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從經(jīng)驗(yàn)到理論、從數(shù)據(jù)到網(wǎng)絡(luò)——腦科學(xué)研究的四次范式轉(zhuǎn)移

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一個(gè)范式有四個(gè)部分：數(shù)據(jù)—模型—實(shí)驗(yàn)—方法。

各自的三個(gè)階段：

手工—數(shù)據(jù)，技術(shù)—數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)—數(shù)據(jù)；

猜想—模型，數(shù)學(xué)—模型，數(shù)據(jù)—模型，

行為—實(shí)驗(yàn)，計(jì)算—模擬，智能—仿真；

盲目—?dú)w納，借用—演繹，自發(fā)—演化。

科學(xué)范式共分為四個(gè)階段，

人類與手工的歸納經(jīng)驗(yàn)范式、模型與技術(shù)的演繹理論范式、

數(shù)據(jù)與計(jì)算的多重模擬范式、智能與仿真的自發(fā)演化范式。

1經(jīng)驗(yàn)科學(xué)／經(jīng)驗(yàn)范式——心理學(xué)。

公元前2000年至十八世紀(jì)，搜集材料，手工—數(shù)據(jù)，猜想—模型，行為—實(shí)驗(yàn)，盲目—?dú)w納。即手工——數(shù)據(jù)——猜想——模型——行為——實(shí)驗(yàn)，全程盲目歸納。

用實(shí)驗(yàn)來(lái)解釋行為學(xué)，最典型的例子就是應(yīng)用實(shí)驗(yàn)來(lái)描述行為；

2理論科學(xué)／模型概括——認(rèn)知心理學(xué)。

十九世紀(jì)至20世紀(jì)中期，整理材料，技術(shù)—數(shù)據(jù)，數(shù)學(xué)—模型，行為—實(shí)驗(yàn)，借用—演繹。

即技術(shù)——數(shù)據(jù)——數(shù)學(xué)——模型——行為——實(shí)驗(yàn)，全程借用演繹。

用計(jì)算機(jī)模擬認(rèn)知行為，并試圖解釋這些機(jī)制，主要的模型為計(jì)算機(jī)處理模型：輸入、輸出與數(shù)據(jù)加工。比如對(duì)知覺(jué)、注意、記憶的解釋等；

3計(jì)算科學(xué)／模擬范式——認(rèn)知神經(jīng)科學(xué)。

20世紀(jì)后期至21世紀(jì)前夜，計(jì)算材料，技術(shù)—數(shù)據(jù)，數(shù)學(xué)—模型，計(jì)算—模擬，借用—演繹。即技術(shù)——數(shù)據(jù)，數(shù)學(xué)——模型——計(jì)算——模擬，全程借用演繹。

用腦成像中的功能成像等一系列技術(shù)工具來(lái)還原人的心理活動(dòng)。比如針對(duì)時(shí)序信息的腦電/腦磁采用電極微陣列進(jìn)行監(jiān)測(cè)；針對(duì)空間分布的在離子層面用鈣離子成像、生化層面的神經(jīng)纖維采用彌散張量成像技術(shù)等。主要的模型為計(jì)算機(jī)處理模型。具體的例子包括基于行為游戲化的應(yīng)用，如市場(chǎng)營(yíng)銷、游戲可玩性評(píng)估、神經(jīng)教育學(xué)等。

4數(shù)據(jù)密集性科學(xué)／自發(fā)演化——認(rèn)知計(jì)算神經(jīng)科學(xué)。

從21世紀(jì)初至今，分析材料，數(shù)據(jù)—數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)—模型，智能—仿真，自發(fā)—演化。

即各類技術(shù)——原始數(shù)據(jù)——高級(jí)數(shù)據(jù)——智能——仿真——各類模型，全程自發(fā)演化。

用數(shù)據(jù)工程和人工智能從基因-分子生物-生化層面-神經(jīng)元電生理-神經(jīng)代謝到激活全通量數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算與模型構(gòu)建。