前言
FOREWORD

人类从茹毛饮血的原始社会逐渐进化到今天技术快速发展的信息社会、智能社会，单就体力、耐力和自然环境适应能力而言，人类在很多方面不如其他动物，但人类有着远比其他动物更聪明的脑。人脑使人类能够认识和反思自身、理解世界。人脑也使人类拥有比其他动物更高级的智能。人脑是地球生命数十亿年不断进化的伟大产物。人类依靠人脑能够发明创造各种复杂的机器、工具，极大地拓展了体能和智能。人类的意识、智能究竟是如何产生的？为什么人脑有认知理解能力而计算机没有？为什么小孩能在1s内准确分辨猫和狗，而超级计算机却不能？为什么3岁的小孩已经精通语言，而计算机却无法理解人类语言的含义？这些都是亟待破解的关于人类智能的斯芬克斯之谜。

毫无疑问，人脑是人类智能的源泉。我们要理解人类的智能机理，就必须了解人脑的高度复杂的工作机制。脑科学及神经科学主要是从分子水平、细胞水平、组织水平等多层次研究人脑的工作机制。党的二十大报告中提到：“推动战略性新兴产业融合集群发展，构建新一代信息技术、人工智能、生物技术、新能源、新材料、高端装备、绿色环保等一批新的增长引擎。”脑科学研究一方面有助于治疗脑疾病，另一方面有助于理解人的智能机理，揭示人脑的智能本质，创造人工智能。因此，认识人脑也是开发类人智能机器的必经之路。本书侧重于从创造人工智能的角度介绍脑、神经科学与智能机制的有关理论和知识。

古往今来，众多哲学家、心理学家、认知科学家、神经科学家等从多方面、多维度苦苦探索人类经验与理性、主观与客观、物质与意识之间不可捉摸的关系。人类对自身和客观世界的认识、理解、探索能力都来自于脑。人的认知智能正是现在的智能机器所不具备的。但是，人的智能机制并非源自组成脑的物质本身，而是在长期进化形成的脑结构和功能基础上，由语言、文化、社会及身体、环境等因素共同形成的复杂体系长期熏陶的结果。或者说，我们的思考不仅仅来自于孤立的脑，更是个人生理、经验和群体文化共同的产物。因此，人类只通过研究脑神经机制无法揭示或认清智能的形成机制。单纯的类脑结构或计算装置也不会一蹴而就地产生类人的智能。因此，本书所描述的脑的结构、神经系统机制只是智能形成的物质基础。我们认识和理解人脑，本质上是在认识和理解人类自身。

本书从交叉学科角度介绍了脑与智能基础知识、理论及前沿成果，涉及哲学、脑科学、认知神经科学、认知科学、心理学等多学科，在介绍脑与神经系统的基础上，进一步理解感知觉与运动、学习与记忆、注意与决策、语言等产生或形成的机制，尤其是关于心智与意识的认识，既包括传统哲学、心理学的重要思想和理论，也包括现代神经科学对心智与意识的研究理论。本书最后将脑科学与人工智能理论、方法紧密联系起来，使读者理解脑与神经科学对人工智能技术的重要作用和意义，从脑科学与神经科学角度深入理解人工智能技术。

本书在介绍主要知识和方法后，提供了适量的习题，使读者不仅能掌握一些初级的知识和方法，还能通过思考，加深对脑科学、神经科学及智能机制的认识和理解。

本书学时分配如表0.1所示。建议采用理论、虚拟仿真等相结合的教学模式。

表0.1 学时分配表

本书由莫宏伟担任主编，徐立芳担任副主编。本书得到了Arm中国的支持和赞助。感谢魏子强、傅智杰、韩胜利、张喜凤、袁志龙、孙鹏、张褰、孙琪、才鑫源、闫景运在图片绘制、修改和部分内容编写方面提供的协助。书中引用了国内外公开发表的论文、书籍及网络资料，向所有作者致谢！

由于编者水平和经验有限，书中难免有欠妥及引用疏漏之处，恳请读者批评指正。

编者

2023年5月