《脑科学》交叉课程期末论文

浙江大学城市学院商学分院  杨海锋

作为大学老师，本身即是脑力劳动者，每天都在用脑，“日用而不知”。一直以来都觉得，用脑来研究脑，本身即是一件不可思议的事情，就像拉着自己的头发要把自己从地上提起来一样。记得几年前看过的一本西方哲学入门读物《苏菲的世界》上有这么一句话，至今记忆犹新：如果人类的脑袋简单得足以让我们了解的话，我们还是会愚笨得无法理解它。

本学期正好有这么一次机会可以选择《脑科学》这门课，让我更好地认识脑和使用脑。经过一学期的学习，不但对自己的学术研究大有裨益，而且对日常工作生活，以及对了解我们自己（也许人最难的就是认识自己了解自己了），都很有启发。当然，一个学期很短暂，对这门前沿的交叉学科，还不足以写出成熟的学术论文，本文就某些内容结合自己研究的、感兴趣的领域谈谈体会。

关于人工智能

陈卫东老师的人工智能（Artificial Intelligence）给我们介绍了他所在研究所正在进行的“脑机接口”技术，解答了我一个一直萦绕心中的问题：意念能否驱动机器？他给我们观看了他们研究所在实验过程中的两段录像，一段是用电脑指挥一只大脑植入了微型芯片的白鼠走迷宫；另一端是一位研究生用意念在电脑屏幕上打出“大不自多”四个字。本以为用意念操纵机器只是科幻电影中才会有的事，没想到科学家已经将它变为现实。虽然还比较粗糙。

我查阅了国内这方面的进展，清华大学自1999年开始“脑—机接口”技术研究，目前在通讯速度和准确率方面处于世界前列，可以实现思维拨电话、遥控电视、指挥机器人踢足球等，技术成熟稳定，也更接近实用。在最近两届国际“脑—机接口”数据竞赛中，我国均获得了多项第一。

脑-机接口（Brain-Computer Interface，BCI）技术的严格定义是：一种不依赖于大脑外周神经与肌肉正常输出通道的通讯控制系统。它通过采集和分析人脑生物电信号，在人脑与计算机或其他电子设备之间建立起直接交流和控制的通道这样人就可以直接通过脑来表达想法或操纵其他设备，而不需要通过语言或肢体的动作。1970年美国国防部为了一定军事目的而资助成立了最早的BCI研究组，该研究组利用生物反馈方法研究人与计算机之间密切的通讯及所谓的“仿生学”结果表明使用者可以通过训练产生视觉诱发电位并利用它来控制屏幕上的指针作二维运动。

脑-机接口系统的组成如图1所示：脑电信号通过电极从头皮或颅内获得，经信号处理提取反映使用者意图的信号特征并转化为控制外部设备的指令。BCI技术的核心是把用户输入的脑电信号转换成输出控制信号或命令的转换算法。BCI研究工作中相当重要的部分就是调整人脑和BCI系统之间的相互适应关系，也就是寻找合适的信号处理与转换算法，使得神经电信号能够实时、快速、准确地通过BCI系统转换成可以被计算机识别的命令或操作信号。这一问题，生物系的陈学群老师在讲课中也提到，意念比较精确地控制机器是可以实现的，但必须进行周密的训练。

图1  基本的BCI系统结构示意图

关于人工智能，还有一个疑问是：人工智能究竟能否完全的模拟人脑？我大学本科念的是机械系，当时就从老师那里听说了机器人、人工智能等等概念，特别是1997年国际象棋大师卡斯帕罗夫输给了“更深的蓝”，更引起了人们对人工智能的关注。本人在城市学院开有《创新思维》课程，一直认为，人比电脑优越的地方就是灵感、直觉、创造力这些东西。电脑究竟能否产生灵感？多数意见认为，电脑只能依照程序运行，但是也有科学家抱乐观态度，著名数学家阿兰·图灵在1950年预测，电脑有一天会达到人脑的水平，但从目前的人工智能水平看，离这一步还很远。唐孝威先生的《脑科学导论》上说，在基本原理上，今天的计算机和几十年前的计算机并无两样（区别仅体现在时空性能上），所以按同样的方法继续努力，也不可能达到人类智能的水平。智能是心脑整体，智情意不可分割。基于已有的算法手段的数字计算机不可能实现超越逻辑的算法之上的情和意。

   人工智能这一术语是1956年在美国的达特茅斯大学召开的世界第一次人工智能会议上由麻省理工学院的John Mecarthy提议而使用的。人工智能是一个含义很广泛的词汇，学者们各有说法，要对人工智能准确的定义或给出一般性的定义是有困难的，因此可用基本含义描述：人工智能是用机器（计算机）来模仿人类的智能行为。

从目前研究人工智能的内容和进展情况来看，人工智能的研究工作包括计算机方法和仿生学。计算机方法是利用现有的电子计算机的硬件设备，研究计算机的软件系统，来实现计算机的图象识别、自然语言识别和机器思维等工作。这项工作，可以叫做机器智能，是人工智能的初级阶段。仿生学对人工智能的研究主要从两方面着手进行：一方面根据生理学、心理学等学科的现有成就，对人脑进行人工模拟，建立人工智能领域的大脑学说，即建立人体神经系统的各种生物模型、数学模型以及电子模型；另一方面，根据以上模型研究、设计和制造具有人体神经系统某些功能的人工智能机。

本人在浙大城市学院工商管理系，通过阅读一些资料，发现人工智能在企业管理中有着很广阔的应用前景。唐孝威先生的《脑科学导论》中提到，人工智能诞生至今，其发展经历了1955-1965的热情期，1965-1975的黑暗期，1975-1980经过认真的反思，人工智能进入以知识表示、获取和利用为主的复兴期，知识工程、机器学习和专家系统领域的研究迅速兴起。

而知识管理在现代企业管理中有着十分重要的地位。1977年，费根鲍姆在第五届国际人工智能会议上提出了知识工程（knowledge engineering），这不仅为人工智能研究提出了新的课题，也为知识经济的兴起奠定了基础。

知识管理的关键环节之一是知识的获取和描述。知识系统中的专家系统就是运用人工智能以获取和描述知识。像面试、市场调查分析、模拟个人图形、卡片分类等都是人工智能在知识管理中的运用。另外，人工智能还可以运用于知识整理和分析，以预测制造新知识的知识库中各种关系的发展和趋势。人工智能还可以运用于搜索知识、修正知识、产生新的知识。在知识分类和创建知识地图领域，人工智能将大有可为，在Edinburgh大学的人工智能研究所，已发明了灵活的工作流系统，运用agent技术来支持知识管理。

知识的传播是知识管理的另一关键领域，包括将组织内外部知识传送给能最大化利用它们的每一个人。雇员、管理者、顾客以及股票持有者都在组织知识传播范围之内。组织中有一个专门负责分析知识并传播知识的基层。智能agent可以帮助分析知识、邮件、网页等，并将个人总结、心得和其他的知识匹配给可以最大化利用它们的人。数据采集、知识发掘、从已有数据库中分析趋势及关系、预测新知识等，都是人工智能在知识管理中的运用领域。

关于神经科学

陈学群老师给我们讲解了神经科学的进展。20世纪初高尔基（Camillo Golgi）通过银染色法观察到了单个神经细胞的完整图像，卡哈尔（S.R.Cajal）发现了神经细胞的树突与轴突结构及神经细胞的信号传递方向，从而开创了神经元学说。为此，两人与1906年共同获得诺贝尔奖。上世纪90年代以来，随着脑成像技术和脑电测量技术的成熟，认知神经科学在近十年来取得了前所未有的进展。

我是经济、管理领域的老师，自然关心神经科学与经济、管理的交叉点。经过检索近年来的材料，神经科学的确与诸多社会科学领域的交叉融合取得了重要的发展，目前，已经有明确学术称谓的交叉学科领域有：神经社会学、神经经济学、神经营销学、神经决策学、神经管理学等等，其中一些学科之间的关系如图2。

图2与神经科学相关的若干学科的关系

1997年，卡奈基-梅隆大学首次举行了以“神经行为经济学”命名的会议（Neuro behavioral Economics Conference），这是最早明确提出将神经学与经济学相结合的事件。2000年12月，在普林斯顿大学的一个研究小组首次使用了神经经济学（Neural Economics）名称，并在以后的5年多时间里逐步被广泛认可。在经济学领域引入神经科学的方法，显然是要进一步揭开人类经济决策的根本奥秘，即研究大脑产生个体经济行为的内在机制，而行为经济学目前只能将传统的完备理性和预期效用假设的经济学推进到描述层面，却仍然无法揭示从外界刺激到个体反应之间的黑箱。

2004年，美国贝勒医学院人类神经影像学实验室主任Read Montague教授对争论了几十年的经典品牌认知问题，做了著名的实验研究——百事可乐和可口可乐的品尝实验研究，。采用了核磁共振技术来监测记录受试者品尝时大脑的活动状况。由于这项研究的特殊意义，一门新的学科——神经营销学（neuromarketing）因而诞生。神经营销学与神经经济学有较大的不同，它更集中研究微观个体对广告、品牌信息的现实脑反映。很多企业和广告机构早已有使用脑成像设备进行消费者行为研究的历史（多数并未公开在任何学术期刊上）。

浙江大学管理学院的马庆国教授等进而提出了“神经管理学”的概念。由于管理学的大多数分支的管理对象都是直接包括人的系统，或者系统所关注的信息是人的活动的结果。而只要与人有关，就不可避免地与人脑的活动有关，就不可避免地与人脑的活动有关，从而，就有可能在大脑的神经层面上，研究决定着当事人行为的神经活动的特征。众所周知，行为科学是管理科学的基础学科之一，因此，决定行为的神经活动规律将是管理学不得不关注的基础科学问题。他认为，神经管理学应当包括如下分支：神经决策学、神经营销学、神经人才管理学、神经工业工程学、行为神经科学、神经金融学、神经创新创业管理学、神经病态心理管理学等。

事实上，只要有“人”的因素起作用，都可以在神经元层面进行研究。所以神经科学的交叉学科研究前景很广阔。

参考文献

[1]唐孝威等．脑科学导论．浙江大学出版社．2006年10月

[2]马庆国，王小毅．认知神经科学、神经经济学与神经管理学．管理世界．2006年第10期

[3]沈敏．脑-机接口技术综述．重庆邮电大学学报．2007年6月

【贴在百度空间“从内圣到外王” 学生评论】

从内圣到外王回复勾引明月的沟渠：我本科是机械，莫的本科大概是化工吧我研究生是管理，莫研究生是经济 

2009-08-13 18:38

勾引明月的沟渠这种高科技的东西，说实话，我并没有怎么注意，一些大学的基础知识都已经让我抓狂了。有个问题我想问问，杨老师不是说过去是工科学生吗？学的是什么？莫老师说是硕士毕业，那么他本科阶段和研究生阶段都学什么专业呢？ 

2009-08-13 12:48

从内圣到外王回复勾引明月的沟渠：呵呵，这篇文章主要倒不是为了大家讨论的，觉得以前课上听到的一些新鲜东西，拿出来大家看看而已。这个题目是说新鲜其实又很熟悉，很多科幻小说电影中都有这样的内容。你说“有那么一点可能”，其实现代科技已经在某种程度上实现了，只是比较粗糙而已，相信，以后会更精细。但善于思考的话还是会联想到许多问题，你有没有想过，如果意念真能像实验中通过植入芯片操纵老鼠的话，那就可以操纵老鼠去干各种事情，比如装上窃听器刺探情报、装上炸弹施行暗杀等等…… 

2009-08-12 08:35

勾引明月的沟渠没想到会翻倒这片文章，因为都是在浏览性质的，所以文章没有细看很惭愧，虽然是这个相关专业的学生，但脑子不大开窍。不过就现在的发展趋势而言，意念控制机器还是有那么一点可能的。人类发展本身就是在实现很多原本不可能的东西了，所以很多东西说不准的拉。这个话题之前还真没注意过，最多也业不过是机械智能或者是机器人的家用普及之类的话题。但拿到这个博客来讨论。。。个人觉得不是非常适合，呵呵。主要每什么人能讲得上话。 

2009-08-11 21:34

小依♀好深奥哦。。~ 

2009-03-29 15:30