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神经系统与S空间的研究结果

时间:2023-11-20 理论教育 版权反馈
【摘要】:S 空间的最大特点是没有绝对大小,只有相对大小。由此,是否可以认为神经系统是在S 空间中进行信息处理的?我们应该习惯用相对值来分析神经信息,在S 空间中进行信息处理。同样,用S 空间来辨识语音和图像,也将会有全新的方法产生。要申明一点,前面多次提到的神经系统定量分析,严格地说,仅仅是“S空间中的定量”,即只存在相对大小的分析。

神经系统与S空间的研究结果

通过以上分析,我们应该看到,神经编码实际上仅仅是反映信号大小的编码,脑内所有携带信息的脉冲序列仅仅反映脉冲序列之间的大小关系,这与数字计算机很相似:计算机中的二进制编码也仅仅反映大小,信号的性质则是根据信号的来源区分的。

S 空间的最大特点是没有绝对大小,只有相对大小。虽然没有直接证据证明脑应该是在S 空间中进行信息处理的,但我们可以通过研究人的行为来认识这一点。人的神经网络作为系统,其输入来自所有感觉器官。每一感觉器官对外界信号的“检测”都只有一个相对大小,如:人的视觉系统并不需要测量每一像素点的绝对亮度,而只要知道各像素间的相对亮度就能分清图像的各个层次;听觉系统也只需通过声音强度和频率随时间变化的相对大小就能区分语音;狗能嗅出几公里以外的气味,但也只是判断气味的有或无,无须知道气体的绝对浓度。要判断两个亮度比较接近的灯哪一个更亮,如果分别看两个灯来比较,可能很难区分,只有把两个灯放在一起,才能很好地区分哪个更亮。人感觉到的所有信号都只有在比较中才能区分信号强弱,而并不知道信号的绝对值大小,人的神经系统所接受的信号都只有相对大小。人们常常谈起生物钟,好像人体中有一个标准时钟,但谁也没找到生物钟在哪里,所能找到的只是一些周期性的变化规律,然而其实也没有找到任何绝对不变的周期规律。但是这不影响生物神经系统对时间的分辨率,如在第8 章中会讨论到,猫头鹰能区分出5μs 的时间差。

神经系统就是在信号的相对强弱基础上进行信息处理的。由此,是否可以认为神经系统是在S 空间中进行信息处理的?

其实到目前为止,人们对世界的认识都被确定性思想所局限。确定性的思想源自牛顿力学,要描述物体运动轨迹就需要参考体系,而这个体系要求是固定不变的,于是就有了刚体的概念。在刚体上建立笛卡儿坐标,用笛卡儿坐标来描述物体运动(其实刚体在实际生活中也是不存在的)。同样,要描述一些系统量的变化,就必须有一个不变的标准,于是刚体、笛卡儿坐标就成了不可缺少的工具。可是,在人脑中并不存在刚体和笛卡儿坐标。(www.xing528.com)

研究测量的人常常不习惯使用相对值,认为相对值不能解决问题,衡量测量仪器的标准就是绝对精度,没有绝对精度的仪器是无法使用的。但是要知道,蝙蝠不用眼睛,只是凭借对声音的“相对测量”,便可以很好地捕捉飞行的昆虫和逃避天敌,它的信息处理能力远胜过人工声呐系统。因此我们应该改变固有的观点,逐渐习惯于采用相对量来感知世界。

我们应该习惯用相对值来分析神经信息,在S 空间中进行信息处理。同样,用S 空间来辨识语音和图像,也将会有全新的方法产生。如果S 空间假设是符合生物体本身的,则新的语音识别方法也将更接近生物体,从而使新的语音识别能力超过现有方法。

要申明一点,前面多次提到的神经系统定量分析,严格地说,仅仅是“S空间中的定量”,即只存在相对大小的分析。人的感觉系统灵敏度很高,但没有绝对精度,对神经系统的定量分析也不是原本意义上的定量分析。

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