异刺激（具有搞得凸显性）
      • 自上而下：受特定的搜寻任务所指导
  • 全过程：特征提取->生成激活映射图->形成位置地图->选择注意->模式匹配

3. 记忆

• 记忆是个体保持和提取过去经验，并在当下应用这些信息的一种能力。
• 记忆的信息加工阶段
  • 信息编码、信息存储、信息提取

    短时记忆与工作记忆

• 短时记忆
  • 在短时间内将少量信息保持在一种活跃的，容易获取的状态
• 工作记忆
  • 对信息短时间的存储
  • 操纵信息的能力
• 比较
  • 短时记忆仅有存贮功能
  • 工作记忆除了具备存贮能力之外，还具备操作功能
  • 工作记忆在语言推理和问题解决等高级认知过程中起着重要作用。
• 组块

长时记忆

• 在人脑中存储一分钟以上，乃至终身的记忆。
• 尝试记忆中所存储的信息是过去经历的经验和获取的知识。
• 短时记忆使个体应对当前的事物或时间，长时记忆使个体生活在过去与现在的世界中。
• 长时记忆系统
  • 陈述性记忆（信息提取方式：外显）
    • 对事实和事件的记忆
    • 语义记忆（关于事实的记忆）
    • 情景记忆（关于事件的记忆）
      • 与个人自身体验有关
      • 在特定时间与空间发生的情景或事件。
      • 发展较晚，退化较早
      • 记忆特性
        • 对时间的主观感觉
        • 以视觉图像的形式呈现
  • 程序性记忆（信息提取方式：内隐）
    • 是以技巧性动作为基础的记忆。
    • 程序性记忆通常不能用语言加以描述，需要多次尝试和练习才能逐渐获得，不容易讲述。
    • 记忆的提取是无意识的。
• 长时记忆中信息存储的检索
  • 回忆和再认是检索长时记忆中刺激信息存储的两种方法
  • 回忆：是过去经历过的事物的形象或概念在头脑中重新再现的过程
    1. 自由回忆
    2. 线索回忆
  • 再认：是指对感知过的事物、思考过的问题、体验过的情绪、联系过的动作，再度出现时仍能认出来的过程。
  • 再认与回忆的区别：
    • 再认比回忆简单
    • 再认发展更早

记忆的存储————知识表征

• 符号取向、联结取向
• 符号取向
  • 命题表征
    • 命题是对事实的表达，可以判断真假
    • 同一命题可以用不同句子表达。
    • 同一在不同语境中可能表达不同命题。
    • 命题是句子中所表达的抽象意义，即能够判断真假的陈述性内容。
  • 语义网络
    • 一种用图形结构表示知识的方法
    • 复杂逻辑表达能力有限，推理能力弱。
    • 层次语义网络
      • 通过层级路径搜索和属性继承规则实现推理
    • 激活扩散网络
      • 节点表示概念，便表示概念之间的语义关联程度。
      • 放弃层级结构，允许任意概念间直接关联
  • 图式
    • 物质客体的图式（静态）称为框架
    • 核(不变的特征)、槽(变化的特征)
    • 作用：加速认知处理（通过预存模板快速分类信息）
  • 程序性知识表征
    • 程序性知识通常与动作有关。
    • 程序性知识在人脑中以产生式规则存储。
    • $条件\longrightarrow 行动$
• 联结取向