关键的创新之处的。
不知读者对第 4 章里皮茨和麦卡洛克所做的“蛙眼实验”是否还有印象,在 1958 年,与皮茨和麦卡洛克进行蛙眼实验仅相差不到两年时间,加拿大神经生物学家大卫·休伯尔(David Hubel,1926—2013)和美国神经生物学家托斯坦·威泽尔(Torsten Wiesel,1924—)在约翰·霍普金斯大学的实验室里也进行着一场过程与蛙眼实验几乎一模一样的脑科学实验,只是他们把实验的对象从青蛙换成了小猫。
两个实验的过程虽然有很多相似的地方,但是休伯尔和威泽尔的实验目标与皮茨、麦卡洛克的完全不同:皮茨和麦卡洛克希望通过蛙眼实验证实大脑应当是人体信息处理的唯一器官,思考是集中在大脑中完成的,眼睛不会参与认知;而休伯尔和威泽尔希望证明人脑的认知是分层的。
具体来说,休伯尔和威泽尔的实验是研究瞳孔区域与大脑皮层神经元的对应关系,他们期望能够证明一个猜测:位于后脑皮层的不同视觉神经元与瞳孔所受刺激之间存在某种对应关系。一旦瞳孔受到某种刺激,后脑皮层的某一部分神经元就会活跃。他们在猫的后脑头骨上开了一个 3 毫米的小洞,向洞里插入电极,测量神经元的活跃程度。经历了很多天反复的、枯燥的实验,同时牺牲了很多只可怜的小猫后,他们终于发现了一种被命名为“方向选择性细胞”(Orientation Selective Cell)的神经元细胞。当瞳孔发现了眼前的物体的边缘,而且这个边缘指向某个方向时,这种神经元细胞就会活跃。
这个发现不仅令休伯尔和威泽尔分享了 1981 年的诺贝尔医学奖,还激发了人们对神经系统的进一步思考:信息从“视觉细胞”到“中枢神经”再到“大脑”的流动过程,或许是一个分层迭代、逐级抽象的过程。这里的关键词有两个,即“抽象”和“迭代”,从原始信号输入开始,先做低级的抽象,逐渐向高级抽象迭代。人类自己可以感知的逻辑思维层面,总是使用高度抽象的概念,可是人类的感知器官接触的都是低级的具体事物。通俗一点来说,我们的视网膜感知到的是像素的颜色、亮度等信息,但我们大脑中思考的是具体的物体和对象。假如我看见一位朋友,要判断出他是一名熟悉的人的话,可能的神经活动如图 7-10 所示。
第 7 章 深度学习时代
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