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學習:一門結合心理學、神經科學與機器學習的新科學

102/09/30 瀏覽次數 3211
你對學習的認識有多少?我們從小到大都在學習,你可曾想過,「學習」本身其實也是一門學問?

人類祖先在物競天擇的壓力之下,產生了獨特的學習能力,也因而促成了文化的演進,並奠下科學、藝術與語言發展的基礎。如今,心理學、神經科學以及機器學習的新發現,更為人類凝聚出新的學習原則,不只導致教育學說的改變,也讓學習環境重新設計。

人類的先祖在天擇壓力之下,產生了獨特的學習(learning)技能,進而促成了文化的演進(culture evolution),奠下科學藝術與語言發展的基礎。在眾多生物中只有人類擁有促進學習的系統包括教師、學校、課程。

人類智力的來源至今還是個謎,不過藉由兒童發展(child development),人腦的可塑性(the plasticity of human brain)以及運算學習(computational approach of learning)的研究已經讓學習成為一門新的科學,藉此也讓我們對人類的心智更加了解。

人類學習及文化演進的基礎是以一種生物學上自相矛盾的適應為基礎(paradoxical adaptation):人類出生時仍未成熟(We are born immature)。初生的嬰兒不能說話、走路、使用工具、了解他人,這種未成熟需要嬰兒本身及成人付出極大的代價:嬰兒腦部消耗60%的能量而成人則必須長期照顧自己的嬰兒。在嬰兒的腦子裏,無數的神經元細胞忙著建立數以千億計的連結,腦子持續成長直到青春期才達到成人的大小。

腦皮質的發育有其敏感期(sensitive period),在此期間神經元之間的連結更有可塑性(plasticity)也更容易受到環境的影響。感覺處理(sensory processing)在發育早期即告成熟,高等的皮質功能則較晚成熟,至於(prefrontal cortex)則要到成年期早期才會成熟。

人腦出生時的未成熟雖要付出代價,但卻極具價值,因為此種未成熟讓早期的經驗可以影響發育中的神經迴路連結而有利於往後的學習。在本場演講中,謝教授將介紹「學習」這們跨領域的新科學,帶你探索人類大腦暨奧秘又驚人的可塑性。
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