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精準(zhǔn)學(xué)習(xí)

2023-04-01 11:15 作者:不想說(shuō)話隨便說(shuō)點(diǎn)吧 0人讀過(guò) | 我要投稿

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編輯推薦

●在人類(lèi)面臨人工智能?chē)?yán)峻挑戰(zhàn)的今天，提供了一個(gè)再次激發(fā)人類(lèi)潛力的學(xué)習(xí)方式。

●基于人腦有效學(xué)習(xí)的四大核心支柱，為教育的應(yīng)用構(gòu)建了底層邏輯。

●解答了人腦相較于現(xiàn)行人工智能的獨(dú)特優(yōu)勢(shì)。為人類(lèi)與人工智能互學(xué)習(xí)、共進(jìn)化指明了方向,為教育、學(xué)習(xí)、醫(yī)學(xué)等知識(shí)行業(yè)、人工智能研究帶來(lái)了關(guān)鍵應(yīng)用指導(dǎo)。

●名家譯作。華東師范大學(xué)教育神經(jīng)科學(xué)研究所副主任、《教育生物學(xué)雜志》執(zhí)行主編周加仙領(lǐng)銜翻譯！

●大師推薦。中國(guó)科學(xué)院院士楊雄里，中國(guó)科學(xué)院院士唐孝威傾情做序。清華大學(xué)基礎(chǔ)科學(xué)講席教授、北京智源人工智能研究院首xi科學(xué)家劉嘉，北京師范大學(xué)認(rèn)知神經(jīng)科學(xué)與學(xué)習(xí)國(guó)家重dian實(shí)驗(yàn)室教授、長(zhǎng)江學(xué)者特聘教授薛貴，復(fù)旦大學(xué)類(lèi)腦智能科學(xué)與技術(shù)研究院副院長(zhǎng)王守巖，北京大學(xué)心理與認(rèn)知科學(xué)學(xué)院副教授、博士生導(dǎo)師孟祥芝，北京師范大學(xué)教授、博士生導(dǎo)師，兒童腦智發(fā)育與學(xué)習(xí)促進(jìn)研究領(lǐng)域?qū)＜依钛喾純A情推薦！

●湛廬文化出品。

內(nèi)容簡(jiǎn)介

●在以超大模型為基石的人工智能如ChatGPT的出現(xiàn)的今天，各類(lèi)知識(shí)不僅唾手可得、且其專(zhuān)業(yè)性可與一般專(zhuān)家比肩。在人類(lèi)歷史上，恐怕從沒(méi)有像今天這樣，如此急迫地需要重新定義學(xué)習(xí)。

●《精準(zhǔn)學(xué)習(xí)》打破了神經(jīng)生物學(xué)、計(jì)算機(jī)科學(xué)和認(rèn)知心理學(xué)的邊界，為我們揭示了人腦的自然學(xué)習(xí)法則，闡釋了人腦的學(xué)習(xí)能力相較現(xiàn)行人工智能的優(yōu)勢(shì)，提出了高xiao學(xué)習(xí)的4大核心支柱。迪昂用豐富且富有創(chuàng)新性的實(shí)驗(yàn)及示例，將深?yuàn)W難懂的認(rèn)知與腦科學(xué)知識(shí)，以大眾看得懂的方式娓娓道來(lái)。為人工智能、教育、醫(yī)學(xué)領(lǐng)域帶來(lái)關(guān)鍵應(yīng)用指導(dǎo)，提供了一個(gè)再次激發(fā)人類(lèi)潛力的學(xué)習(xí)方式。

●如果你是教育工作者和家長(zhǎng)，這本書(shū)讓你直達(dá)順應(yīng)孩子學(xué)習(xí)天性的本源，掌握指導(dǎo)孩子學(xué)習(xí)的根本法則；如果你是終身學(xué)習(xí)者，這本書(shū)能讓你明白學(xué)習(xí)的底層邏輯，重新認(rèn)識(shí)學(xué)習(xí)，從而更好地學(xué)習(xí)、提高學(xué)習(xí)效率；如果你是認(rèn)知神經(jīng)科學(xué)領(lǐng)域工作者或人工智能行業(yè)從業(yè)者，那更要趕快拿起這本書(shū)，跟隨迪昂，踏上探索人類(lèi)學(xué)習(xí)奧秘的旅程，去發(fā)現(xiàn)人腦學(xué)習(xí)原理與人工智能的共性和差異。

作者簡(jiǎn)介

斯坦尼斯拉斯·迪昂

●全世界具影響力的認(rèn)知神經(jīng)科學(xué)家之一，歐洲腦科學(xué)研究領(lǐng)域的領(lǐng)頭人，世界腦科學(xué)領(lǐng)域大師級(jí)的人物。

●美國(guó)國(guó)家科學(xué)院、法國(guó)科學(xué)院、英國(guó)科學(xué)院、歐洲科學(xué)院、比利時(shí)huang家科學(xué)與藝術(shù)學(xué)院等6個(gè)科學(xué)院院士，歐洲分子生物學(xué)組織成員，美國(guó)哲學(xué)會(huì)會(huì)士，法國(guó)教育部教育科學(xué)委員會(huì)主席。

●2014年，與其他兩位科學(xué)家共同獲得有“神經(jīng)科學(xué)界諾貝爾獎(jiǎng)”之稱(chēng)的“腦獎(jiǎng)”（The Brain Prize）。該獎(jiǎng)項(xiàng)在腦科學(xué)領(lǐng)域地位很高、分量很重，顯示了迪昂在神經(jīng)科學(xué)領(lǐng)域過(guò)人的天賦和巨大影響力。

●已在《自然》（Nature）《科學(xué)》（Science）等知名學(xué)術(shù)雜志上發(fā)表400多篇文章，其中70篇文章被引用超過(guò)500次，h指數(shù)高達(dá)173。是閱讀、數(shù)學(xué)、意識(shí)、學(xué)習(xí)領(lǐng)域公認(rèn)的專(zhuān)家。

精準(zhǔn)學(xué)習(xí)系列：《腦與意識(shí)》《腦與閱讀》《腦與數(shù)學(xué)》《精準(zhǔn)學(xué)習(xí)》

精彩書(shū)評(píng)

在對(duì)智力的紛繁定義中，學(xué)習(xí)無(wú)疑是zui核心的認(rèn)知成分。而學(xué)習(xí)的對(duì)象，理所當(dāng)然就是知識(shí)。但是，以超大模型為基石的人工智能如ChatGPT的出現(xiàn)，讓各類(lèi)知識(shí)不僅唾手可得，而且它的專(zhuān)業(yè)性可與一般專(zhuān)家比肩。于是，以知識(shí)為生的程序員、律師、醫(yī)生等“知識(shí)分子”第yi次面對(duì)可能失業(yè)的窘境，而“書(shū)中自有黃金屋”的古人智慧也將過(guò)時(shí)。不學(xué)知識(shí)，那我們應(yīng)當(dāng)學(xué)什么？在人類(lèi)的歷史上，恐怕從沒(méi)有像今天這樣，我們?nèi)绱思逼鹊匦枰匦露x學(xué)習(xí)的對(duì)象！認(rèn)知神經(jīng)科學(xué)家迪昂教授的《精準(zhǔn)學(xué)習(xí)》提供了一個(gè)再次激發(fā)人類(lèi)潛力的學(xué)習(xí)方式。由此，人類(lèi)與人工智能互學(xué)習(xí)、共進(jìn)化。

清華大學(xué)基礎(chǔ)科學(xué)講席教授，北京智源人工智能研究院首xi科學(xué)家劉嘉

學(xué)習(xí)是智能的核心，也是人腦zui偉大的才能。但什么才是真zheng的學(xué)習(xí)？迪昂站在心理學(xué)、腦科學(xué)、人工智能和教育學(xué)的交匯處，系統(tǒng)闡述了對(duì)學(xué)習(xí)的理解、人腦相較于AI在學(xué)習(xí)上的獨(dú)特優(yōu)勢(shì)，并提出了促進(jìn)人腦學(xué)習(xí)的科學(xué)方法。如果你也渴望理解、提升或者創(chuàng)造智能，一定不能錯(cuò)過(guò)這本書(shū)。

北京師范大學(xué)認(rèn)知神經(jīng)科學(xué)與學(xué)習(xí)國(guó)家重dian實(shí)驗(yàn)室教授，長(zhǎng)江學(xué)者特聘教授薛貴

閱讀這本書(shū)也是學(xué)習(xí)理論和反思實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)的過(guò)程，不斷反思自己學(xué)習(xí)的歷程、教育孩子的過(guò)程、指導(dǎo)學(xué)生的教學(xué)方法，是對(duì)自我的反思以及重新認(rèn)識(shí)個(gè)體與世界關(guān)系的過(guò)程。這本書(shū)對(duì)于認(rèn)識(shí)我們大腦的神奇學(xué)習(xí)能力、發(fā)展新的教育方法與理論，以及思考如何發(fā)展具有學(xué)習(xí)能力的人工智能深有啟發(fā)。

復(fù)旦大學(xué)類(lèi)腦智能科學(xué)與技術(shù)研究院副院長(zhǎng) 王守巖

迪昂博士是擅長(zhǎng)打破邊界的神經(jīng)科學(xué)大師，他總有辦法將人腦研究領(lǐng)域中碰到的復(fù)雜困境分解成可被理解的細(xì)致圖像。在《精準(zhǔn)學(xué)習(xí)》中，迪昂深刻闡釋了人腦的學(xué)習(xí)機(jī)制及高xiao學(xué)習(xí)的普適原則，精辟談?wù)摿藶槭裁慈四X的學(xué)習(xí)能力比現(xiàn)行人工智能更強(qiáng)。本書(shū)為教育、神經(jīng)科學(xué)、人工智能等領(lǐng)域帶來(lái)了關(guān)鍵指導(dǎo)。

北京大學(xué)心理與認(rèn)知科學(xué)學(xué)院副教授、博士生導(dǎo)師孟祥芝

斯坦尼斯拉斯·迪昂不僅是神經(jīng)科學(xué)領(lǐng)域的領(lǐng)軍者，還是一名杰出的思想傳播者。在《精準(zhǔn)學(xué)習(xí)》中，迪昂詳細(xì)闡釋了人腦學(xué)習(xí)的基本機(jī)制，將深?yuàn)W難懂的腦科學(xué)知識(shí)用大眾讀得懂的通俗語(yǔ)言娓娓道來(lái)?！毒珳?zhǔn)學(xué)習(xí)》是人腦如何學(xué)習(xí)的jue佳入門(mén)讀物，將讓每一個(gè)關(guān)注腦與學(xué)習(xí)的讀者獲益無(wú)窮。

北京師范大學(xué)教授、博士生導(dǎo)師，兒童腦智發(fā)育與學(xué)習(xí)促進(jìn)研究領(lǐng)域?qū)＜?李燕芳

有些概念雖然我們特別熟悉，但對(duì)它的定義卻是模糊不清的，“學(xué)習(xí)”就是這樣的一個(gè)概念。它很普遍，每個(gè)人都在學(xué)習(xí)，然而，它又像是一個(gè)黑匣子。迪昂打開(kāi)了它，揭示了里面令人敬畏的秘密……迪昂在《精準(zhǔn)學(xué)習(xí)》這本書(shū)中對(duì)人腦的基本機(jī)制做了系統(tǒng)的解釋。它是一本ji好的、讓大眾了解大腦如何學(xué)習(xí)的入門(mén)讀物。

《紐約時(shí)報(bào)》

對(duì)于教育工作者、家長(zhǎng)和其他對(duì)如何有效學(xué)習(xí)感興趣的人來(lái)說(shuō)，《精準(zhǔn)學(xué)習(xí)》都是一本極富啟發(fā)性的書(shū)。

《出版人周刊》

精彩書(shū)摘

第一部分什么是學(xué)習(xí)

從本質(zhì)上講，智能可以被視為將非結(jié)構(gòu)化的信息轉(zhuǎn)化為有用的、可操作的知識(shí)的過(guò)程。

—德米斯 · 哈薩比斯( Demis Hassabis )，人工智能公司 DeepMind 創(chuàng)始人

什么是學(xué)習(xí)？在拉丁語(yǔ)系的許多語(yǔ)言中，“學(xué)習(xí)”與“理解”有著相同的詞根：法語(yǔ)為 apendre，西班牙語(yǔ)和葡萄牙語(yǔ)為 aprender……的確，學(xué)習(xí)就是抓住現(xiàn)實(shí)的一個(gè)碎片，捕捉它并將它帶進(jìn)我們的腦。在認(rèn)知科學(xué)中，學(xué)習(xí)是在腦中逐步形成外部世界的內(nèi)部模型。通過(guò)學(xué)習(xí)，那些觸動(dòng)我們感官的原始數(shù)據(jù)被轉(zhuǎn)換成經(jīng)過(guò)深思熟慮之后產(chǎn)生的想法，抽象到足以在新的場(chǎng)景下被重復(fù)使用，成為描繪現(xiàn)實(shí)的微縮模型。

腦和機(jī)器中這樣的內(nèi)部模型是如何生成的？在接下來(lái)的章節(jié)里，我們將回顧人工智能和認(rèn)知科學(xué)關(guān)于這個(gè)問(wèn)題的研究。當(dāng)我們學(xué)習(xí)時(shí)，信息的表征形式是如何變化的？我們?nèi)绾尾拍茉谌魏斡袡C(jī)體、人類(lèi)、其他動(dòng)物或機(jī)器所共有的水平上理解它呢？通過(guò)回顧工程師為了讓機(jī)器學(xué)習(xí)而設(shè)計(jì)的各種策略，我們將逐步勾勒出嬰兒在學(xué)習(xí)看、說(shuō)和寫(xiě)時(shí)必須進(jìn)行的驚人計(jì)算能力的清晰圖景。事實(shí)上，正如我們將要看到的那樣，嬰兒的腦擁有非凡的能力：盡管目前的學(xué)習(xí)算法取得了成功，但它也僅僅捕捉到了人腦能力的一小部分而已。通過(guò)了解機(jī)器為什么不能理解“隱喻”，以及

人腦的什么地方使嬰兒勝過(guò)了最強(qiáng)大的計(jì)算機(jī)，我們就能準(zhǔn)確地定義學(xué)習(xí)是什么了。

第 1 章學(xué)習(xí)的7個(gè)定義

什么是學(xué)習(xí)？我的第一個(gè)，也是最籠統(tǒng)的關(guān)于學(xué)習(xí)的定義是：學(xué)習(xí)是在腦中形成外部世界的內(nèi)部模型。

你可能沒(méi)有意識(shí)到，但是你的腦已經(jīng)存儲(chǔ)了數(shù)以千計(jì)的外部世界的內(nèi)部模型。它們就像微縮模型，或多或少地忠于它們所代表的現(xiàn)實(shí)。打個(gè)比方，我們所有人的腦中都有一張關(guān)于自己家和附近街區(qū)的思維地圖。我們要做的就是閉上眼睛，調(diào)動(dòng)思維來(lái)回想它們。當(dāng)然，沒(méi)有人生來(lái)就擁有這種思維地圖，我們必須通過(guò)學(xué)習(xí)來(lái)獲得它。

這類(lèi)心理模型非常豐富，而且絕大多數(shù)是在無(wú)意識(shí)中生成的，超出了我們的想象。例如，你有一個(gè)龐大的英語(yǔ)心理模型幫助你理解你所閱讀的詞語(yǔ)，你可以猜測(cè)出來(lái) plastovski 不是英語(yǔ)單詞、swoon 和 wistful 是，而 dragostan 有可能是。你的腦中還有多個(gè)有關(guān)身體的模型，用于繪制你四肢的位置，并引導(dǎo)它們保持平衡。某些模型編碼了你對(duì)物體的認(rèn)知和你與他們的互動(dòng)，比如如何握筆、寫(xiě)字或騎自行車(chē)。你的腦中甚至還有記錄別人思想的模型，類(lèi)似一個(gè)龐大的心理目錄，里面有與你關(guān)系密切的人的信息，包括他們的外形、聲音、品味和他們的怪癖。這些模型可以對(duì)我們周?chē)摹坝钪妗边M(jìn)行非常逼真的模擬。你有沒(méi)有注意到，你的腦有時(shí)會(huì)投射出最真實(shí)的虛擬世界，在那里，你可以走動(dòng)、跳舞、去到新的地方、進(jìn)行愉快的對(duì)話或者感受到強(qiáng)烈的情感？這些都是你的夢(mèng)境！令人著迷的是，我們夢(mèng)境中出現(xiàn)的所有想法，無(wú)論它們多么復(fù)雜，都只是我們內(nèi)在心理模型隨意呈現(xiàn)的產(chǎn)物。

我們醒著的時(shí)候也在做真實(shí)世界的夢(mèng)，腦不斷地向外界投射假設(shè)和解釋構(gòu)成的框架。這是因?yàn)橥干涞轿覀円暰W(wǎng)膜上的每一個(gè)影像都是模棱兩可的。例如，每當(dāng)我們看到一個(gè)盤(pán)子時(shí)，投射到視網(wǎng)膜上的影像就與無(wú)限多的橢圓形兼容。我們看到的盤(pán)子是圓形的，事實(shí)上原始的感官數(shù)據(jù)是橢圓形，這是因?yàn)槲覀兊哪X提供了額外的數(shù)據(jù)，它已經(jīng)了解到圓形是最有可能的解釋。在幕后，我們的感官區(qū)域在不停地計(jì)算概率，只有最可能的模型才會(huì)進(jìn)入我們的意識(shí)。正是腦的投射賦予來(lái)自我們感官的數(shù)據(jù)流以意義。假如沒(méi)有內(nèi)部模型，原始的感官輸入是沒(méi)有任何意義的。

學(xué)習(xí)使我們的腦能夠抓住之前被遺漏的現(xiàn)實(shí)片段，并利用它來(lái)構(gòu)建新的世界模型。這個(gè)現(xiàn)實(shí)片段可以是歷史、生物學(xué)或城市地圖等任何真實(shí)世界的存在。但我們的腦也會(huì)學(xué)習(xí)繪制我們身體內(nèi)部的現(xiàn)實(shí)情況，就像我們學(xué)習(xí)協(xié)調(diào)我們的動(dòng)作、集中注意力去拉小提琴一樣。在這兩種情況下，我們的腦都將一個(gè)新的外在現(xiàn)實(shí)內(nèi)化了進(jìn)來(lái)，它調(diào)整自己的回路，以適應(yīng)一個(gè)之前沒(méi)有接觸過(guò)的領(lǐng)域。

當(dāng)然，這樣的調(diào)整必須恰到好處。學(xué)習(xí)的內(nèi)核就在于它適應(yīng)外部世界和糾正錯(cuò)誤的能力。但是，當(dāng)學(xué)習(xí)者在家附近迷路、從自行車(chē)上摔下來(lái)、輸?shù)粢槐P(pán)棋或者拼錯(cuò)ecstasy時(shí)，他的腦怎么“知道”如何去更新內(nèi)部模型呢？我們接下來(lái)將講述7個(gè)關(guān)鍵的觀點(diǎn)，它們是當(dāng)今機(jī)器學(xué)習(xí)算法的核心。這些觀點(diǎn)同樣適用我們腦的學(xué)習(xí)，是對(duì)“學(xué)習(xí)”的7個(gè)不同定義。

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前言/序言

我們腦中最偉大的才能:學(xué)習(xí)能力

2009年9月，一個(gè)不同尋常的孩子徹底改變了我的學(xué)習(xí)觀念。我當(dāng)時(shí)正在參觀巴西利亞的莎拉醫(yī)院(Sarah Hospital)。這是一家神經(jīng)康復(fù)中心，白色建筑的設(shè)計(jì)靈感來(lái)自?shī)W斯卡·尼邁耶(Oscar Niemeyer)，我的實(shí)驗(yàn)室已經(jīng)與他們合作了大約10年。醫(yī)院的主任露西婭·布拉加(Lucia Braga)帶我去見(jiàn)了她的患者費(fèi)利佩，一個(gè)只有 7 歲的小男孩。費(fèi)利佩從出生起有一半的時(shí)間都是在醫(yī)院的病床上度過(guò)的，露西婭向我講述了他 4 歲時(shí)在大街上被槍擊的全部過(guò)程。不幸的是，這在巴西并不少見(jiàn)。流彈切斷了他的脊髓，使他近乎癱瘓。子彈還破壞了他大腦的視覺(jué)區(qū)域：費(fèi)利佩完全失明了。為了幫助費(fèi)利佩呼吸，醫(yī)生為他做了氣管切開(kāi)術(shù)。3年多來(lái)，費(fèi)利佩一直住在病房里，被禁錮在他僵硬不動(dòng)的身體這個(gè)“棺材”里。

在去往費(fèi)利佩病房的走廊里，我為自己將要面對(duì)一個(gè)殘缺的孩子做了很多心理準(zhǔn)備。然后我見(jiàn)到了他……費(fèi)利佩和其他 7 歲的孩子一樣，是個(gè)可愛(ài)的小男孩—健談，活力十足，對(duì)每件事都充滿好奇。他的語(yǔ)言表達(dá)流暢、詞匯量豐富，還淘氣地問(wèn)我一些關(guān)于法語(yǔ)單詞的問(wèn)題。我了解到費(fèi)利佩一直對(duì)語(yǔ)言充滿熱情，他會(huì)說(shuō)葡萄牙語(yǔ)、英語(yǔ)和西班牙語(yǔ)。費(fèi)利佩從不錯(cuò)過(guò)豐富自己三語(yǔ)詞匯量的機(jī)會(huì)。雖然雙目失明、臥床不起，但費(fèi)利佩熱衷于寫(xiě)小說(shuō)，沉浸在自己的幻想中，醫(yī)院團(tuán)隊(duì)鼓勵(lì)他走這條路。僅僅幾個(gè)月的時(shí)間，他就學(xué)會(huì)了向助理醫(yī)師口述自己的故事，然后使用聯(lián)結(jié)電腦和聲卡的特殊鍵盤(pán)自己記錄下了這些故事。兒科醫(yī)生和語(yǔ)言治療師輪流陪在他的床邊，把他的作品轉(zhuǎn)譯成了盲人專(zhuān)用的點(diǎn)字書(shū)，書(shū)中還配有浮雕插圖。他自豪地用手指—他

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