脑与非线性动力学

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出版者:科学出版社
作者:刘曾荣
出品人:
页数:259
译者:
出版时间:2006-1
价格:45.00元
装帧:简裝本
isbn号码:9787030159359
丛书系列:
图书标签:
  • 脑科学
  • 交叉学科
  • 非线性
  • 神经科学
  • 系统
  • P/Q/V/X
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具体描述

《脑与非线性动力学》把大脑活动看成一个复杂系统的演化,提出了以复杂系统理论中的复杂性和非线性为研究工具,开展大脑活动研究的一种新的交叉方法。全书主要包含四部份内容:从生物学角度介绍了神经系统的有关知识;介绍复杂系统的一些主要结果和常用分析方法;用非线性方法分析脑电的分形结构以及利用脑电分析大脑皮层中各部分信息传输的特征。

《脑与非线性动力学》包括了从事这类交叉研究所需的基础知识,包括生物学知识、非线性和复杂系统理论以及脑电处理技巧。还比较全面介绍了散落在各种文献中重要实验结果,以了解进行这类交叉研究的合理性。最后本书给出了己有结果以及预测可能进行的具体研究方向。

《脑与非线性动力学》是一部引人入胜的书籍,它深入探讨了人类大脑这一世界上最复杂、最迷人的系统,并将其置于非线性动力学的框架下进行审视。这本书并非关于脑科学的入门指南,也不是一本详述神经元活动的教科书,而是旨在揭示隐藏在大脑运作深处的、涌现性的、动态的规律。 本书的核心在于“非线性动力学”。不同于线性系统那样简单、可预测的因果关系,非线性系统表现出复杂、非直观的响应。微小的初始条件变化可能导致截然不同的结果,系统可能展现出混沌、分形、吸引子等有趣的现象。作者将这些理论工具巧妙地应用于理解大脑的功能。 那么,这本书具体会涉及哪些方面呢? 首先,它会重塑我们对大脑功能的理解。我们习惯于将大脑视为一系列离散的模块或线路,但《脑与非线性动力学》会展现一种更整合、更具流动性的视角。它会强调大脑作为一个整体,其功能是各部分相互作用、动态演化的结果,而非简单的叠加。例如,意识、学习、记忆,这些复杂的大脑活动,在非线性动力学的框架下,可能被看作是系统从一个状态向另一个状态的转化,或者是在复杂吸引子上的稳定行为。 其次,这本书将深入剖析大脑中的“涌现”现象。涌现是指整体系统展现出的、无法简单从其组成部分性质推导出来的宏观特性。例如,单个神经元本身并不“思考”,但成千上万个神经元的复杂交互却能产生思维。非线性动力学正是理解涌现现象的有力工具。作者可能会通过具体的模型和数学概念,解释大脑如何通过非线性耦合和反馈机制,从微观的神经活动中涌现出宏观的认知功能,如感知、决策、情绪等。 对大脑活动的动力学分析将是本书的一大亮点。大脑并非静止不变,其活动时刻处于动态变化之中。脑电图(EEG)、脑磁图(MEG)等技术记录下的脑信号,往往展现出复杂的、看似随机的波动。非线性动力学能够帮助我们从这些看似杂乱的信号中识别出潜在的模式和规律。本书可能会介绍诸如相空间重构、Lyapunov指数、熵等概念,用以量化大脑活动的复杂性、确定性混沌以及信息处理的效率。例如,研究睡眠的不同阶段,或者在执行不同认知任务时,大脑活动的动力学特征可能会发生显著变化,而这些变化可以被非线性动力学模型捕捉和解释。 本书还会探讨非线性动力学在理解大脑疾病方面的潜力。许多神经系统疾病,如癫痫、帕金森病、阿尔茨海默病等,都伴随着大脑活动的异常模式。这些异常模式,从非线性动力学的角度看,可能是系统进入了不稳定的状态、分岔点,或者出现了新的、非正常的吸引子。通过分析疾病状态下大脑活动的动力学特征,我们可能能够更早地诊断疾病,甚至开发出新的治疗策略,例如通过外部刺激来引导大脑回到健康的状态。 跨学科的融合是本书的另一重要特征。非线性动力学的概念源于物理学、数学等领域,但其应用已经渗透到生物学、经济学、社会学等多个学科。《脑与非线性动力学》将有效地连接这些领域。它可能会借鉴物理学中的相变理论来解释大脑状态的切换,利用混沌理论来理解信息编码的鲁棒性,或者运用分形几何来描述神经结构的复杂性。这种跨学科的视角,能够为理解大脑提供更广阔的视野和更深刻的洞察。 本书的潜在读者群非常广泛。无论是对神经科学充满好奇的普通读者,还是正在进行脑科学研究的科学家、工程师,抑或是对复杂系统理论感兴趣的学者,都能从中获益。对于神经科学家而言,它提供了一种新的分析工具和理论框架;对于数学和物理领域的学者,它提供了一个极具挑战性和潜力的应用领域。 总而言之,《脑与非线性动力学》将带领读者踏上一段探索大脑奥秘的非凡旅程。它不是简单地罗列大脑的事实,而是揭示隐藏在这些事实背后的动力学原理。通过运用非线性动力学的强大工具,本书旨在帮助我们更深入地理解大脑的复杂性、动态性以及其作为复杂生命系统的内在规律,为我们揭示心智的起源和运作机制提供一种全新的、令人振奋的视角。它鼓励读者超越传统的二元对立思维,以一种更全局、更动态的方式来审视我们最宝贵、最神秘的器官——大脑。

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读后感

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用户评价

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我一直对人类的记忆机制非常好奇,而这本书给了我一个非常深入的解答。作者并没有将记忆简单地看作是信息存储,而是将其视为一个动态的、不断重构的过程。他将“非线性动力学”应用于记忆的形成、巩固和遗忘,解释了为什么有些记忆会非常清晰,而有些则会随着时间的推移而模糊。书中关于“联想记忆”的描述,让我对记忆的储存方式有了全新的认识。它并非像电脑的硬盘那样,将信息孤立地存储起来,而是通过大量的连接和反馈回路,将不同的信息相互关联起来。这种非线性的关联方式,使得记忆具有极强的灵活性和创造性,但也意味着记忆的提取并非总是精确的。作者还探讨了遗忘的积极作用,以及它如何帮助我们优化大脑的存储空间,避免信息的过载。阅读这些章节,我感觉自己就像是在探索大脑的“信息网络”,理解信息是如何在其中流动、被编码、被提取的。它让我对自己的记忆力有了更深的理解,也更加珍视那些被大脑珍藏起来的宝贵经历。

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我对“决策”过程的理解,在这本书的引导下得到了极大的拓展。传统上,我们可能会认为决策是一个理性计算的过程,但作者却揭示了大脑在决策过程中所扮演的复杂角色,以及“非线性动力学”在这种过程中的重要作用。书中关于“风险评估”、“情绪影响”以及“直觉”的分析,都让我耳目一新。他解释了为什么我们在面对不确定性时,会做出看似不合逻辑的选择,以及情绪如何干扰我们的理性判断。这些现象,都可以用大脑内部的非线性反馈回路来解释。例如,某个微小的负面情绪信号,可能会被放大,导致我们对某个选项产生过度的规避心理。作者还探讨了“眼动追踪”和“脑电图”等技术如何帮助我们理解决策过程中的大脑活动,以及如何通过模拟大脑的决策过程来开发更智能的AI系统。阅读这些章节,我不仅对自己日常的决策行为有了更深的认识,也开始思考如何更好地管理自己的情绪,做出更明智的选择。它让我明白,决策并非简单的“是”或“否”,而是一个复杂而动态的心理过程。

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在阅读这本书之前,我一直认为科学和艺术是两个截然不同的领域。然而,这本书的作者似乎有意模糊了这种界限。他对于大脑艺术创作、音乐感知以及情感表达的探讨,充满了诗意和想象力。书中不仅解释了大脑是如何处理视觉和听觉信息,更是深入分析了这些信息如何引发我们的情感反应,如何激发我们的创造力。我尤其印象深刻的是关于“模式识别”的章节。大脑之所以能够欣赏艺术,很大程度上是因为它能够从复杂的视觉或听觉信息中识别出有意义的模式,并将其与我们已有的经验和情感联系起来。而“非线性动力学”则为理解这些模式的产生和演变提供了理论基础。作者用非常精妙的比喻,将抽象的数学模型与具体的艺术作品联系起来,让人不由得惊叹大脑的奇妙之处。它让我重新认识到,科学不仅是冰冷的数字和公式,更是对生命本身奥秘的探索,这种探索本身就充满了艺术的美感。这本书让我对人类的创造力有了更深的敬畏,也让我开始思考,我们与生俱来的艺术感知能力,是否也与大脑的非线性动力学特性息息相关。

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这本书的封面设计就足够吸引人,一种深邃而又抽象的图案,让人联想到复杂的神经网络和宇宙的奥秘。我第一次翻开它,就被书中关于“脑”的描写深深吸引。作者没有拘泥于解剖学上对大脑的细致描绘,而是从信息处理、模式识别、决策制定等更宏观的层面去剖析我们思维的运作机制。它不仅仅是在讲述大脑的功能,更是在探寻大脑的“本质”——那个能够产生意识、创造思想的奇妙系统。书中对于神经元之间的连接、信号的传递方式,以及这些连接如何形成复杂的网络,都有着非常生动形象的阐述。我尤其喜欢其中关于“涌现”的概念,它解释了为什么简单的神经元单元能够组合成如此复杂而有智能的整体,这种从简单到复杂的演变过程,在我看来,就是生命最令人着迷的地方之一。同时,作者也巧妙地将一些前沿的科学研究成果融入其中,比如基因对大脑发育的影响,以及环境因素如何塑造我们的大脑。阅读的过程中,我仿佛能够感受到自己大脑中正在发生的这一切,一种全新的视角来审视我们自己,这种体验是难以言喻的。书中的语言流畅且富有哲思,即使是对于我这样并非专业人士的读者,也能感受到其中蕴含的深刻智慧,它鼓励我不断去思考,去探索,去理解我们这个最神秘的器官。

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从这本书的字里行间,我感受到了作者对于科学探索的热情,以及他对我们大脑这个宇宙中最复杂系统的好奇。他以一种非常开放和包容的态度,探讨了“非线性动力学”在理解大脑功能上的巨大潜力,同时也承认了当前研究的局限性。书中对于“计算神经科学”和“人工智能”的讨论,让我看到了未来科技发展的方向。作者认为,通过模拟大脑的非线性动力学特性,我们可以创造出更具智能和适应性的AI系统。同时,对AI的研究反过来也能够帮助我们更深入地理解大脑。这种跨学科的融合,让我看到了科学研究的无限可能。我尤其被书中关于“模拟人脑”的宏大愿景所吸引,虽然这仍然是一个遥远的梦想,但这本书提供了一个坚实的理论基础。它让我对接下来的科学研究充满了期待,也让我开始思考,人类的未来将如何与人工智能携手共进,共同探索生命的奥秘。

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这本书给我的感受,远不止于知识的增长,更是一种思维方式的重塑。作者在探讨大脑的功能时,并没有局限于孤立的单元,而是强调了系统性的视角。他将大脑视为一个高度互联的动力学系统,其中的各个部分相互影响、相互制约,共同构成了我们丰富多彩的内心世界。我尤其喜欢他对于“自组织”和“适应性”的论述。大脑并非一个被动接收信息的机器,而是一个能够根据外部环境和内部状态不断调整自身结构和功能的活跃系统。书中对于学习过程的解释,就很好地体现了这一点。每一次新的学习经历,都会在神经网络中留下痕迹,改变连接的强度,从而影响我们未来的行为和思考方式。这种动态的、不断演变的过程,正是“非线性动力学”的魅力所在。它解释了为什么我们能够从经验中学习,为什么我们会产生习惯,甚至为什么我们会改变自己的想法。作者用非常优雅的语言,将这些复杂的概念描绘得既科学又富有人文关怀。阅读过程中,我不断反思自己的学习和成长经历,书中提供的理论框架,为我理解这些过程提供了全新的视角,也让我更加珍惜每一次学习的机会。

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尽管书名中带有“非线性动力学”,我最初接触时,对这个概念并没有太清晰的认识。然而,随着阅读的深入,我逐渐领悟到,这正是作者想要揭示的关于大脑运作的核心原理。传统的科学研究往往倾向于线性思维,即因果关系明确,输入与输出成比例。但大脑显然不是这样工作的。它充满了反馈回路,信号的微小变化可能引发巨大的、不可预测的反应,这种“蝴蝶效应”在书中得到了充分的解释。作者通过大量的实例和类比,将抽象的数学模型变得生动易懂。我特别被书中关于混沌理论在认知过程中的应用所吸引。它解释了为什么有时我们会突然产生灵感,或者为什么记忆会以一种似乎随机的方式被触发。这种非线性的特质,使得大脑的运作充满了活力和创造力,但也带来了研究上的巨大挑战。作者在书中并没有回避这些挑战,而是通过对各种非线性动力学方程的介绍,展示了科学家们如何尝试理解这些复杂的系统。阅读这本书,我感觉自己像是走进了一个全新的科学领域,它颠覆了我对许多事物运作方式的认知,也让我对科学研究的边界有了更深的认识。它不仅仅是关于大脑,更是关于宇宙中普遍存在的复杂系统。

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这本书对于“意识”的探讨,无疑是其中最引人入胜的部分之一。作者并没有给出最终的答案,而是通过对大脑神经活动模式的分析,以及“非线性动力学”理论的应用,为我们提供了一个理解意识起源的可能路径。他将意识描述为一个复杂而动态的系统涌现,而非某个特定区域的产物。书中关于“全局工作空间理论”的介绍,让我对意识的产生机制有了更清晰的认识。它认为,意识是信息在不同脑区之间广泛传播和整合的结果。而这种传播和整合过程,恰恰体现了大脑的非线性动力学特性。微小的神经信号变化,可能通过复杂的反馈回路,最终影响整个大脑的状态,从而产生我们所感受到的意识。作者还探讨了不同脑状态(如睡眠、梦境、冥想)下的意识变化,以及它们与大脑动力学模式之间的关系。阅读这些章节,我仿佛置身于哲学与科学的交汇点,对“我”的存在有了更深刻的思考。它让我明白,意识的神秘并非不可触及,而是隐藏在那些我们尚未完全理解的复杂系统中。

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阅读这本书,我仿佛进行了一场关于“心智”的旅程。作者通过“非线性动力学”这个独特的视角,带领我深入探索了我们思想的本质,以及情绪、感知、认知和意识是如何相互关联、相互作用的。他并没有试图将所有现象都归结为简单的因果关系,而是强调了系统性、涌现性和反馈回路的重要性。书中对于“自洽性”和“信息熵”等概念的运用,让我对心智的复杂性有了更深的理解。它让我认识到,我们的心智并非一个静态的实体,而是一个不断变化、不断演进的动态系统。这种动态性,恰恰是“非线性动力学”所描绘的。我尤其喜欢作者对于“内在模型”的探讨,它解释了我们如何通过大脑内部的模型来理解和预测外部世界。而这些模型的构建和更新,正是大脑非线性动力学特性的体现。这本书给我带来的,不仅是知识的增长,更是一种对自身心智的深刻洞察,它鼓励我以一种更开放、更包容的态度去理解自己和他人的内心世界。

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这本书关于“学习”的阐述,颠覆了我过往的认知。我一直以为学习就是知识的灌输和记忆,但作者却将学习描述为一个动态的、不断调整自身结构的过程,而“非线性动力学”正是理解这一过程的关键。他认为,学习并非简单的信息输入,而是神经元之间连接强度的改变,以及新的连接的形成。这种改变并非线性的,而是受到各种因素的影响,包括经验、情绪、甚至是环境的细微变化。书中关于“神经网络模型”的介绍,让我看到了大脑是如何通过“试错”和“强化”来学习的。那些能够带来积极反馈的连接会被加强,而那些无效的连接则会被削弱。这种非线性的学习机制,使得大脑能够适应各种复杂而变化的环境。我尤其喜欢作者对于“迁移学习”的探讨,它解释了为什么我们能够将从一个领域学到的知识应用到另一个领域,而这种迁移能力,正是大脑非线性特性的体现。阅读这些章节,我不仅对自己的学习能力有了更深的理解,也开始更加积极地拥抱新的学习机会,因为我知道,每一次学习都在重塑着我的大脑。

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2007-5-11 11:17:19借书

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