Information Theory and the Brain pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:

作者:Baddeley, Roland (EDT)/ Hancock, Peter (EDT)/ Foldiak, Peter (EDT)

出品人:

页数:360

译者:

出版时间:2008-12

价格:$ 82.49

装帧:

isbn号码:9780521087865

丛书系列:

图书标签:

• 信息论
• 神经科学
• 认知科学
• 大脑
• 计算神经科学
• 信息处理
• 熵
• 贝叶斯推断
• 机器学习
• 神经编码

《认知编织：信息、大脑与意识的交响》 前言 我们的大脑，这个由数十亿神经元组成的宇宙，是存在过的最复杂、最迷人的结构。它让我们感知世界，思考宇宙，体验情感，并创造出我们所理解的一切。但这个神奇的器官是如何运作的？它是如何将零散的感官输入转化为连贯的意识体验？“信息”——这个看似抽象的概念——在其中扮演着怎样的核心角色？ 《认知编织：信息、大脑与意识的交响》旨在深入探讨信息理论如何为我们理解大脑的奥秘提供一套强大的分析工具。本书并非一本直接讲述信息理论在具体神经科学研究中应用的教科书，而是一次对信息本质及其与认知功能之间深刻关联的哲学性与科学性探索。我们将从信息论的基石出发，逐步构建一个理解大脑工作的框架，并在此过程中揭示其背后蕴含的深刻洞见。 第一章：信息是什么？意义的源泉 在深入大脑之前，我们必须先澄清“信息”这一核心概念。克劳德·香农的开创性工作奠定了信息论的基础，他将信息定义为“消除不确定性的量”。然而，对于我们理解大脑而言，信息的意义远不止于此。 本章将回顾信息论的起源，包括熵、信道容量等基本概念。但我们将更进一步，探讨信息的“语义”层面——即信息所承载的意义。大脑并非被动地接收信号，而是主动地解释、组织和构建意义。我们将审视信息如何从纯粹的物理信号（如神经脉冲的频率和时序）转化为具有实际意义的感知、记忆和思想。例如，一张图像对大脑而言，不仅仅是像素值的集合，它承载着物体、场景、情绪等丰富的语义信息。我们将思考，在神经系统中，这种从“符号”到“意义”的转化过程是如何实现的，以及信息论的框架能否帮助我们量化和理解这种转化。 第二章：大脑作为信息处理器：编码、解码与传递 大脑无疑是一个巨大的信息处理器。从视觉皮层处理光线信息，到听觉皮层解码声波，再到运动皮层组织肌肉指令，信息在神经网络中不断地编码、解码和传递。 本章将聚焦于大脑中信息处理的机制。我们将探讨神经元如何将外部刺激转化为神经冲动，以及这些冲动如何在神经网络中传播。这里，“编码”不仅仅指信号的数字化，更在于其组织方式、时序模式以及群体放电的特性。例如，神经元对特定方向的感知可能通过特定神经元的激活来编码，或者通过神经元群体对该方向的反应模式来编码。我们将讨论信息如何在不同的脑区之间传递，以及“信道”——例如神经纤维束——的容量如何限制信息的有效传输。我们将思考，大脑是否采用了类似于信息论中的纠错码机制来确保信息的准确传递，以及信息在传递过程中可能发生的失真和丢失。 第三章：学习与记忆：信息的存储与检索 学习是改变大脑信息处理方式的关键过程，而记忆则是大脑存储和检索这些信息的能力。神经可塑性——神经连接的强度和模式会随着经验而改变——是大脑学习和记忆的生物学基础。 本章将深入研究学习和记忆的信息论视角。我们将探讨经验如何改变神经网络的结构和功能，从而“存储”信息。这可能表现为突触强度的改变、新突触的形成，甚至神经回路的重塑。我们将思考，记忆是否可以被看作是对特定信息模式的编码和存储，而检索过程则是对这些模式的重新激活。信息论的视角能否帮助我们理解记忆的容量限制、遗忘的机制，以及信息的关联和泛化能力？例如，为什么我们能够从部分线索回忆起完整的事件？这是否涉及信息检索中的模式匹配和推理？ 第四章：决策与预测：信息的应用与推理 大脑不仅仅是被动地处理信息，它更是主动地利用信息来指导行为、做出决策并预测未来。每时每刻，我们都在根据接收到的信息，对可能的行动及其后果进行权衡。 本章将探讨信息在决策和预测中的作用。我们将审视大脑如何利用当前信息和过往经验来评估不同选项的潜在价值，并在此基础上做出最优选择。这涉及到概率推理、风险评估以及不确定性下的决策。信息论的框架可以帮助我们理解大脑如何处理不确定性，以及如何最大化预期效用。我们将思考，大脑是否运用了类似贝叶斯推断的机制来更新其对世界的信念，并基于这些信念进行预测。未来的事件，即使尚未发生，也早已被大脑的信息模型所“预测”。 第五章：意识的涌现：从信息到体验 意识——我们主观的、有意识的体验——是神经科学中最深奥的谜团之一。从海量的神经活动中，如何涌现出连贯的自我意识和对世界的感知？ 本章将尝试从信息论的视角来探讨意识的本质。我们将审视意识是否可以被理解为一种特定类型的信息整合、处理或表征。是否存在某些信息处理的计算特性或组织原则，是产生意识的必要条件？例如，信息整合理论（Integrated Information Theory, IIT）提出，一个系统之所以有意识，是因为它能够整合大量信息，并且这种整合是不可约的。我们将讨论，信息论的工具能否帮助我们量化和理解这种“信息整合度”，以及它与意识体验之间的关系。我们也将思考，信息论是否能帮助我们理解“自我”是如何作为一种信息结构在大脑中形成的。 第六章：信息、噪声与大脑的效率 任何信息处理系统都不可避免地会受到噪声的影响。大脑也不例外，神经活动本身就充满随机性。然而，大脑却能在噪声的干扰下，实现惊人的信息处理效率。 本章将聚焦于信息、噪声以及大脑的效率之间的关系。我们将探讨大脑如何利用和甚至“操纵”噪声来增强其信息处理能力。例如，在某些情况下，适度的随机性反而可以帮助大脑跳出局部最优解，找到更优的解决方案。我们将审视大脑如何通过冗余编码、并行处理以及其他机制来对抗噪声，确保信息的可靠传递。信息论的视角可以帮助我们量化大脑的“信息传输效率”，并理解其在进化过程中所面临的权衡。 结论：信息之网编织的未来 《认知编织：信息、大脑与意识的交响》的最终目标是提供一个更广阔的视角，让我们能以全新的方式审视大脑。信息论不仅仅是一种数学工具，它更是一种概念框架，能够帮助我们理解大脑作为一个复杂的、动态的、信息处理系统的根本原理。 本书的探索并非为了提供明确的答案，而是为了激发更深层次的思考。通过将信息论的洞见与神经科学的发现相结合，我们得以窥见大脑这座神秘殿堂的宏伟图景。我们相信，对信息在生命体，尤其是在大脑中扮演的角色进行更深入的理解，将为我们揭示认知、意识乃至生命本身的奥秘铺平道路。未来的研究将继续在这片交叉领域中探索，编织出更精妙的认知之网，演奏出更和谐的大脑交响。

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