由单个分子产生的X 射线散射是一个连续的函
数. 而在三维空间周期性排列的单元形成的晶体对X
射线的散射则会依据晶格的周期性(有倒易关系)产
生离散的衍射点. 这些c. 在这种方式下, X 射线的衍射变
成离散的及可测量的. 另外, 晶体中大量取向相同的
单元会同时产生衍射, 这将大大增加衍射信号的强
度. 这也解释了晶体样品的重要性.
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Myth 和Truth:人脑不是计算机
同人于野
此时此刻,科学家对人脑的认识正在突飞猛进,获得很多可以直接指导我们日常生活的结果,但媒体对人脑知识的科普却远远比不上性知识。一般人可能对人脑存在观念上的错误认识,其中最重要的一个就是把人脑跟计算机做类比。
这种错误认识主要来自科幻作品。很多科幻作品认为人的记忆和技能,不但可以消除,而且可以输入。比如 Matrix 里面的人物可以通过直接收一段代码来学会一套武术,或者学会开直升机。最近的例子是电视剧《玩偶特工》,其中的人物简直就是一台计算机,你可以像安装操作系统和软件一样随时把他们变成别人。
有的有心人可能会质问,人的技能除了要记住动作要领这个“软件”之外,还包括肌肉发达程度这个“硬件”,你怎么可能仅仅改变软件就让人会武术呢?这个质问有道理,但是问错了。正确认识是人脑根本就没有“软件”。人脑的全部动作都是“硬件”意义上的。
人的记忆不是“录制”在大脑里,而是“长”在大脑里。大脑通过神经元(neutons)来记住事情。Brain Rules 这本书介绍了一次特别有意思的开颅手术。接受手术的病人没有疼痛神经,也就是说他可以在整个手术过程中保持清醒。在医生们盯着他裸露的脑神经们看的时候,他也在盯着医生们看。这时候一个医生拿了一张 Jennifer Aniston (就是 Friends 里面哪个女演员)的照片给他看,发现他的一根脑神经跳了起来。然后医生拿7张不同的 Jennifer Aniston 照片给他看,他那个神经跳了七次!
这根神经一看到 Jennifer Aniston 就跳,而且看别人的照片从来不跳。如果你觉得这根神经有点色情,一个补充事实是医生们也发现了这个病人的一根专门的比尔克林顿神经。也就是说,人脑可能为他认识的每一个人安排一根专门神经。
更进一步,人的记忆和技能,是各种神经生长,组织,连接的结果。同样的记忆,在不同的人被“长”在不同的地方。比如对伦敦街头出租车司机的研究表明,他们脑子中辨认方向的神经结构特别发达。
往硬盘上存个文件,只要像录音一样改变其磁道扇区上的 0 和 1,要想改变人的记忆却要大动干戈到几乎不可能的程度。你必须先让大脑长出这些特殊神经元来,还要把他们在一个区域内组合好。注意神经元的尺度可以很大,比如直径0.1厘米,长度可以达到英尺量级。要想像《玩偶特工》里面那样把一个人完全变成另一个人,要做的工作就好比把一件毛衣拆了,然后给每一根线分别重新染色,然后再织成另一件完全不同的毛衣。整个过程还不能开颅,还必须几乎瞬间完成,这可能么?
人脑的这种结构同时解释了为什么乔丹不能打好棒球。他的身体素质和反应速度完全达到打好棒球的要求,但他就是打不好。为什么?因为通过多年练习,他大脑的硬件结构就是一个篮球大脑。你怎么可能在一两年时间内把一个篮球大脑变成棒球大脑呢?
这个知识对我们的启示当然就是任何技能都是勤学苦练积累的结果,而不可能指望快速输入。另外我们可以有两个轻易的推论:
第一,所谓“顿悟”可能根本不存在。一个科学家可能对一件事冥思苦想好多天,然后一天突然想通了,这个不叫顿悟。我说的顿悟是中国文化传说中那种头天晚上还什么都不知道,今天早上突然什么都明白了的极端情况。这相当于人脑结构在一夜之间突然大变,这是不太可能的。
第二,人的记忆不可完整下载。我猜神经元包含的信息和结构很可能是模拟信号,也就无法在不失真的情况下完全数字化。
最后的一个问题是关于灵魂。假设真有灵魂,那么灵魂离开人脑之后还能“思考么”?伦敦出租司机死后,离开他的神经网络,还能辨认方向么?人死后还能认识 Jennifer Aniston 么?既然人脑什么都是硬件实现的,根本就没有软件,灵魂还可能存在么?
这种错误认识主要来自科幻作品。很多科幻作品认为人的记忆和技能,不但可以消除,而且可以输入。比如 Matrix 里面的人物可以通过直接收一段代码来学会一套武术,或者学会开直升机。最近的例子是电视剧《玩偶特工》,其中的人物简直就是一台计算机,你可以像安装操作系统和软件一样随时把他们变成别人。
有的有心人可能会质问,人的技能除了要记住动作要领这个“软件”之外,还包括肌肉发达程度这个“硬件”,你怎么可能仅仅改变软件就让人会武术呢?这个质问有道理,但是问错了。正确认识是人脑根本就没有“软件”。人脑的全部动作都是“硬件”意义上的。
人的记忆不是“录制”在大脑里,而是“长”在大脑里。大脑通过神经元(neutons)来记住事情。Brain Rules 这本书介绍了一次特别有意思的开颅手术。接受手术的病人没有疼痛神经,也就是说他可以在整个手术过程中保持清醒。在医生们盯着他裸露的脑神经们看的时候,他也在盯着医生们看。这时候一个医生拿了一张 Jennifer Aniston (就是 Friends 里面哪个女演员)的照片给他看,发现他的一根脑神经跳了起来。然后医生拿7张不同的 Jennifer Aniston 照片给他看,他那个神经跳了七次!
这根神经一看到 Jennifer Aniston 就跳,而且看别人的照片从来不跳。如果你觉得这根神经有点色情,一个补充事实是医生们也发现了这个病人的一根专门的比尔克林顿神经。也就是说,人脑可能为他认识的每一个人安排一根专门神经。
更进一步,人的记忆和技能,是各种神经生长,组织,连接的结果。同样的记忆,在不同的人被“长”在不同的地方。比如对伦敦街头出租车司机的研究表明,他们脑子中辨认方向的神经结构特别发达。
往硬盘上存个文件,只要像录音一样改变其磁道扇区上的 0 和 1,要想改变人的记忆却要大动干戈到几乎不可能的程度。你必须先让大脑长出这些特殊神经元来,还要把他们在一个区域内组合好。注意神经元的尺度可以很大,比如直径0.1厘米,长度可以达到英尺量级。要想像《玩偶特工》里面那样把一个人完全变成另一个人,要做的工作就好比把一件毛衣拆了,然后给每一根线分别重新染色,然后再织成另一件完全不同的毛衣。整个过程还不能开颅,还必须几乎瞬间完成,这可能么?
人脑的这种结构同时解释了为什么乔丹不能打好棒球。他的身体素质和反应速度完全达到打好棒球的要求,但他就是打不好。为什么?因为通过多年练习,他大脑的硬件结构就是一个篮球大脑。你怎么可能在一两年时间内把一个篮球大脑变成棒球大脑呢?
这个知识对我们的启示当然就是任何技能都是勤学苦练积累的结果,而不可能指望快速输入。另外我们可以有两个轻易的推论:
第一,所谓“顿悟”可能根本不存在。一个科学家可能对一件事冥思苦想好多天,然后一天突然想通了,这个不叫顿悟。我说的顿悟是中国文化传说中那种头天晚上还什么都不知道,今天早上突然什么都明白了的极端情况。这相当于人脑结构在一夜之间突然大变,这是不太可能的。
第二,人的记忆不可完整下载。我猜神经元包含的信息和结构很可能是模拟信号,也就无法在不失真的情况下完全数字化。
最后的一个问题是关于灵魂。假设真有灵魂,那么灵魂离开人脑之后还能“思考么”?伦敦出租司机死后,离开他的神经网络,还能辨认方向么?人死后还能认识 Jennifer Aniston 么?既然人脑什么都是硬件实现的,根本就没有软件,灵魂还可能存在么?
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对于搞模式识别的人来说:这样的假设暗示:
1 最终做出判别的时候,特征是很简单的,算法是很简单的——因为单个细胞不可能有特别复杂的功能;(那种用成千上万维特征向量描述一张图像,用SVM啊、manifold啊什么的做分类器的,显然是搞计算机的、搞数学出身的人想出来的。人脑没这厉害功能-_-!)
2 人脑对图像的处理是层次化的。图像上混杂的部分,目标的各种变化……这些干扰判别的因素,经过逐级处理,变得不再混杂,或者说,描述图像的特征向量,一定是降维了。就是人们常说的站得越高,看得越清楚,这种意思。
这种bottom-up类型的算法性能不是目前最好的(最好的都是搞数学、计算机的人提的那些适合计算机的)。目前只能做到在快速浏览图像时达到或者超过人的能力(比如一幅图只许你看很短时间就做出判断,<60ms)。因为,如果对一幅图像注视时间长了,人脑就会调动另一种慢速的、基于目标知识的、top-down的机制进行识别,这个是目前的算法很难做好的(简单的说,就像模板匹配:我脑子中有天鹅这个模型了,现在看见一个弯脖子,于是就调出模型,往我看到的弯脖子上套……)。
但“祖母细胞假设”仅仅是假设,06年的science上有篇论文(A Cortical Region Consisting Entirely of Face-Selective Cells)提到,对猴子进行研究,据说找到了专门识别人脸的区域。但也没精确到单个细胞。
楼主的提到的实验,有出处么?
先大体说下软件的概念。这里的软件是一个抽象的概念,不是一个可以切实可以看到,摸到的东西。这里的软件只指信息(一般是计算机领域的),不包括印着信息的书本,也不包括保存信息的硬盘。
既然这样的信息看不到摸不着,如果想要它发挥作用,对现实生活产生影响,就得用硬件实现它。可以用磁性的NS代表0和1,把软件存在硬盘里,经过一系列的转换最终变成显示器上的像素颜色或是网线接口上的高低电平。也可以根据软件功能用逻辑门组装出一个电路来,这个电路的逻辑门结构就代表了这个软件。
人们习惯把前一种方式叫做软件,后一种叫做硬件。实际上都是硬件上的实现,但前一种更容易抽象出软件这个概念。硬盘上的软件储存很有规律,更改也很方便,而要改电路中的软件的话就只能重新设计电路了。
我猜文中的意思是大脑中的软件没有统一的规律,形成或更改时就像重新设计电路一样麻烦。