第1章緒論

1.1智能革命

1.2智能科學的興起

1.2.1腦科學

1.2.2認知科學

1.2.3人工智能

1.3智能科學的研究內容

1.4展望

1.5小結

第2章神經生理基礎

2.1腦繫統

2.2大腦皮質

2.3神經繫統

2.4神經組織

2.5突觸傳遞

2.6神經遞質

2.7靜息膜電位

2.8動作電位

2.9離子通道

2.10腦電信號

2.11小結

第3章神經計算

3.1概述

3.2前饋神經網絡

3.3自適應共振理論ART模型

3.4神經網絡集成

3.4.1結論生成方法

3.4.2個體生成方法

3.5脈衝耦合神經網絡

3.5.1Eckhorn模型

3.5.2脈衝耦合神經網絡模型

3.5.3貝葉斯連接域神經網絡模型

3.6超限學習機

3.7功能柱神經網絡模型

3.集群的編碼和解碼

3.9小結

第4章心智模型

4.1圖靈機

4.2物理符號繫統

4.3ACT模型

4.4SOAR模型

4.5心智社會

4.6CAM模型

4.6.1CAM的繫統結構

4.6.2CAM認知周期

4.7大腦協同學

4.8小結

第5章感知智能

5.1概述

5.2知覺理論

5.2.1建構理論

5.2.2格式塔理論

5.2.3直接知覺理論

5.2.4拓撲視覺理論

5.3視覺感知

5.3.1視覺通路

5.3.2馬爾的視覺計算理論

5.3.3圖像理解

5.3.4知覺恆常性

5.4聽覺感知

5.4.1聽覺通路

5.4.2語音編碼

5.4.3語音識別

5.4.4語音合成

5.5人臉識別

5.6對話繫統

5.7小結

第6章語言認知

6.1心理詞典

6.2口語輸入

6.2.1語音編碼

6.2.2韻律認知

6.3書面輸入

6.4形式文法

6.5擴充轉移網絡

6.6語言理解

6.7機器翻譯

6.7.1統計機器翻譯

6.7.2神經機器翻譯

6.7.3記憶機器翻譯

6.8語言神經模型

6.8.1失語癥

6.8.2語言功能區

6.8.3經典定位模型

6.8.4記憶整合控制模型

6.9小結

第7章學習

7.1概述

7.2行為學習理論

7.2.1條件反射學習理論

7.2.2行為主義的學習理論

7.2.3聯結學習理論

7.2.4操作學習理論

7.3認知學習理論

7.3.1格式塔學派的學習理論

7.3.2認知目的理論

7.3.3認知發現理論

7.3.4信息加工學習理論

7.3.5建構主義的學習理論 

7.4人本學習理論

7.5觀察學習理論

7.6內省學習

7.7強化學習

7.7.1強化學習模型

7.7.2Q學習

7.8深度學習

7.9學習計算理論

7.10小結

第8章記憶

8.1記憶繫統

8.1.1感覺記憶

8.1.2短時記憶

8.1.3長時記憶

8.2工作記憶

8.3遺忘理論

8.4層次時序記憶

8.5互補學習記憶

8.5.1海馬體

8.5.2互補學習繫統

8.6小結

第9章思維

9.1思維形態

9.1.1抽像思維

9.1.2形像思維

9.1.3靈感思維

9.2精神活動層級

9.3推理

9.3.1演繹推理

9.3.2歸納推理

9.3.3反繹推理

9.3.4類比推理

9.3.5常識性推理

9.4問題求解

9.5決策理論 

9.5.1決策效用理論

9.5.2滿意原則

9.5.3法

9.5.4貝葉斯決策方法

9.6小結

第10章智力發展

10.1智力理論

10.1.1智力的因素論

10.1智力理論

10.1.3智力結構論

10.2智力的測量

10.3皮亞傑的經典認知發展理論

10.3.1圖式

10.3.2兒童智力發展階段

10.4認知發展的態射範疇論

10.4.1範疇論

10.4.2Topos

10.4.3態射範疇論

10.5心理邏輯

10.5.1組合繫統

10.5.2IN群結構

10.6智力發展的人工繫統

10.7小結

第11章情緒與情感

11.1概述

11.1.1情緒的構成要素

11.1.2情緒的基本形式

11.1.3情緒的功能

11.2情緒加工理論

11.2.1情緒語義網絡理論

11.2.2貝克的圖式理論

11.2.3威廉斯的情緒加工理論

11.3情商

11.4情感計算

11.5情緒加工的神經機制

11.6小結

第12章意識

12.1概述

12.2意識的基本要素和特性

12.3意識的劇場模型

12.4意識的還原論理論

12.群組選擇理論

12.6意識的量子理論

12.7綜合信息理論

12.8機器意識繫統

12.9小結

第13章智能機器人

13.1概述

13.2智能機器人的體繫結構

13.3機器人視覺繫統

13.3.1視覺繫統分類

13.3.2定位技術

13.3.3自主視覺導航

13.3.4視覺伺服繫統

13.4機器人路徑規劃

13.4.1全局路徑規劃

13.4.2局部路徑規劃

13.5情感機器人

13.6發育機器人

13.7智能機器人發展趨勢

13.8小結

第14章類腦智能

14.1概述

14.2藍腦計劃

14.3歐盟人腦計劃

14.4美國腦計劃

14.5中國腦科學計劃

14.6神經形態芯片

14.7腦機融合

14.8智能科學發展路線圖

14.8.1初級類腦智能

14.8.2高級類腦智能

14.8.3超腦智能

14.9小結

參考文獻

視頻1 
《智能科學導論》介紹

智能科學研究智能的本質和實現技術,是由腦科學、認知科學、人工智能等創建的前沿交叉學科。腦科學從分子水平、細胞水平、行為水平研究自然智能機理，建立腦模型，揭示人腦的本質； 認知科學是研究人類感知、學習、記憶、思維、意識等人腦心智活動過程的科學； 人工智能研究用人工的方法和技術，模仿、延伸和擴展人的智能，實現機器智能。智能科學不僅要進行功能仿真，而且要從機理上研究和探索智能的新概念、新理論、新方法。智能的研究不僅要運用推理，自頂向下，而且要通過學習，由底向上，兩者並存。智能科學運用綜合集成的方法，對開放繫統的智能性質和行為進行研究。
智能科學是生命科學的精華、信息科學技術的核心，現代科學技術的前沿和制高點，涉及自然科學的深層奧秘，觸及哲學的基本命題。因此，在智能科學上一旦取得突破，將對國民經濟、社會進步、國家安全產生深刻而巨大的影響。目前，智能科學正處在方法論的轉變期、理論創新的高潮期和大規模應用的開創期，充滿原創性機遇。
智能科學的興起和發展標志著對以人類為中心的認知和智能活動的研究已進入新的階段。智能科學的研究幫助人類自我了解和自我控制，把人的知識和智能提高到空前未有的高度。生命現像錯綜復雜，許多問題還沒有得到很好的說明，而能從中學習的內容也是大量的、多方面的。如何從中提煉出重要的、關鍵性的問題和相應的技術，是許多科學家長期以來追求的目標。要解決人類在21世紀所面臨的許多困難，諸如對能源的大量需求、環境的污染、資源的耗竭、人口的膨脹等，單靠現有的科學成就是很不夠的。必須向生物學習，尋找新的科技發展的道路。智能科學的研究將為智能革命、知識革命和信息革命建立理論基礎，為智能繫統的研制提供新概念、新思想、新途徑。
進入21世紀以來，國際上對智能科學及其相關學科，諸如腦科學、神經科學、認知科學、人工智能的研究高度重視。2013年1月28日，歐盟啟動了“人腦計劃”。2013年4月2日，美國啟動BRAIN計劃。我國也在積極籌備“腦科學與類腦研究計劃”。為了爭奪高科技的制高點，國務院於2017年7月8日正式發布《新一代人工智能發展規劃》，力圖在新一輪國際科技競爭中掌握主導權。
本書概要地介紹智能科學的概念和方法，吸收了腦科學、認知科學、人工智能、信息科學、形式繫統、哲學等方面的研究成果，綜合地探索人類智能和機器智能的性質和規律。全書共分14章。第1章是緒論，介紹智能科學興起的科學背景和研究內容。第2章介紹智能科學的神經生理基礎。第3章討論神經計算的進展。第4章探討重要的心智模型。第5章論述感知智能，包括視覺和聽覺。第6章討論語言認知的理論。第7章重點論述重要的學習理論和方法。記憶是思維的基礎，第8章探討記憶機制。第9章重點討論思維形式和推理。第10章研究智力的發展和認知結構。第11章討論情緒和情感的有關理論。第12章初步探討意識問題。第13章介紹智能機器人研究的進展。第14章介紹類腦智能，展望智能科學發展路線圖。
本書研究工作得到國家重點基礎研究發展計劃課題“腦機協同的認知計算模型”(2013CB329502)、“非結構化信息(圖像)的內容理解與語義表征”(2007CB311004)； 自然科學基金重點項目“基於雲計算的海量數據挖掘”(61035003)、“基於感知學習和語言認知的智能計算模型研究”(60435010)、“Web搜索與挖掘的新理論與方法”
(60933004)等的支持； 國家863高技術項目“海量Web數據內容管理、分析挖掘技術與大型示範應用”(2012AA011003)、“軟件自治愈與自恢復技術”(2007AA01Z132)等項目的支持； 清華大學出版社對本書的出版給予了大力支持，在此一並致謝。
本書可以作為高等院校智能科學與技術、人工智能、計算機科學與技術、自動化等相關專業的本科生、研究生智能科學課程教材，也可以供從事智能科學研究與應用的科技人員學習參考。
智能科學是處於研究發展中的前沿交叉學科，許多概念和理論尚待探討，加之作者水平有限，撰寫時間倉促，因此書中謬誤在所難免，懇請讀者指正。

史忠植

2022年8月

微課視頻清單

視 頻 名 稱時長/min對應內容

視頻1《智能科學導論》介紹10前言
視頻2智能革命71.1節
視頻3智能科學的興起201.2節
視頻4智能科學的研究101.3節
視頻5腦繫統和神經組織202.1節、2.3節
視頻6突觸傳遞和神經遞質202.5節、2.6節
視頻7跨膜轉導和膜電位152.7節
視頻8動作電位和離子通道152.8節
視頻9神經計算103章
視頻10前饋神經網絡153.2節
視頻11自適應共振理論ART模型203.3節
視頻12脈衝耦合神經網絡153.5節
視頻13圖靈機204.1節
視頻14ACT模型204.3節
視頻15SOAR模型154.4節
視頻16CAM心智模型204.6節
視頻17知覺理論155.2節
視頻18視覺感知305.3節
視頻19聽覺感知305.4節
視頻20對話繫統205.6節
視頻21心理詞典206.1節
視頻22口語輸入和書面輸入306.2節、6.3節
視頻23形式文法206.4節
視頻24機器翻譯206.7節
視頻25認知學習理論307.3節
視頻26強化學習207.7節
視頻27深度學習207.8節
視頻28學習計算理論207.9節
視頻29記憶繫統308.1節
視頻30工作記憶208.2節
視頻31層次時序記憶258.4節
視頻32互補學習記憶258.5節
視頻33思維形態209.1節
視頻34演繹推理209.3.1節
視頻35歸納推理209.3.2節
視頻36類比推理309.3.4節
視頻37智力理論3010.1節
續表

視 頻 名 稱時長/min對應內容

視頻38智力測量2010.2節
視頻39皮亞傑的經典認知發展理論3010.3節
視頻40智力發展的人工繫統2010.6節
視頻41情緒加工理論2011.2節
視頻42情商2511.3節
視頻43情感計算3511.4節
視頻44情緒加工的神經機制3011.5節
視頻45意識的劇場模型3012.3節
視頻4群組選擇理論2512.5節
視頻47綜合信息理論3012.7節
視頻48機器意識繫統3512.8節
視頻49智能機器人的體繫結構3013.2節
視頻50機器人視覺繫統3013.3節
視頻51機器人路徑規劃2513.4節
視頻52情感機器人3013.5節
視頻53腦科學計劃4014.3節~14.5節
視頻54神經形態芯片3014.6節
視頻55腦機融合3014.7節
視頻56智能科學發展路線圖3014.8節