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中國電子信息工程科技發展研究——認知專題 版權信息
- ISBN：9787030730763
- 條形碼：9787030730763 ; 978-7-03-073076-3
- 裝幀：一般膠版紙
- 冊數：暫無
- 重量：暫無
- 所屬分類：>
中國電子信息工程科技發展研究——認知專題 本書特色
腦科學、認知科學、人工智能等相關領域研究被納入科技前沿攻關領域，提升至事關國家安全和發展全局的基礎核心地位
中國電子信息工程科技發展研究——認知專題 內容簡介
十四五規劃中，腦科學、認知科學、人工智能等相關領域研究被納入科技前沿攻關領域，提升至事關國家安全和發展全局的基礎核心地位，并計劃實施一批具有前瞻性、戰略性的相關國家重大科技項目。其中，腦與認知啟發的人工智能研究既有利于突破人工智能前沿基礎理論，又有助于類腦計算與腦機融合技術研發實現根本突破，是實現"十四五"規劃目標的重要抓手。本文將圍繞腦科學、認知科學以及腦認知啟發的人工智能，總覽國內外發展趨勢，理論、技術與應用現狀，重要政策布局等，并對未來發展重點進行介紹，為讀者提供較為全面的領域總結。
中國電子信息工程科技發展研究——認知專題 目錄
目錄
《中國電子信息工程科技發展研究》編寫說明
前言
第1章 認知領域全球發展態勢 1
1.1 腦認知科學 1
1.1.1 發展歷程 1
1.1.2 全球態勢 3
1.2 人工智能 22
1.2.1 發展歷程 22
1.2.2 全球態勢 24
第2章 認知領域我國發展現狀 50
2.1 腦認知科學 50
2.1.1 發展歷程 50
2.1.2 戰略部署 53
2.1.3 當前進展 54
2.2 人工智能 63
2.2.1 發展歷程 63
2.2.2 戰略部署 64
2.2.3 當前進展 68
第3章 未來展望 72
3.1 理論層面：腦認知啟發是人工智能未來創新的源泉 72
3.2 技術層面：腦認知啟發的人工智能將帶來諸多技術的突破 79
第4章 我國熱點亮點 84
4.1 我國在腦認知科學與人工智能方面已有重點研究布局 84
4.2 我國在腦認知科學與人工智能方面已有多項技術突破 85
第5章 領域年度熱詞 90
第6章 領域指標 92
參考文獻 95
《中國電子信息工程科技發展研究》編寫說明
前言
第1章 認知領域全球發展態勢 1
1.1 腦認知科學 1
1.1.1 發展歷程 1
1.1.2 全球態勢 3
1.2 人工智能 22
1.2.1 發展歷程 22
1.2.2 全球態勢 24
第2章 認知領域我國發展現狀 50
2.1 腦認知科學 50
2.1.1 發展歷程 50
2.1.2 戰略部署 53
2.1.3 當前進展 54
2.2 人工智能 63
2.2.1 發展歷程 63
2.2.2 戰略部署 64
2.2.3 當前進展 68
第3章 未來展望 72
3.1 理論層面：腦認知啟發是人工智能未來創新的源泉 72
3.2 技術層面：腦認知啟發的人工智能將帶來諸多技術的突破 79
第4章 我國熱點亮點 84
4.1 我國在腦認知科學與人工智能方面已有重點研究布局 84
4.2 我國在腦認知科學與人工智能方面已有多項技術突破 85
第5章 領域年度熱詞 90
第6章 領域指標 92
參考文獻 95
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中國電子信息工程科技發展研究——認知專題 節選
第1章 認知領域全球發展態勢 1.1 腦認知科學 1.1.1 發展歷程 認知科學是以研究心智(mind)及其過程為目標的交叉科學，包括哲學、心理學、神經科學、語言學、人類學和計算機科學六大方面，重點針對認知的本質、任務和功能[1，2][W用1]。認知科學將在理解智力原理的基礎上，深入理解智力和學習并開發相關智能設備作為目標。認知科學興起于古希臘時代，當時對認知的研究基本是基于思辨式的研究。從1930年開始，在眾多研究人員的推動下，認知科學的研究逐漸轉變為理論與實驗相結合的研究。1973年，“認知科學”一詞由希金斯(R. L. Higgins)首次提出[3]。1975年，美國學者將哲學、心理學、神經科學、語言學、人類學和計算機科學六個學科整合起來，用于“信息在認知過程中如何傳遞”項目，該項目的研究結果形成了認知科學這門新興學科。1977年，認知科學領域的權威雜志——Cognitive Science創刊。1979年，美國認知科學協會在美國加利福尼亞州建立，Cognitive Science被確定為會刊。隨后，全球范圍的知名大學和研究機構開始建立認知科學研究中心，創辦了許多國際著名的認知科學學術期刊。認知科學在這些優秀的研究下迅速發展，成為世界各國廣泛關注的前沿學科。 認知科學的興起和發展標志著以人為本的大腦智力過程和行為的研究進入了一個更高的階段，認知科學的研究將進一步促進社會各個領域的智能化。經過60多年的努力，根據提出的指導理論，認知科學主要分為三個不同的發展階段：計算理論階段、符號處理理論階段和多理論階段[4]。 計算理論階段的研究集中在20世紀40年代初期到50年代后期，研究內容主要集中在“認知即計算”的經典理論上。代表性的科學家包括圖靈和馮 諾伊曼等。圖靈指出，所有的認知和智能條件都是圖靈機的狀態之一，認知和智能的所有活動都可以用圖靈機的“計算”形式表現出來，可以機械地分階段實現。 現在，認知科學的研究主要基于20世紀50年代后期到80年代初期的研究內容，基本上圍繞“認知是對符號的計算機處理”這一理論展開。該理論認為，認知是對來自大腦的外部信號進行識別的過程，人類的認知基于建立的符號結構和條件轉換，通過計算系統處理相關符號，包括IN、OUT、SAVE、COPY等。 20世紀70年代以來，認知科學的發展主要由三種指導理論引領：人工神經網絡理論、模塊理論、環境作用理論。人工神經網絡理論將人類的認知視為信息處理系統，使用由若干人工神經元組成的神經網絡對信息進行建模和處理。模塊理論將人類的認知體——大腦，根據其結構和功能，劃分為具有高專業程度和較強獨立性的若干認知模塊。人類的認知可以通過各種認知模塊的相互連接和作用來實現。環境作用理論表明，人類的認知不僅取決于大腦識別外部環境的心智過程，還取決于個人與環境之間的相互作用，認知科學的研究應該考慮認知體所處環境和場景對認知的影響。 基于計算機科學、語言學、心理學、人類學、神經科學和哲學六個支撐學科，認知科學發展出六個新的研究方向，包括心智哲學、認知心理學、認知語言學、認知人類學、人工智能和認知神經科學。其中認知心理學、人工智能和認知神經科學是認知科學的三個核心學科[5]。 1.1.2 全球態勢 1.認知科學在基礎研究上不斷進步 作為20世紀全球科學極具代表性的學科，認知科學受到了全世界學者的重視，當前主要領域框架如圖1.1所示。目前世界各國都非常重視研究認知科學，許多國家將認知科學定位為國家科技戰略發展的核心研究內容。同時，全球多地的研究機構和公司也加入認知科學的研究中，圍繞認知科學進行研究的國際競爭日益激烈。 圖1.1 認知科學領域框架 在傳統的認知科學研究中，人腦被視為一種與計算機的信息處理系統類似的系統，表征和計算是傳統認知科學的主要研究內容。目前，得益于新知識、新思想和新理論的產生，認知科學以現有學科研究突破為基礎，調整和更新了研究思路。經典的表征-計算假說融合了數學、人工智能、信息科學、計算機技術和腦科學等學科，經過修整和完善，展現出了強大的生命力。日本的“腦科學時代”計劃以認知、運動、行為和思想的計算原理為核心研究內容！靶闹堑挠嬎闩c數學”這一美國國家科學基金項目在布朗大學的認知和語言學系開展，該項目主要研究大腦在無法預測的情況下信息處理的機理、大腦加工信息的計算模型，以及如何使用機器實現上述計算模型。麻省理工學院的腦與認知科學系重點研究神經網絡學習和以知識感知和推理、運動控制、視覺以及機器人技術為基礎的計算機領域。華盛頓大學的哲學-神經科學-心理學研究中心，結合哲學、神經科學和心理學三個學科，使用先進的腦成像設備，如正電子發射型計算機斷層成像(positron emission computed tomography，PET)和核磁共振成像(magnetic resonance imaging，MRI)等，研究建立神經系統計算模型，理解腦智(mind/brain)問題。 21世紀以來，依賴于腦科學的進步，認知科學取得了卓越的成績！叭祟惸X計劃”以揭示大腦的奧秘為宗旨，因為大腦具有復雜的組織形式和功能，研究大腦需要探究分子、細胞、系統、全腦和行為等不同尺度的系統。目前，人類腦計劃開展的研究內容包括：神經元(細胞體、樹突、軸突、神經遞質、離子通道等)、神經網絡的結構與功能、大腦的解剖結構和功能圖譜等。美國的人類腦計劃正在開展基于腦科學實驗結果，研究大腦的結構和功能的理論和計算模型的研究項目。英國生物技術與生物科學研究委員會對所有申請“大腦及行為整合性分析”的項目提出要求，項目必須至少包含兩個級別的綜合分析(包括神經網絡建模、認知過程、神經系統、細胞、蛋白質分子或基因等)。麻省理工學院的腦與認知科學系倡導在研究從分子到系統各個層面的大腦和心智的機理和過程中使用*先進的方法和手段。來自美國國立衛生研究院、艾倫腦科學研究所等機構的科學家組成的團隊合作開展研究，探究人類大腦中的1000億個神經元，并研究其實現的認知行為。 人類進入知識經濟時代，西歐國家在國家科學戰略規劃中部署認知科學！叭祟惽把乜茖W計劃”是一項跨國合作，同美國戰略防御計劃和歐洲尤里卡計劃一起被國際認為是三個重要計劃，認知科學是這個計劃的重要部分[6]。1996年，日本啟動了“腦科學時代”計劃。在這個計劃中，大腦的認知功能和信息處理是關鍵的研究項目。研究涉及人類認知功能的各個層次，包括感知、語言、運動、記憶、注意力、思維、情緒和意識。2000年，美國國家科學基金會和美國商務部共同資助了一個名為“提高人類素質的聚合技術”的項目，該項目確認了認知科學、納米技術、生物技術學和信息技術是四項前沿技術，認知科學更是*重要的發展領域。法國將神經科學研究選定為生命科學的十大主題之一。法國神經科學、認知科學、精神病學和神經病學研究所在2010年發表的研究報告顯示，研究所的神經科學研究包括兩個主題：①包括大腦感覺、識別、意識和行為的認知科學研究；②神經發育、表觀遺傳學、神經可塑性和神經修復的研究。德國神經科學研究項目的重點是德國聯邦教育與研究部執行的國家伯恩斯坦計算機神經科學研究網絡項目，項目包括自適應認知領域、認知動態過程和時空認知領域的研究。可以看到，認知科學受到發達國家的高度關注，被視為21世紀的焦點領域。 認知科學的研究內容包括研究人類大腦知覺、學習、記憶、思維、意識、情感等，是組成智能科學的重要部分。目前，來自全球各地的科學家在認知科學研究領域的各個部分進行了深入研究并取得了顯著的研究成果。 視覺是人和動物*重要的感覺，有關外部世界的80%的信息都是通過視覺獲得的。人類的視覺神經系統具有識別和處理各種外部視覺刺激的能力。視覺系統識別物體的過程主要包括視網膜成像、視覺信息的視神經傳導和大腦視覺皮層中的視覺形成。探究視覺系統接收、分析和識別視覺信號的認知機制是認知科學的重要前沿之一。機器人、無人駕駛等智能系統的一個核心功能是識別周圍的物體，用于圖像感知和識別的人工神經網絡就受到了人類視覺識別外部物體的過程和機制的啟發。目前對動態場景中物體的識別和跟蹤的研究可以為具有視覺障礙的人士提供一些基本的視覺能力，為視覺障礙人士的視覺恢復帶來希望。探索與人類感知、分析以及外部視覺刺激認知相關的神經機制，是揭開人類認知之謎重要的突破口之一。對于每個視覺對象，皮質中有幾個選擇性非常高的區域，人類視覺信息的高度智能處理依賴于多個腦區域的協作。在過去的30年里，功能性磁共振成像的開發幫助我們可以更加清楚
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